JP2018131993A - Diagnostic device of exhaust sensor - Google Patents

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JP2018131993A JP2017026864A JP2017026864A JP2018131993A JP 2018131993 A JP2018131993 A JP 2018131993A JP 2017026864 A JP2017026864 A JP 2017026864A JP 2017026864 A JP2017026864 A JP 2017026864A JP 2018131993 A JP2018131993 A JP 2018131993A
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晃司 萩原
Koji Hagiwara
晃司 萩原
徹 木所
Toru Kidokoro
徹 木所
匡彦 増渕
Masahiko Masubuchi
匡彦 増渕
靖志 岩崎
Yasushi Iwasaki
靖志 岩崎
寛史 宮本
Hiroshi Miyamoto
寛史 宮本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration in emission and furthermore to exactly diagnose the responsiveness of an exhaust sensor.SOLUTION: A diagnostic device of an exhaust sensor comprises: a prohibition part for prohibiting fuel addition from a fuel addition valve in a first period being a period in which an absolute change rate after a start of the execution of fuel cut processing reaches a maximum absolute change rate, and in a second period being a prescribed period in the execution of the fuel cut processing after a lapse of a reference period after the start of the execution of the fuel cut processing; a calculation part for calculating a responsiveness index value by dividing the maximum absolute change rate by a value of an output signal when the absolute change rate reaches the maximum absolute change rate, and a convergence value of the output signal based on a value of an output signal in the second period; and a diagnosis part for diagnosing the responsiveness of the exhaust sensor on the basis of the responsiveness index value.SELECTED DRAWING: Figure 7A

Description

本発明は、排気センサの診断装置に関する。   The present invention relates to an exhaust sensor diagnostic apparatus.

限界電流式の排気センサ(例えば、空燃比センサやNOxセンサ)では、限界電流値の大きさを検出することによって、空燃比センサにおいては空燃比を、NOxセンサにおいては排気中のNOx濃度を知ることができる。   In a limit current type exhaust sensor (for example, an air-fuel ratio sensor or NOx sensor), the air-fuel ratio is detected in the air-fuel ratio sensor and the NOx concentration in the exhaust gas is detected in the NOx sensor by detecting the magnitude of the limit current value. be able to.

そして、特許文献1には、燃料カット処理の実行中に空燃比センサの出力異常を診断する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for diagnosing an output abnormality of an air-fuel ratio sensor during execution of a fuel cut process.

また、内燃機関の排気浄化触媒の機能を維持するために、排気通路に設けられた燃料添加弁から燃料添加を行う技術が知られている。   In addition, in order to maintain the function of the exhaust purification catalyst of the internal combustion engine, a technique for adding fuel from a fuel addition valve provided in the exhaust passage is known.

特開2015−075082号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-075082 特開2011−117462号公報JP 2011-117462 A 特開2008−291761号公報JP 2008-291762 A 特開2003−214245号公報JP 2003-214245 A

燃料カット処理を実行すると排気中の酸素濃度が比較的大きく変動し、且つ該酸素濃度が所定の濃度に収束するため、燃料カット処理の実行中には、排気中の酸素濃度に応じた出力を行う排気センサの出力異常を診断し易くなる。   When the fuel cut process is executed, the oxygen concentration in the exhaust gas changes relatively greatly and the oxygen concentration converges to a predetermined concentration. Therefore, during the fuel cut process, an output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas is output. It becomes easy to diagnose the output abnormality of the exhaust sensor to be performed.

ここで、限界電流式の排気センサでは、センサの応答性は低下していないものの、センサの出力の変化率が低下することがある(例えば、センサの出力が収束するまでの期間は正常であるものの、限界電流値の大きさが低下した状態がこれに相当する)。したがって、排気センサの出力異常を診断し易い燃料カット処理の実行中であっても、センサの出力の変化率のみに基づいてセンサの応答性を診断すると、センサの応答性が正確に診断されない虞がある。   Here, in the limit current type exhaust sensor, although the responsiveness of the sensor has not decreased, the rate of change of the sensor output may decrease (for example, the period until the sensor output converges is normal) However, this corresponds to a state in which the magnitude of the limit current value has decreased). Therefore, even if the fuel cut process is being performed in which it is easy to diagnose the output abnormality of the exhaust sensor, if the sensor responsiveness is diagnosed based only on the sensor output change rate, the sensor responsiveness may not be accurately diagnosed. There is.

一方、燃料カット処理の実行中においても、排気浄化触媒の機能を維持するために、排気通路に設けられた燃料添加弁からの燃料添加が行われ得る(燃料カット処理とは、気筒内への燃料の供給を停止する処理を表し、排気通路に設けられた燃料添加弁からの燃料添加は、燃料カット処理にかかわらず実行され得る。)。そして、燃料カット処理の実行中にこのような燃料添加が行われると、排気中の酸素濃度が該燃料添加に応じて変動し得る。この場合、排気浄化触媒の機能は維持できるものの、排気センサの出力異常を診断し難くなる。つまり、この場合、燃料カット処理の実行中であっても、センサの応答性を診断し難くなる。   On the other hand, in order to maintain the function of the exhaust purification catalyst even during execution of the fuel cut process, fuel addition from the fuel addition valve provided in the exhaust passage can be performed (the fuel cut process refers to the in-cylinder operation). This represents a process of stopping the supply of fuel, and the fuel addition from the fuel addition valve provided in the exhaust passage can be executed regardless of the fuel cut process). When such fuel addition is performed during execution of the fuel cut process, the oxygen concentration in the exhaust gas can vary according to the fuel addition. In this case, although the function of the exhaust purification catalyst can be maintained, it becomes difficult to diagnose an output abnormality of the exhaust sensor. That is, in this case, it becomes difficult to diagnose the responsiveness of the sensor even during the fuel cut process.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エミッションの悪化を抑制しつつ排気センサの応答性を正確に診断することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to accurately diagnose the responsiveness of an exhaust sensor while suppressing deterioration of emissions.

上記課題を解決するために本発明に係る排気センサの診断装置は、排気中の酸素濃度を検出する検出部であって、排気に曝される排気側電極と大気に曝される大気側電極とにより構成される一対の電極と、排気を前記排気側電極へ導入させるとともに該排気側電極に到達する排気の速度を律速する多孔質の拡散律速層と、を備える検出部と、前記検出部を覆うように設けられるとともに複数の通気孔を有する保護カバーと、を有し、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の酸素濃度に応じた出力信号を出力する排気センサと、前記排気センサよりも上流の前記排気通路に設けられた燃料添加弁と、前記内燃機関の運転中に該内燃機関の気筒内への燃料の供給を停止する燃料カット処理を実行する燃料カット処理手段と、を備えた内燃機関における、排気センサの診断装置であって、前記燃料カット処理の実行開始から該燃料カット処理の実行に伴って変化する前記出力信号が収束するまでの期間を基準期間とし、該基準期間における前記出力信号の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を最大絶対変化率としたとき、前記燃料カット処理の実行開始から該絶対変化率が該最大絶対変化率となるまでの期間である第一期間、及び、前記燃料カット処理の実行中で且つ該燃料カット処理の実行開始から該基準期間経過した後の所定期間である第二期間において、前記燃料添加弁からの燃料添加を禁止する禁止部と、前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記最大絶対変化率を、前記絶対変化率が該最大絶対変化率となるときの前記出力信号の値と、前記第二期間における前記出力信号の値に基づく前記出力信号の収束値と、の差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部と、前記応答性指標値に基づいて前記排気センサの応答性を診断する診断部と、を備える。   In order to solve the above-described problems, an exhaust sensor diagnostic apparatus according to the present invention is a detection unit that detects an oxygen concentration in exhaust gas, and includes an exhaust-side electrode that is exposed to exhaust and an atmospheric-side electrode that is exposed to the atmosphere. A detection unit comprising: a pair of electrodes configured by: a porous diffusion rate-controlling layer that introduces exhaust into the exhaust-side electrode and controls the speed of exhaust reaching the exhaust-side electrode; and An exhaust sensor that is provided so as to cover and has a plurality of vent holes, is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and outputs an output signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust, and the exhaust sensor A fuel addition valve provided in the upstream exhaust passage, and fuel cut processing means for executing fuel cut processing for stopping the supply of fuel into the cylinder of the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine. The internal combustion engine An exhaust sensor diagnostic apparatus, wherein a period from the start of execution of the fuel cut process to the convergence of the output signal that changes with the execution of the fuel cut process is defined as a reference period, and the output in the reference period When the maximum absolute change rate, which is the absolute value of the signal change rate, is defined as the maximum absolute change rate, this is a period from when the fuel cut process starts until the absolute change rate reaches the maximum absolute change rate. Prohibition of fuel addition from the fuel addition valve for one period and a second period during the fuel cut process and a predetermined period after the reference period has elapsed since the start of the fuel cut process And a calculation unit for calculating a responsiveness index value having a correlation with the responsiveness of the exhaust sensor, wherein the output when the absolute change rate becomes the maximum absolute change rate is the maximum absolute change rate. A calculation unit for calculating the responsiveness index value by dividing by the difference between the value of the signal and the convergence value of the output signal based on the value of the output signal in the second period; and the responsiveness index value And a diagnostic unit for diagnosing the responsiveness of the exhaust sensor based on.

本発明によれば、エミッションの悪化を抑制しつつ排気センサの応答性を正確に診断することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately diagnose the responsiveness of the exhaust sensor while suppressing deterioration of emissions.

第一の実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine and an intake / exhaust system thereof according to a first embodiment. 図1における空燃比センサ付近の模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view of the air-fuel ratio sensor vicinity in FIG. 図2におけるA−A’線視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 2. 燃料カット処理が実行されるときの、燃料カット処理実行フラグ、空燃比センサの出力、絶対変化率、および最大絶対変化率の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of the fuel cut process execution flag, the output of an air fuel ratio sensor, the absolute change rate, and the maximum absolute change rate when the fuel cut process is executed. 燃料添加処理および燃料カット処理が実行されるときの、燃料添加処理実行フラグ、燃料カット処理実行フラグ、および空燃比センサの出力の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of the output of a fuel addition process execution flag, a fuel cut process execution flag, and an air fuel ratio sensor when a fuel addition process and a fuel cut process are performed. 燃料添加処理、燃料カット処理、および燃料添加禁止処理が実行されるときの、燃料添加処理実行フラグ、燃料カット処理実行フラグ、空燃比センサの出力、および最大絶対変化率の時間推移を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a time transition of a fuel addition process execution flag, a fuel cut process execution flag, an output of an air-fuel ratio sensor, and a maximum absolute change rate when a fuel addition process, a fuel cut process, and a fuel addition prohibition process are executed. is there. 第一の実施形態に係る排気センサの診断装置において実行される制御フローを示す第一のフローチャートである。It is a 1st flowchart which shows the control flow performed in the diagnostic apparatus of the exhaust sensor which concerns on 1st embodiment. 第一の実施形態に係る排気センサの診断装置において実行される制御フローを示す第二のフローチャートである。It is a 2nd flowchart which shows the control flow performed in the diagnostic apparatus of the exhaust sensor which concerns on 1st embodiment. 第二の実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which concerns on 2nd embodiment, and its intake / exhaust system. 図8におけるNOxセンサ付近の模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view of the NOx sensor vicinity in FIG. 図9におけるB−B’線視断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 9.

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、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態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。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.

(第一の実施形態)
<内燃機関とその吸排気系の構成>
図1は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式のリーンバーン内燃機関にも適用することができる。
(First embodiment)
<Configuration of internal combustion engine and its intake / exhaust system>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine). However, the present invention can also be applied to a spark ignition type lean burn internal combustion engine using gasoline or the like as fuel.

内燃機関1は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。なお、内燃機関1が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁3は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。   The internal combustion engine 1 includes a fuel injection valve 3 that injects fuel into the cylinder. When the internal combustion engine 1 is a spark ignition type internal combustion engine, the fuel injection valve 3 may be configured to inject fuel into the intake port.

内燃機関1は吸気通路4と接続されている。吸気通路4には、エアフローメータ40およびスロットル弁41が設けられている。エアフローメータ40は、吸気通路4内を流れる吸気(空気)の量(質量)に応じた電気信号を出力する。スロットル弁41は、吸気通路4におけるエアフローメータ40よりも下流側に配置されている。スロットル弁41は、吸気通路4内の通路断面積を変更することで、内燃機関1の吸入空気量を調整する。   The internal combustion engine 1 is connected to the intake passage 4. An air flow meter 40 and a throttle valve 41 are provided in the intake passage 4. The air flow meter 40 outputs an electrical signal corresponding to the amount (mass) of intake air (air) flowing through the intake passage 4. The throttle valve 41 is disposed downstream of the air flow meter 40 in the intake passage 4. The throttle valve 41 adjusts the intake air amount of the internal combustion engine 1 by changing the passage cross-sectional area in the intake passage 4.

内燃機関1は排気通路5と接続されている。排気通路5には、排気の流れに従って順に燃料添加弁2、第一空燃比センサ6a、酸化触媒51、第二空燃比センサ6b、選択還元型NOx触媒52(以下、「SCR触媒52」と称する場合もある。)、温度センサ53、および第三空燃比センサ6cが設けられている。ここで、温度センサ53は、排気の温度に応じた電気信号を出力する。また、第一空燃比センサ6a、第二空燃比センサ6b、および第三空燃比センサ6cは、排気の空燃比に応じた電気信号を出力し、詳細については後述する。なお、本実施形態においてはこれら空燃比センサが、本発明における排気センサに相当する。   The internal combustion engine 1 is connected to the exhaust passage 5. In the exhaust passage 5, the fuel addition valve 2, the first air-fuel ratio sensor 6a, the oxidation catalyst 51, the second air-fuel ratio sensor 6b, and the selective reduction type NOx catalyst 52 (hereinafter referred to as “SCR catalyst 52”) are sequentially arranged in the exhaust flow. In some cases, a temperature sensor 53 and a third air-fuel ratio sensor 6c are provided. Here, the temperature sensor 53 outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the exhaust. The first air-fuel ratio sensor 6a, the second air-fuel ratio sensor 6b, and the third air-fuel ratio sensor 6c output an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust, and details will be described later. In the present embodiment, these air-fuel ratio sensors correspond to the exhaust sensors in the present invention.

燃料添加弁2は、排気通路5を流れる排気に燃料を添加する。酸化触媒51は、該触媒に流入するHC、CO等を酸化する。SCR触媒52は、該触媒に流入するNOxを還元する。詳しくは、図示しない尿素水添加弁により供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがSCR触媒52に吸着し、この吸着したアンモニアを還元剤として、排気中のNOxが還元される。ここで、SCR触媒52の温度が、該触媒の活性化温度よりも低下すると、該触媒のNOx浄化能が低下してしまう。そこで、本実施形態では、SCR触媒52の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁2からの燃料添加が実行される。詳細については、後述する。   The fuel addition valve 2 adds fuel to the exhaust gas flowing through the exhaust passage 5. The oxidation catalyst 51 oxidizes HC, CO, etc. flowing into the catalyst. The SCR catalyst 52 reduces NOx flowing into the catalyst. More specifically, ammonia generated by hydrolysis of urea supplied by a urea water addition valve (not shown) is adsorbed on the SCR catalyst 52, and NOx in the exhaust is reduced using the adsorbed ammonia as a reducing agent. . Here, when the temperature of the SCR catalyst 52 is lower than the activation temperature of the catalyst, the NOx purification ability of the catalyst is lowered. Therefore, in the present embodiment, fuel addition from the fuel addition valve 2 is executed in order to maintain the temperature of the SCR catalyst 52 higher than the activation temperature of the catalyst. Details will be described later.

内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。ECU20は、内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU20には、上記のエアフローメータ40、第一空燃比センサ6a、第二空燃比センサ6b、第三空燃比センサ6cに加え、アクセル開度センサ7、およびクランクポジションセンサ8等の各種センサが電気的に接続されている。アクセル開度センサ7は、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ8は、内燃機関1の機関出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がECU20に入力される。ECU20は、アクセル開度センサ7の出力信号に基づいて内燃機関1の機関負荷を導出し、クランクポジションセンサ8の出力信号に基づいて内燃機関1の機関回転速度を導出する。また、ECU20は、エアフローメータ40の出力値に基づいて、内燃機関1から排出される排気の流量(以下、「排気流量」と称する場合もある。)を推定し、温度センサ53の出力値に基づいてSCR触媒52の温度(以下、「SCR触媒温度」と称する場合もある。)を推定する。   The internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (ECU) 20. The ECU 20 is a unit that controls the operating state and the like of the internal combustion engine 1. In addition to the air flow meter 40, the first air-fuel ratio sensor 6a, the second air-fuel ratio sensor 6b, and the third air-fuel ratio sensor 6c, the ECU 20 is electrically connected with various sensors such as an accelerator opening sensor 7 and a crank position sensor 8. Connected. The accelerator opening sensor 7 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown). The crank position sensor 8 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the rotational position of the engine output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1. Then, the output signals of these sensors are input to the ECU 20. The ECU 20 derives the engine load of the internal combustion engine 1 based on the output signal of the accelerator opening sensor 7 and derives the engine rotation speed of the internal combustion engine 1 based on the output signal of the crank position sensor 8. Further, the ECU 20 estimates the flow rate of exhaust discharged from the internal combustion engine 1 (hereinafter also referred to as “exhaust flow rate”) based on the output value of the air flow meter 40, and sets the output value of the temperature sensor 53. Based on this, the temperature of the SCR catalyst 52 (hereinafter sometimes referred to as “SCR catalyst temperature”) is estimated.

また、ECU20には、燃料添加弁2、燃料噴射弁3、およびスロットル弁41等の各種装置が電気的に接続されている。ECU20によって、これら各種装置が制御される。例えば、ECU20は、アクセル開度センサ7からの出力によりアクセルオフされたことを検出すると、内燃機関1の運転中に燃料噴射弁3からの燃料噴射を停止する、すなわち気筒内への燃料の供給を停止する燃料カット処理を実行する。なお、ECU20が燃料カット処理を実行することで、本発明に係る燃料カット処理手段として機能する。   Various devices such as the fuel addition valve 2, the fuel injection valve 3, and the throttle valve 41 are electrically connected to the ECU 20. These various devices are controlled by the ECU 20. For example, when the ECU 20 detects that the accelerator is turned off by the output from the accelerator opening sensor 7, the ECU 20 stops the fuel injection from the fuel injection valve 3 during the operation of the internal combustion engine 1, that is, the supply of fuel into the cylinder. A fuel cut process is executed to stop the operation. In addition, when ECU20 performs a fuel cut process, it functions as a fuel cut process means which concerns on this invention.

ここで、上述したように、SCR触媒52の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁2からの燃料添加が実行される。詳しくは、ECU20は、推定したSCR触媒温度に基づいて、燃料添加弁2を用いて排気通路5を流れる排気に燃料を添加する。このように燃料添加が行われると、燃料添加弁2よりも下流の排気通路5に設けられた酸化触媒51に該燃料が流入する。その結果、酸化触媒51において該燃料が酸化され、それに伴って熱が発生する。そして、発生した熱が、酸化触媒51よりも下流の排気通路5に設けられたSCR触媒52に供給されることで、SCR触媒52の温度が該触媒の活性化温度よりも高く維持される。   Here, as described above, in order to maintain the temperature of the SCR catalyst 52 higher than the activation temperature of the catalyst, fuel addition from the fuel addition valve 2 is executed. Specifically, the ECU 20 adds fuel to the exhaust gas flowing through the exhaust passage 5 using the fuel addition valve 2 based on the estimated SCR catalyst temperature. When fuel is added in this way, the fuel flows into the oxidation catalyst 51 provided in the exhaust passage 5 downstream of the fuel addition valve 2. As a result, the fuel is oxidized in the oxidation catalyst 51, and heat is generated accordingly. The generated heat is supplied to the SCR catalyst 52 provided in the exhaust passage 5 downstream of the oxidation catalyst 51, whereby the temperature of the SCR catalyst 52 is maintained higher than the activation temperature of the catalyst.

なお、ECU20は、燃料カット処理の実行中においても、SCR触媒52の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁2からの燃料添加を実行し得る。そして、燃料カット処理の実行中にこのような燃料添加が行われると、排気中の酸素濃度が該燃料添加に応じて変動し易くなる。特に、酸化触媒51後の排気中の酸素濃度が変動し易くなる。なぜなら、上述したように、酸化触媒51においては燃料が酸化されるため、燃料カット処理の実行中にこのような燃料添加が行われると、酸化触媒51において燃料の酸化に伴って酸素が消費されるからである。   Note that the ECU 20 can also perform fuel addition from the fuel addition valve 2 in order to maintain the temperature of the SCR catalyst 52 higher than the activation temperature of the catalyst even during execution of the fuel cut processing. If such fuel addition is performed during the fuel cut process, the oxygen concentration in the exhaust gas is likely to fluctuate according to the fuel addition. In particular, the oxygen concentration in the exhaust after the oxidation catalyst 51 is likely to fluctuate. This is because, as described above, since the fuel is oxidized in the oxidation catalyst 51, if such fuel addition is performed during the fuel cut process, oxygen is consumed in the oxidation catalyst 51 as the fuel is oxidized. This is because that.

<空燃比センサの構造>
次に、図2および図3に基づいて、第一空燃比センサ6a、第二空燃比センサ6b、および第三空燃比センサ6cの構造について簡単に説明する。ここで、これら空燃比センサは、その構造が同一であるため、以下のこれら空燃比センサの説明においては単に「空燃比センサ」と称する。図2は、図1における空燃比センサ付近の模式的な拡大断面図である。また、図3は、図2におけるA−A’線視断面図である。
<Structure of air-fuel ratio sensor>
Next, the structure of the first air-fuel ratio sensor 6a, the second air-fuel ratio sensor 6b, and the third air-fuel ratio sensor 6c will be briefly described with reference to FIGS. Here, since these air-fuel ratio sensors have the same structure, they will be simply referred to as “air-fuel ratio sensors” in the following description of these air-fuel ratio sensors. FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of the vicinity of the air-fuel ratio sensor in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

図2において、空燃比センサは、後述するセンサ本体10と、該センサ本体10を覆う耐熱性のハウジング部材でありその一部が排気通路5に露出している保護カバー9とを含んで構成される。センサ本体10は保護カバー9に覆われることでその機械的強度が担保される。   In FIG. 2, the air-fuel ratio sensor includes a sensor main body 10 to be described later and a protective cover 9 that is a heat-resistant housing member that covers the sensor main body 10 and a part of which is exposed to the exhaust passage 5. The The mechanical strength of the sensor body 10 is ensured by being covered by the protective cover 9.

そして、図3に示すように保護カバー9の表面には複数の通気孔9aが形成されており、保護カバー9内外を相互に連通させている。すなわち、空燃比センサは、排気通路5を流通する排気が、保護カバー9の通気孔9aを通過してセンサ本体10に到達するように構成されている。なお、図3では、保護カバー9は一重構造となっているが、保護カバー9は通気孔9aが形成された二重構造であってもよい。   As shown in FIG. 3, a plurality of ventilation holes 9a are formed on the surface of the protective cover 9, and the inside and outside of the protective cover 9 communicate with each other. That is, the air-fuel ratio sensor is configured such that the exhaust gas flowing through the exhaust passage 5 passes through the vent hole 9a of the protective cover 9 and reaches the sensor body 10. In FIG. 3, the protective cover 9 has a single structure, but the protective cover 9 may have a double structure in which a vent 9a is formed.

次に、センサ本体10の概略構成について説明する。センサ本体10は酸素イオン導電性固体電解質からなるセンサ素子11を備える。センサ素子11は例えば酸化ジルコニウム(ジルコニア)によって構成される。そして、センサ素子11の一方の側面には排気側電極12が形成され、その他方の側面には大気側電極13が形成される。これら排気側電極12および大気側電極13は、白金など触媒活性の高い金属材料で構成される。このように排気側電極12および大気側電極13が形成されることで、センサ素子11は一対の電極によって挟まれる。   Next, a schematic configuration of the sensor body 10 will be described. The sensor body 10 includes a sensor element 11 made of an oxygen ion conductive solid electrolyte. The sensor element 11 is made of, for example, zirconium oxide (zirconia). An exhaust side electrode 12 is formed on one side surface of the sensor element 11, and an atmosphere side electrode 13 is formed on the other side surface. The exhaust side electrode 12 and the atmosphere side electrode 13 are made of a metal material having high catalytic activity such as platinum. By forming the exhaust side electrode 12 and the atmosphere side electrode 13 in this way, the sensor element 11 is sandwiched between the pair of electrodes.

そして、排気側電極12のセンサ素子11側の側面とは反対側の側面には、拡散律速層14が積層されている。この拡散律速層14は、排気側電極12と、排気側電極12が形成されたセンサ素子11の一方の側面と、を覆うように積層されている。拡散律速層14はセラミクス等の多孔質物質で構成された部材であり、排気の拡散を律速する機能を有する。すなわち、拡散律速層14は、排気中の種々の成分が、適当な拡散速度で拡散できる程度に細孔化、緻密化されている。また、拡散律速層14のセンサ素子11側の側面とは反対側の側面には、保護層16が積層されている。そして、センサ素子11と拡散律速層14との間にはガス室15が形成されている。このガス室15には、拡散律速層14を介して排気が導入される。ここで、排気側電極12はガス室15内に配置されるため、排気側電極12は拡散律速層14を介して排気に曝されることになる。なお、ガス室15は必ずしも設ける必要はなく、排気側電極12の表面上に拡散律速層14が直接接触するように構成されてもよい。   A diffusion rate-determining layer 14 is laminated on the side surface of the exhaust side electrode 12 opposite to the side surface on the sensor element 11 side. The diffusion control layer 14 is laminated so as to cover the exhaust side electrode 12 and one side surface of the sensor element 11 on which the exhaust side electrode 12 is formed. The diffusion control layer 14 is a member made of a porous material such as ceramics, and has a function of controlling the diffusion of exhaust gas. That is, the diffusion-controlling layer 14 is made fine and dense so that various components in the exhaust can diffuse at an appropriate diffusion rate. A protective layer 16 is laminated on the side surface of the diffusion rate limiting layer 14 opposite to the side surface on the sensor element 11 side. A gas chamber 15 is formed between the sensor element 11 and the diffusion control layer 14. Exhaust gas is introduced into the gas chamber 15 via the diffusion-controlling layer 14. Here, since the exhaust-side electrode 12 is disposed in the gas chamber 15, the exhaust-side electrode 12 is exposed to the exhaust through the diffusion rate controlling layer 14. Note that the gas chamber 15 is not necessarily provided, and may be configured such that the diffusion-controlling layer 14 is in direct contact with the surface of the exhaust-side electrode 12.

また、センサ素子11の他方の側面には、ヒータ層17が積層されている。ヒータ層17にはヒータ18が埋設されていて、ヒータ18は、図示しない外部の電気回路から電力の供給を受けることにより、センサ本体10を所望の活性温度(例えば、700℃)に加熱することができる。なお、この電気回路はECU20と電気的に接続されており、ヒータ18に供給される電力はECU20によって制御される。そして、センサ素子11とヒータ層17との間には大気室19が形成されている。大気室19は、図示しない大気孔を介して大気に連通されており、空燃比センサが排気通路5内に配置された状態であっても、大気側電極13は大気に曝された状態に維持される。なお、本実施形態においては以上に説明したセンサ本体10が、本発明における検出部に相当する。   A heater layer 17 is laminated on the other side surface of the sensor element 11. A heater 18 is embedded in the heater layer 17, and the heater 18 heats the sensor body 10 to a desired activation temperature (for example, 700 ° C.) by receiving power supply from an external electric circuit (not shown). Can do. This electric circuit is electrically connected to the ECU 20, and the electric power supplied to the heater 18 is controlled by the ECU 20. An atmospheric chamber 19 is formed between the sensor element 11 and the heater layer 17. The atmosphere chamber 19 communicates with the atmosphere through an air hole (not shown), and the atmosphere-side electrode 13 is kept exposed to the atmosphere even when the air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage 5. Is done. In the present embodiment, the sensor body 10 described above corresponds to the detection unit in the present invention.

ここで、空燃比センサによって排気の空燃比を検出する原理について説明する。通気孔9aから保護カバー9内部に導入された排気は、拡散律速層14に流入し、その内部を排気側電極12に向かって拡散しながら進行する。排気中には、CO、HC等の還元剤と、O、NOx等の酸化剤が含まれている。これらの各成分は、排気側電極12の表面に到達する過程、或いは排気側電極12に到達した後において平衡状態に至るまで反応し合う。そして、排気の空燃比が理論空燃比となっている場合は、酸化剤と還元剤が共に消滅する。これに対して、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比である場合は還元剤が残存し、リーン空燃比である場合は酸化剤が残存することになる。 Here, the principle of detecting the air-fuel ratio of the exhaust by the air-fuel ratio sensor will be described. Exhaust gas introduced into the protective cover 9 from the air holes 9 a flows into the diffusion-controlling layer 14 and proceeds while diffusing toward the exhaust-side electrode 12. The exhaust contains a reducing agent such as CO and HC and an oxidizing agent such as O 2 and NOx. These components react with each other until reaching the equilibrium state in the process of reaching the surface of the exhaust-side electrode 12 or after reaching the exhaust-side electrode 12. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, both the oxidizing agent and the reducing agent disappear. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the reducing agent remains, and when it is the lean air-fuel ratio, the oxidant remains.

ここで、排気側電極12と、大気側電極13と、これらに挟まれたセンサ素子11とからなる領域を「セル25」と称する。本実施形態では、排気側電極12および大気側電極13間には、図示しない電源供給ラインを介して所定の印加電圧が印加される。電極間に印加電圧が印加された状態で、排気側電極12の表面まで到達した排気中に酸化剤が残存している場合(排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン空燃比である場合)には、排気中の酸素が酸素イオンとなってセンサ素子11を介して排気側電極12から大気側電極13へ伝播することによって、セル25に電流が流れる。他方、排気側電極12側に還元剤が残存している場合(排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比である場合)は、大気中の酸素が酸素イオンとなってセンサ素子11を介して大気側電極13から排気側電極12へ伝播し、当該還元剤と反応することによって、セル25に上記とは逆向きの電流が流れる。なお、排気の空燃比が理論空燃比である場合には、原則としてセンサ素子11を介して電極間を酸素イオンが伝播することがないので、セル25に電流は流れない。   Here, a region composed of the exhaust side electrode 12, the atmosphere side electrode 13, and the sensor element 11 sandwiched therebetween is referred to as “cell 25”. In the present embodiment, a predetermined applied voltage is applied between the exhaust side electrode 12 and the atmosphere side electrode 13 via a power supply line (not shown). When oxidant remains in the exhaust gas reaching the surface of the exhaust-side electrode 12 with an applied voltage applied between the electrodes (when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio) In this case, oxygen in the exhaust gas becomes oxygen ions and propagates from the exhaust-side electrode 12 to the atmosphere-side electrode 13 via the sensor element 11, whereby a current flows through the cell 25. On the other hand, when the reducing agent remains on the exhaust side electrode 12 side (when the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio), oxygen in the atmosphere becomes oxygen ions and the sensor element 11 Then, the electric current propagates from the atmosphere side electrode 13 to the exhaust side electrode 12 and reacts with the reducing agent, whereby a current in the direction opposite to the above flows in the cell 25. Note that when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, in principle, oxygen ions do not propagate between the electrodes via the sensor element 11, so that no current flows through the cell 25.

そして、拡散律速層14によって排気の拡散速度が律速されると、印加電圧を増加しても電流値が一定に飽和する領域が生じる。この電流値は限界電流値と称される。ここで、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン空燃比である場合には、排気側電極12への酸化剤の拡散が拡散律速層によって律速されるため電流が限界電流値に飽和し、排気の空燃比
が理論空燃比よりもリッチ空燃比である場合には、排気側電極12への還元剤の拡散が拡散律速層によって律速されるため電流が限界電流値に飽和する。これらの限界電流値を検出することで、排気の空燃比を検出することができる。
When the diffusion rate of the exhaust gas is controlled by the diffusion-controlling layer 14, a region where the current value is saturated uniformly even when the applied voltage is increased is generated. This current value is referred to as a limiting current value. Here, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, since the diffusion of the oxidant to the exhaust-side electrode 12 is rate-controlled by the diffusion rate-limiting layer, the current is saturated to the limit current value, When the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the current is saturated to the limit current value because the diffusion of the reducing agent to the exhaust-side electrode 12 is limited by the diffusion rate-limiting layer. By detecting these limit current values, the air-fuel ratio of the exhaust can be detected.

このような空燃比センサでは、保護カバー9の通気孔9aにPMやオイル成分等が付着すると、保護カバー9内への単位時間当たりの排気の流入量が減少し易くなる。そして、保護カバー9内への単位時間当たりの排気の流入量が減少すると、内燃機関1の運転状態に応じて排気中のO、HC、CO、NOx等の濃度が変化した場合であっても、保護カバー9内の排気中のこれら濃度が内燃機関1の運転状態に応じた濃度に変化するまでにある程度の時間を要することになる。したがって、保護カバー9内の排気中のO、HC、CO、NOx等の濃度が内燃機関1の運転状態に応じた濃度に変化するまでは、空燃比センサの出力は内燃機関1の運転状態に応じた濃度に相当する出力とはならないことになる。つまり、空燃比センサの応答性が低下することになる。 In such an air-fuel ratio sensor, if PM, an oil component, or the like adheres to the vent hole 9 a of the protective cover 9, the amount of exhaust flowing into the protective cover 9 per unit time tends to decrease. When the inflow amount of exhaust gas per unit time into the protective cover 9 decreases, the concentration of O 2 , HC, CO, NOx, etc. in the exhaust gas changes according to the operating state of the internal combustion engine 1. However, it takes a certain amount of time for these concentrations in the exhaust gas in the protective cover 9 to change to concentrations corresponding to the operating state of the internal combustion engine 1. Therefore, until the concentration of O 2 , HC, CO, NOx, etc. in the exhaust in the protective cover 9 changes to a concentration corresponding to the operating state of the internal combustion engine 1, the output of the air-fuel ratio sensor is the operating state of the internal combustion engine 1. Therefore, the output corresponding to the density corresponding to is not obtained. That is, the responsiveness of the air-fuel ratio sensor is lowered.

また、上記の空燃比センサでは、拡散律速層14にPMやオイル成分等が付着すると、拡散律速層14の気孔率が低下し易くなる。一方で、拡散律速層14が劣化すると、拡散律速層14の気孔率が増加する傾向にある。ここで、拡散律速層14の気孔率が低下すると、当該気孔率が高いときよりも排気が拡散律速層14を通過する際の抵抗が大きくなる。そのため、拡散律速層14の気孔率が低いほど、セル25に流れる電流は小さな電流で電流飽和し易くなる。つまり、拡散律速層14の気孔率が低いほど限界電流値の大きさが減少し易くなる。   Further, in the above air-fuel ratio sensor, when PM, an oil component, or the like adheres to the diffusion control layer 14, the porosity of the diffusion control layer 14 is likely to be lowered. On the other hand, when the diffusion control layer 14 is deteriorated, the porosity of the diffusion control layer 14 tends to increase. Here, when the porosity of the diffusion control layer 14 decreases, the resistance when exhaust passes through the diffusion control layer 14 becomes larger than when the porosity is high. Therefore, the lower the porosity of the diffusion control layer 14, the more easily the current flowing through the cell 25 is saturated with a small current. That is, the lower the porosity of the diffusion rate controlling layer 14, the easier it is to reduce the magnitude of the limiting current value.

そして、以上に述べた空燃比センサでは、空燃比センサの応答性の変化(空燃比センサの出力が収束するまでの期間の変化)によるセンサの出力への影響と、限界電流値の大きさの変化によるセンサの出力への影響と、が合わさって空燃比センサの出力となる。   In the air-fuel ratio sensor described above, the influence on the sensor output due to the change in the response of the air-fuel ratio sensor (change in the period until the output of the air-fuel ratio sensor converges) and the magnitude of the limit current value The effect on the sensor output due to the change is combined with the output of the air-fuel ratio sensor.

<空燃比センサの応答性診断>
次に、空燃比センサの応答性の診断手法について説明する。本発明に係る排気センサの診断装置であるECU20は、限界電流値の大きさの変化によるセンサの出力への影響を排除してセンサの応答性を診断するために、センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する。そして、この応答性指標値に基づいて、センサの応答性を診断する。以下、応答性指標値の算出手法について説明する。
<Response diagnosis of air-fuel ratio sensor>
Next, a method for diagnosing the responsiveness of the air-fuel ratio sensor will be described. The ECU 20, which is an exhaust sensor diagnostic apparatus according to the present invention, correlates the sensor response with the sensor response in order to eliminate the influence on the sensor output due to a change in the magnitude of the limit current value. A responsiveness index value is calculated. Based on this responsiveness index value, the responsiveness of the sensor is diagnosed. Hereinafter, a method for calculating the responsiveness index value will be described.

図4には、内燃機関1において燃料カット処理が実行されるときの、燃料カット処理実行フラグおよび空燃比センサの出力の時間推移を表す。ここで、燃料カット処理の実行開始から該燃料カット処理の実行に伴って変化する空燃比センサの出力が収束するまでの期間を基準期間とする。そして、図4には、燃料カット処理実行フラグおよび空燃比センサの出力の時間推移とともに、基準期間における空燃比センサの出力の変化率の絶対値(以下、「絶対変化率」と称する場合もある。)、および絶対変化率の最大値(以下、「最大絶対変化率」と称する場合もある。)の時間推移を併せて示す。ここで、空燃比センサの出力は、上記の図1における第二空燃比センサ6bの出力を例として表し、絶対変化率および最大絶対変化率は、第二空燃比センサ6bの出力に基づく値を例として表すものとする。   FIG. 4 shows time transitions of the fuel cut process execution flag and the output of the air-fuel ratio sensor when the fuel cut process is executed in the internal combustion engine 1. Here, the period from the start of execution of the fuel cut process to the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor that changes with the execution of the fuel cut process is defined as a reference period. In FIG. 4, the absolute value of the change rate of the output of the air-fuel ratio sensor in the reference period (hereinafter referred to as “absolute change rate”) along with the time transition of the fuel cut processing execution flag and the output of the air-fuel ratio sensor may be referred to. )) And the time transition of the maximum value of the absolute change rate (hereinafter also referred to as “maximum absolute change rate”). Here, the output of the air-fuel ratio sensor represents the output of the second air-fuel ratio sensor 6b in FIG. 1 as an example, and the absolute change rate and the maximum absolute change rate are values based on the output of the second air-fuel ratio sensor 6b. It shall be expressed as an example.

図4に示す制御では、時刻t0から時刻t1まで内燃機関1は通常運転(このとき、燃料カット処理および後述する燃料添加処理が実行されていない)を行っている。このとき、排気の空燃比は内燃機関1の通常運転状態に応じた空燃比となり、図4では、空燃比センサの出力値がC0で略一定となっている。そして、時刻t1において燃料カット処理実行フラグが0から1になり、ECU20が燃料カット処理を実行すると、ある程度の遅れ時間経過後に排気の空燃比がそれまでよりもリーン側に変化する。そして、この排気が空
燃比センサの保護カバー9の通気孔9aを通過してセンサ本体10に到達することによって、空燃比センサの出力値がC0から増加し始める。
In the control shown in FIG. 4, the internal combustion engine 1 is performing a normal operation from time t0 to time t1 (at this time, fuel cut processing and fuel addition processing described later are not executed). At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the air-fuel ratio corresponding to the normal operation state of the internal combustion engine 1, and in FIG. 4, the output value of the air-fuel ratio sensor is substantially constant at C0. When the fuel cut process execution flag changes from 0 to 1 at time t1 and the ECU 20 executes the fuel cut process, the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to a leaner side than before after a certain delay time has elapsed. Then, when this exhaust gas passes through the vent hole 9a of the protective cover 9 of the air-fuel ratio sensor and reaches the sensor body 10, the output value of the air-fuel ratio sensor starts to increase from C0.

そして、空燃比センサの出力の増加の過程においては、出力増加の開始直後は当該出力増加が比較的緩慢になり、出力増加の開始からある程度の時間経過後に当該出力増加が大きくなる傾向にある。そのため、時刻t2において空燃比センサの出力値がC0から増加し始め、その後絶対変化率が大きくなっていき、時刻t3において絶対変化率がR1になる。そして、時刻t3以降は、時間の経過とともに絶対変化率が低下していき、絶対変化率が略0となる時刻t4において空燃比センサの出力値がC1に収束する。   In the process of increasing the output of the air-fuel ratio sensor, the output increase becomes relatively slow immediately after the start of the output increase, and the output increase tends to increase after a certain period of time has elapsed since the start of the output increase. Therefore, the output value of the air-fuel ratio sensor begins to increase from C0 at time t2, and then the absolute change rate increases, and at time t3, the absolute change rate becomes R1. After time t3, the absolute change rate decreases with time, and the output value of the air-fuel ratio sensor converges to C1 at time t4 when the absolute change rate becomes substantially zero.

ここで、ECU20は、空燃比センサの出力の増加の過程における空燃比センサの出力値を取得し、絶対変化率を算出している。そして、絶対変化率に基づいて、最大絶対変化率を算出している。図4においては、最大絶対変化率はR1となる。また、ECU20は、例えば後述する手法に従って、空燃比センサの出力の収束判定を行う。そして、燃料カット処理の実行中で且つ該燃料カット処理の実行開始から基準期間経過した後の所定期間(言い換えると、燃料カット処理の実行中で且つ空燃比センサの出力が収束した時刻t4後の所定期間)における空燃比センサの出力値に基づいて、空燃比センサの出力の収束値を算出する。そして、ECU20は、最大絶対変化率を、絶対変化率が該最大絶対変化率となるときの空燃比センサの出力値と、空燃比センサの出力の収束値と、の差分で除算することにより、応答性指標値を算出する。   Here, the ECU 20 acquires the output value of the air-fuel ratio sensor in the process of increasing the output of the air-fuel ratio sensor, and calculates the absolute change rate. Then, the maximum absolute change rate is calculated based on the absolute change rate. In FIG. 4, the maximum absolute change rate is R1. Further, the ECU 20 determines whether the output of the air-fuel ratio sensor has converged, for example, according to a method described later. A predetermined period after the reference period has elapsed since the fuel cut process was started (in other words, after the time t4 when the fuel cut process was being performed and the output of the air-fuel ratio sensor converged). Based on the output value of the air-fuel ratio sensor during a predetermined period), the convergence value of the output of the air-fuel ratio sensor is calculated. Then, the ECU 20 divides the maximum absolute change rate by the difference between the output value of the air-fuel ratio sensor when the absolute change rate becomes the maximum absolute change rate and the convergence value of the output of the air-fuel ratio sensor. Responsiveness index value is calculated.

このように応答性指標値を算出することによって、限界電流値の大きさの変化によるセンサの出力への影響を排除することができる。したがって、この応答性指標値に基づいてセンサの応答性を診断することによって、センサの応答性を正確に診断し得ることになる。   By calculating the responsiveness index value in this way, it is possible to eliminate the influence on the sensor output due to the change in the magnitude of the limit current value. Therefore, by diagnosing the responsiveness of the sensor based on this responsiveness index value, the responsiveness of the sensor can be accurately diagnosed.

しかしながら、燃料カット処理の実行中において、SCR触媒52の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁2からの燃料添加が行われる場合には、応答性指標値を算出し難くなる。これについて、以下に示す図5に基づいて説明する。なお、ECU20が実行する、燃料添加弁2を用いた排気通路5を流れる排気への燃料添加の処理を、「燃料添加処理」と称する。   However, when fuel is added from the fuel addition valve 2 in order to maintain the temperature of the SCR catalyst 52 higher than the activation temperature of the catalyst during execution of the fuel cut processing, the responsiveness index value is set to It becomes difficult to calculate. This will be described with reference to FIG. The process of adding fuel to the exhaust flowing through the exhaust passage 5 using the fuel addition valve 2 performed by the ECU 20 is referred to as “fuel addition process”.

図5は、内燃機関1において燃料添加処理および燃料カット処理が実行されるときの、燃料添加処理実行フラグ、燃料カット処理実行フラグ、および空燃比センサの出力の時間推移を示す図である。なお、図5の空燃比センサの出力の時間推移において、実線で表される線L1は、燃料添加処理が実行される場合の時間推移を示し、破線で表される線L2は、燃料添加処理が実行されない場合の時間推移(上記の図4に示した空燃比センサの出力の時間推移と同一のもの)を参考として示す。また、空燃比センサの出力は、上記の図1における第二空燃比センサ6bの出力を例として表すものとする。   FIG. 5 is a diagram showing time transitions of the fuel addition process execution flag, the fuel cut process execution flag, and the output of the air-fuel ratio sensor when the fuel addition process and the fuel cut process are executed in the internal combustion engine 1. In the time transition of the output of the air-fuel ratio sensor in FIG. 5, a line L1 represented by a solid line represents a time transition when the fuel addition process is executed, and a line L2 represented by a broken line represents a fuel addition process. FIG. 4 shows the time transition when the control is not executed (the same as the time transition of the output of the air-fuel ratio sensor shown in FIG. 4 above) for reference. Further, the output of the air-fuel ratio sensor represents the output of the second air-fuel ratio sensor 6b in FIG. 1 as an example.

図5に示す制御では、時刻t0から時刻t11まで内燃機関1は通常運転(このとき、燃料カット処理および燃料添加処理が実行されていない)を行っている。そして、時刻t11において燃料添加処理実行フラグが0から1になり、ECU20が燃料添加処理を実行すると、燃料添加弁2よりも下流の排気通路5における排気の空燃比がそれまでよりもリッチ側に変化する。その結果、空燃比センサの出力値がC0から減少し始める。特に、酸化触媒51よりも下流の排気通路5に設けられた第二空燃比センサ6bにおいては、酸化触媒51における燃料の酸化に伴って酸素が消費されるため、空燃比センサの出力値が比較的大きく変化し易い。ここで、燃料添加処理は、所定の周期で間欠的に実行される。したがって、ECU20は、時刻t11から或る期間燃料添加弁2からの燃料添加を行った後、一旦燃料添加を止める。そして、一旦燃料添加が止められると、C0から減少して
いた空燃比センサの出力値が増加に転ずる。また、図5に示す制御では、時刻t11後の時刻t1において燃料カット処理実行フラグが0から1になり、燃料カット処理が実行されるため、この空燃比センサの出力値の増加において、空燃比センサの出力値はC0よりも大きくなる。
In the control shown in FIG. 5, the internal combustion engine 1 performs normal operation (at this time, the fuel cut process and the fuel addition process are not executed) from time t0 to time t11. When the fuel addition process execution flag changes from 0 to 1 at time t11 and the ECU 20 executes the fuel addition process, the air-fuel ratio of the exhaust in the exhaust passage 5 downstream of the fuel addition valve 2 becomes richer than before. Change. As a result, the output value of the air-fuel ratio sensor starts to decrease from C0. In particular, in the second air-fuel ratio sensor 6b provided in the exhaust passage 5 downstream of the oxidation catalyst 51, oxygen is consumed as the fuel is oxidized in the oxidation catalyst 51, so the output value of the air-fuel ratio sensor is compared. Easy to change. Here, the fuel addition process is intermittently executed at a predetermined cycle. Therefore, the ECU 20 temporarily stops the fuel addition after adding the fuel from the fuel addition valve 2 for a certain period from time t11. Once the fuel addition is stopped, the output value of the air-fuel ratio sensor, which has decreased from C0, starts to increase. Further, in the control shown in FIG. 5, the fuel cut process execution flag is changed from 0 to 1 at time t1 after time t11, and the fuel cut process is executed. The output value of the sensor is larger than C0.

そして、燃料カット処理が実行されると、このように空燃比センサの出力値がC0から増加していくものの、この増加の過程における次の燃料添加が行われるタイミングにおいては、空燃比センサの出力値が一時的にそれまでよりも減少する。つまり、空燃比センサの出力値は、所定の周期で間欠的に実行される燃料添加処理に応じて変動しながら増加していく。したがって、燃料添加処理が実行される場合においては、上記の図4に示したように時刻t3において絶対変化率が最大とはならず、この場合の最大絶対変化率は燃料添加処理の影響を受けてしまう。また、図5の線L2によって表される空燃比センサの出力が収束する時刻t4以降においても、燃料添加処理が実行される場合には、空燃比センサの出力値が燃料添加処理に応じて変動し続ける。したがって、空燃比センサの出力の収束値を算出し難くなる。   When the fuel cut processing is executed, the output value of the air-fuel ratio sensor increases from C0 in this way, but at the timing when the next fuel addition is performed in the process of this increase, the output of the air-fuel ratio sensor The value temporarily decreases than before. That is, the output value of the air-fuel ratio sensor increases while fluctuating according to the fuel addition process that is executed intermittently at a predetermined cycle. Therefore, when the fuel addition process is executed, the absolute change rate does not become the maximum at time t3 as shown in FIG. 4 above, and the maximum absolute change rate in this case is affected by the fuel addition process. End up. In addition, when the fuel addition process is executed even after time t4 when the output of the air-fuel ratio sensor represented by the line L2 in FIG. 5 converges, the output value of the air-fuel ratio sensor varies according to the fuel addition process. Keep doing. Therefore, it becomes difficult to calculate the convergence value of the output of the air-fuel ratio sensor.

なお、図5では、空燃比センサの出力として、上記の図1における第二空燃比センサ6bの出力を用いる場合について説明したが、上述したような応答性指標値が算出され難くなる事態は、第二空燃比センサ6bの出力を用いる場合に限らず、第一空燃比センサ6aまたは第三空燃比センサ6cの出力を用いる場合も同様である。   In addition, although FIG. 5 demonstrated the case where the output of the said 2nd air fuel ratio sensor 6b in FIG. 1 was used as an output of an air fuel ratio sensor, the situation where it becomes difficult to calculate the responsiveness index value as mentioned above is as follows. The same applies not only when the output of the second air-fuel ratio sensor 6b is used but also when the output of the first air-fuel ratio sensor 6a or the third air-fuel ratio sensor 6c is used.

<燃料添加禁止処理>
そこで、ECU20は、燃料カット処理の実行開始から絶対変化率が最大絶対変化率となるまでの期間(以下、「第一期間」と称する場合もある。)、および燃料カット処理の実行中で且つ該燃料カット処理の実行開始から基準期間経過した後の所定期間(以下、「第二期間」と称する場合もある。)において、燃料添加弁2からの燃料添加を禁止する。ECU20が行うこのような処理を「燃料添加禁止処理」と称する。なお、ECU20が燃料添加禁止処理を実行することで、本発明に係る禁止部として機能する。
<Fuel addition prohibition processing>
Therefore, the ECU 20 is executing the period from the start of execution of the fuel cut process until the absolute change rate reaches the maximum absolute change rate (hereinafter also referred to as “first period”), and the fuel cut process. Fuel addition from the fuel addition valve 2 is prohibited during a predetermined period after the reference period has elapsed since the start of execution of the fuel cut processing (hereinafter, also referred to as “second period”). Such processing performed by the ECU 20 is referred to as “fuel addition prohibition processing”. The ECU 20 executes the fuel addition prohibiting process, thereby functioning as a prohibiting unit according to the present invention.

図6は、内燃機関1において燃料添加処理、燃料カット処理、および燃料添加禁止処理が実行されるときの、燃料添加処理実行フラグ、燃料カット処理実行フラグ、空燃比センサの出力、および最大絶対変化率の時間推移を示す図である。なお、図6の空燃比センサの出力の時間推移において、実線で表される線L3は、燃料添加禁止処理が実行される場合の時間推移を示し、破線で表される線L4は、燃料添加禁止処理が実行されない場合の時間推移(上記の図5に示した線L1と同一のもの)を参考として示す。また、空燃比センサの出力は、上記の図1における第二空燃比センサ6bの出力を例として表し、最大絶対変化率は、第二空燃比センサ6bの出力に基づく値を例として表すものとする。   FIG. 6 shows the fuel addition process execution flag, the fuel cut process execution flag, the output of the air-fuel ratio sensor, and the maximum absolute change when the fuel addition process, the fuel cut process, and the fuel addition prohibition process are executed in the internal combustion engine 1. It is a figure which shows the time transition of a rate. In the time transition of the output of the air-fuel ratio sensor in FIG. 6, a line L3 represented by a solid line represents a time transition when the fuel addition prohibiting process is executed, and a line L4 represented by a broken line represents a fuel addition A time transition when the prohibition process is not executed (same as the line L1 shown in FIG. 5 above) is shown for reference. Further, the output of the air-fuel ratio sensor represents the output of the second air-fuel ratio sensor 6b in FIG. 1 as an example, and the maximum absolute change rate represents the value based on the output of the second air-fuel ratio sensor 6b as an example. To do.

図6に示す制御では、上記の図5に示した制御と同様に、時刻t11において燃料添加処理実行フラグが0から1になり、ECU20が燃料添加処理を実行する。そして、時刻t11後の時刻t1において燃料カット処理実行フラグが0から1になり、燃料カット処理が実行されると、燃料添加処理実行フラグが1から0になり、燃料添加弁2からの燃料添加が止められる。その後、空燃比センサの出力値が増加していき、時刻t3において絶対変化率が最大値となる。そして、この時刻t3において、燃料添加処理実行フラグが0から1になり、ECU20が燃料添加処理を再開する。つまり、ECU20は、燃料カット処理の実行開始(時刻t1)から絶対変化率が最大絶対変化率となる(時刻t3)までの第一期間において、燃料添加弁2からの燃料添加を禁止する燃料添加禁止処理を実行している。   In the control shown in FIG. 6, as in the control shown in FIG. 5, the fuel addition process execution flag is changed from 0 to 1 at time t11, and the ECU 20 executes the fuel addition process. Then, at time t1 after time t11, the fuel cut processing execution flag is changed from 0 to 1, and when the fuel cut processing is executed, the fuel addition processing execution flag is changed from 1 to 0, and the fuel addition from the fuel addition valve 2 is performed. Is stopped. Thereafter, the output value of the air-fuel ratio sensor increases and the absolute change rate reaches the maximum value at time t3. At time t3, the fuel addition process execution flag is changed from 0 to 1, and the ECU 20 restarts the fuel addition process. That is, the ECU 20 adds the fuel that prohibits the fuel addition from the fuel addition valve 2 in the first period from the start of execution of the fuel cut process (time t1) until the absolute change rate reaches the maximum absolute change rate (time t3). Prohibition processing is being executed.

このように第一期間において燃料添加禁止処理が実行されているときには、空燃比セン
サの出力値が増加していく過程で、その値が燃料添加弁2からの燃料添加に応じて変動することがなくなる。そして、燃料添加禁止処理が実行されている第一期間において、最大絶対変化率が算出されることになる。そのため、燃料添加処理の影響を受けることなく最大絶対変化率を算出することができる。これは、空燃比センサの出力として、第二空燃比センサ6bの出力を用いる場合に限らず、第一空燃比センサ6aまたは第三空燃比センサ6cの出力を用いる場合も同様である。
As described above, when the fuel addition prohibition process is executed in the first period, the value may vary in accordance with the fuel addition from the fuel addition valve 2 in the process of increasing the output value of the air-fuel ratio sensor. Disappear. Then, the maximum absolute change rate is calculated in the first period in which the fuel addition prohibition process is being executed. Therefore, the maximum absolute change rate can be calculated without being affected by the fuel addition process. This is not limited to the case where the output of the second air-fuel ratio sensor 6b is used as the output of the air-fuel ratio sensor, and the same applies to the case where the output of the first air-fuel ratio sensor 6a or the third air-fuel ratio sensor 6c is used.

また、図6に示す制御では、燃料添加処理が実行されない場合に空燃比センサの出力が収束する時刻である時刻t4よりも後の時刻t41において、燃料添加処理実行フラグが1から0になり、燃料添加弁2からの燃料添加が止められる。そして、時刻t41から所定期間Δt4経過した時刻t42において、燃料添加処理実行フラグが0から1になり、燃料添加処理が再開される。つまり、ECU20は、燃料カット処理の実行中で且つ該燃料カット処理の実行開始から基準期間経過した(時刻t4)後の所定期間(Δt4)である第二期間において、燃料添加弁2からの燃料添加を禁止する燃料添加禁止処理を実行している。   Further, in the control shown in FIG. 6, the fuel addition process execution flag is changed from 1 to 0 at time t41 after time t4, which is the time when the output of the air-fuel ratio sensor converges when the fuel addition process is not executed. Fuel addition from the fuel addition valve 2 is stopped. Then, at time t42 when a predetermined period Δt4 has elapsed from time t41, the fuel addition processing execution flag is changed from 0 to 1, and the fuel addition processing is resumed. That is, the ECU 20 performs the fuel from the fuel addition valve 2 during the second period, which is a predetermined period (Δt4) after the reference period has elapsed (time t4) during execution of the fuel cut process and during the execution of the fuel cut process. A fuel addition prohibition process for prohibiting the addition is performed.

このように第二期間において燃料添加禁止処理が実行されているときには、空燃比センサの出力値が燃料添加弁2からの燃料添加に応じて変動することがなくなる。そのため、空燃比センサの出力の収束値を算出し易くなる。これは、空燃比センサの出力として、第二空燃比センサ6bの出力を用いる場合に限らず、第一空燃比センサ6aまたは第三空燃比センサ6cの出力を用いる場合も同様である。   As described above, when the fuel addition prohibition process is executed in the second period, the output value of the air-fuel ratio sensor does not fluctuate according to the fuel addition from the fuel addition valve 2. Therefore, it becomes easy to calculate the convergence value of the output of the air-fuel ratio sensor. This is not limited to the case where the output of the second air-fuel ratio sensor 6b is used as the output of the air-fuel ratio sensor, and the same applies to the case where the output of the first air-fuel ratio sensor 6a or the third air-fuel ratio sensor 6c is used.

そして、図6に示す制御では、最大絶対変化率を算出する第一期間、および空燃比センサの出力の収束値を算出する第二期間のみ燃料添加禁止処理によって燃料添加弁2からの燃料添加が止められ、その他の期間は燃料添加弁2からの燃料添加が行われるため、SCR触媒52の温度を可及的に高くすることができる。その結果、エミッションの悪化が抑制される。   In the control shown in FIG. 6, the fuel addition from the fuel addition valve 2 is performed by the fuel addition prohibition process only in the first period for calculating the maximum absolute change rate and the second period for calculating the convergence value of the output of the air-fuel ratio sensor. Since the fuel addition from the fuel addition valve 2 is performed during other periods, the temperature of the SCR catalyst 52 can be made as high as possible. As a result, emission deterioration is suppressed.

ここで、本発明に係る排気センサの診断装置であるECU20が実行する制御フローについて図7Aおよび図7Bに基づいて説明する。図7Aおよび図7Bは、本実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ECU20によって、本フローが内燃機関1の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。本実施形態では、所定の実行間隔で本フローが実行され、該所定の実行間隔が期間Δtとして定義される。なお、本フローの説明において、第一空燃比センサ6a、第二空燃比センサ6b、および第三空燃比センサ6cについて、単に「空燃比センサ」と称する。   Here, a control flow executed by the ECU 20, which is an exhaust sensor diagnostic apparatus according to the present invention, will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. 7A and 7B are flowcharts showing a control flow according to the present embodiment. In the present embodiment, the ECU 20 repeatedly executes this flow at a predetermined calculation cycle while the internal combustion engine 1 is in operation. In the present embodiment, this flow is executed at a predetermined execution interval, and the predetermined execution interval is defined as a period Δt. In the description of this flow, the first air-fuel ratio sensor 6a, the second air-fuel ratio sensor 6b, and the third air-fuel ratio sensor 6c are simply referred to as “air-fuel ratio sensors”.

本フローでは、先ず、S101において、空燃比センサの応答性の診断を実行する実行条件が成立しているか否かが判別される。S101では、前回に空燃比センサの応答性を診断した後、例えば内燃機関1が搭載された車両が所定距離走行したとき、または内燃機関1が或る時間運転を行ったとき、または内燃機関1が機関停止されその後再始動されたとき等に、肯定判定される。なお、上記は例示であって、S101では周知の技術に基づいて空燃比センサの応答性の診断を実行する実行条件が成立しているか否かを判別することができる。そして、S101において肯定判定された場合、ECU20はS102の処理へ進み、S101において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。   In this flow, first, in S101, it is determined whether or not an execution condition for executing a response diagnosis of the air-fuel ratio sensor is satisfied. In S101, after diagnosing the responsiveness of the air-fuel ratio sensor last time, for example, when a vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted travels a predetermined distance, or when the internal combustion engine 1 operates for a certain time, or the internal combustion engine 1 When the engine is stopped and then restarted, an affirmative determination is made. Note that the above is an example, and in S101, it is possible to determine whether or not an execution condition for executing the responsiveness diagnosis of the air-fuel ratio sensor is established based on a known technique. If an affirmative determination is made in S101, the ECU 20 proceeds to the process of S102. If a negative determination is made in S101, the execution of this flow is terminated.

S101において肯定判定された場合、次に、S102において、燃料カット処理の実行中であるか否かが判別される。燃料カット処理が実行されると排気中の酸素濃度が比較的大きく変動し、且つ該酸素濃度が所定の濃度に収束するため、後述する応答性指標値Valinを算出することが可能となる。そして、S102において肯定判定された場合、ECU20はS103の処理へ進み、S102において否定判定された場合、ECU20
はS127の処理へ進む。
If an affirmative determination is made in S101, it is then determined in S102 whether or not a fuel cut process is being executed. When the fuel cut process is executed, the oxygen concentration in the exhaust gas fluctuates relatively greatly, and the oxygen concentration converges to a predetermined concentration. Therefore, it becomes possible to calculate a response index value Valin described later. If an affirmative determination is made in S102, the ECU 20 proceeds to the process of S103. If a negative determination is made in S102, the ECU 20
Advances to the process of S127.

S102において肯定判定された場合、次に、S103において、最大絶対変化率の算出が完了しているか否かを表すフラグである算出完了フラグnflagrが0となっているか否かが判別される。算出完了フラグnflagrは、最大絶対変化率の算出が完了した場合に1に設定されるフラグである。この算出完了フラグnflagrは、後述するS112の処理によってその値が1に設定され、または後述するS126、S129の処理によってその値が0に初期化され、ECU20のROMに記憶されている。S103において肯定判定された場合は最大絶対変化率の算出が完了していない場合であって、この場合ECU20はS104の処理へ進む。一方、S103において否定判定された場合は最大絶対変化率の算出が完了している場合であって、この場合ECU20はS114の処理へ進む。   If an affirmative determination is made in S102, it is then determined in S103 whether or not a calculation completion flag nflagr, which is a flag indicating whether or not the calculation of the maximum absolute change rate has been completed, is zero. The calculation completion flag nflagr is a flag that is set to 1 when the calculation of the maximum absolute change rate is completed. The value of the calculation completion flag nflagr is set to 1 by the process of S112 described later, or is initialized to 0 by the processes of S126 and S129 described later and stored in the ROM of the ECU 20. If an affirmative determination is made in S103, the calculation of the maximum absolute change rate has not been completed. In this case, the ECU 20 proceeds to the process of S104. On the other hand, when a negative determination is made in S103, the calculation of the maximum absolute change rate has been completed. In this case, the ECU 20 proceeds to the process of S114.

S103において肯定判定された場合、次に、S104において、燃料添加弁2からの燃料添加が禁止される。ここで、S104の処理の実行前に燃料添加処理が実行されている場合には、S104の処理で燃料添加弁2からの燃料添加が止められる。なお、燃料添加処理は、本フローとは異なる周知のフローにしたがって実行される。そして、燃料添加処理の制御フローにおいて、燃料添加処理の実行条件が成立している場合(例えば、温度センサ53により推定したSCR触媒温度に基づいて、燃料添加処理を実行する必要があるか否かが判断される。)には、フラグが立てられる(該フラグに基づいて、燃料添加処理が実行されているか否かを判別することができる。)。そして、S104において燃料添加弁2からの燃料添加が禁止されると、その後の本フローの実行中において、燃料添加の禁止が継続される。ただし、S113、S121、またはS128において、燃料添加弁2からの燃料添加の再開処理が実行される場合には、この限りではない。   If an affirmative determination is made in S103, then fuel addition from the fuel addition valve 2 is prohibited in S104. Here, when the fuel addition process is performed before the process of S104, the fuel addition from the fuel addition valve 2 is stopped by the process of S104. The fuel addition process is executed according to a known flow different from this flow. In the control flow of the fuel addition process, if the fuel addition process execution condition is satisfied (for example, whether or not the fuel addition process needs to be executed based on the SCR catalyst temperature estimated by the temperature sensor 53). Is determined), a flag is set (based on the flag, it can be determined whether or not the fuel addition process is being performed). When the fuel addition from the fuel addition valve 2 is prohibited in S104, the prohibition of fuel addition is continued during the subsequent execution of this flow. However, this is not the case when the process for restarting fuel addition from the fuel addition valve 2 is executed in S113, S121, or S128.

次に、S105において、空燃比センサの出力値の現在値(以下、「出力現在値」と称する場合もある。)Crtnowが取得される。S105では、空燃比センサのセンサ本体10に到達する排気の空燃比に応じた限界電流値の現在値が、出力現在値Crtnowとして取得される。   Next, in S105, the current value of the output value of the air-fuel ratio sensor (hereinafter also referred to as “current output value”) Crtnow is acquired. In S105, the current value of the limit current value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust that reaches the sensor body 10 of the air-fuel ratio sensor is acquired as the output current value Crtnow.

次に、S106において、絶対変化率の現在値Rcnowが算出される。S106では、S105で取得した出力現在値Crtnowから空燃比センサの出力値の過去値(以下、「出力過去値」と称する場合もある。)Crtoldを減算した値の絶対値を、期間Δtで除することによって、絶対変化率の現在値Rcnowが算出される。ここで、出力過去値Crtoldは、後述するS110の処理によってその値が更新され、または後述するS126、S129の処理によってその値が初期化され、ECU20のROMに記憶されている。   Next, in S106, the current value Rcnow of the absolute change rate is calculated. In S106, the absolute value of the value obtained by subtracting the past value of the output value of the air-fuel ratio sensor (hereinafter also referred to as “output past value”) Crold from the current output value Crtnow acquired in S105 is divided by the period Δt. As a result, the current value Rcnow of the absolute change rate is calculated. Here, the output past value Crold is updated by the processing of S110 described later, or initialized by the processing of S126 and S129 described later, and stored in the ROM of the ECU 20.

次に、S107において、S106で算出した絶対変化率の現在値Rcnowが絶対変化率の最大値Rcmaxよりも大きいか否かが判別される。ここで、絶対変化率の最大値Rcmaxは、後述するS108の処理によってその値が更新され、または後述するS126、S129の処理によってその値が初期化され、ECU20のROMに記憶されている。そして、S107において肯定判定された場合、ECU20はS108の処理へ進み、S107において否定判定された場合、ECU20はS110の処理へ進む。   Next, in S107, it is determined whether or not the current value Rcnow of the absolute change rate calculated in S106 is larger than the maximum value Rcmax of the absolute change rate. Here, the maximum value Rcmax of the absolute change rate is updated by the process of S108 described later, or the value is initialized by the processes of S126 and S129 described later, and stored in the ROM of the ECU 20. If an affirmative determination is made in S107, the ECU 20 proceeds to the process of S108, and if a negative determination is made in S107, the ECU 20 proceeds to the process of S110.

S107において肯定判定された場合、次に、S108において、絶対変化率の最大値Rcmaxが更新される。S108では、絶対変化率の最大値RcmaxがS106で算出した絶対変化率の現在値Rcnowに更新される。次に、S109において、絶対変化率が最大値となるときの空燃比センサの出力値(以下、「第一出力値」と称する場合もある。)Crt1が取得される。S109では、このときの出力現在値Crtnowが第一
出力値Crt1として取得される。
When an affirmative determination is made in S107, next, the maximum value Rcmax of the absolute change rate is updated in S108. In S108, the maximum value Rcmax of the absolute change rate is updated to the current value Rcnow of the absolute change rate calculated in S106. Next, in S109, the output value (hereinafter also referred to as “first output value”) Crt1 of the air-fuel ratio sensor when the absolute change rate becomes the maximum value is acquired. In S109, the current output value Crtnow at this time is acquired as the first output value Crt1.

次に、S110において、出力過去値Crtoldが更新される。S110では、出力過去値CrtoldがS105で取得した出力現在値Crtnowに更新される。   Next, in S110, the output past value Crold is updated. In S110, the output past value Crtold is updated to the output current value Crtnow acquired in S105.

次に、S111において、最大絶対変化率の算出が完了したか否かが判別される。上記の図4に示したように、絶対変化率は、燃料カット処理の実行開始からある程度の時間経過後に増加し始め、その値が最大絶対変化率となった後は減少していく。したがって、S111では、例えば、前回のフローの実行において絶対変化率の最大値Rcmaxが更新され、今回のフローの実行において絶対変化率の最大値Rcmaxが更新されない(すなわち、S107において否定判定される)場合、または絶対変化率の最大値Rcmaxが更新された後に絶対変化率の最大値Rcmaxが更新されない(すなわち、S107において否定判定される)状態が或る期間続いた場合に、最大絶対変化率の算出が完了したと判定され、このときにECU20のROMに記憶されている絶対変化率の最大値Rcmaxが最大絶対変化率となる。そして、S111において肯定判定された場合、ECU20はS112の処理へ進み、S111において否定判定された場合、ECU20はS114の処理へ進む。   Next, in S111, it is determined whether or not the calculation of the maximum absolute change rate has been completed. As shown in FIG. 4 above, the absolute change rate starts to increase after a certain amount of time has elapsed from the start of execution of the fuel cut process, and decreases after the value reaches the maximum absolute change rate. Therefore, in S111, for example, the maximum value Rcmax of the absolute change rate is updated in the previous execution of the flow, and the maximum value Rcmax of the absolute change rate is not updated in the execution of the current flow (that is, a negative determination is made in S107). The maximum absolute change rate when the absolute change rate maximum value Rcmax is not updated after the absolute change rate maximum value Rcmax is updated (ie, a negative determination is made in S107). It is determined that the calculation has been completed. At this time, the maximum absolute change rate Rcmax stored in the ROM of the ECU 20 becomes the maximum absolute change rate. If an affirmative determination is made in S111, the ECU 20 proceeds to the process of S112, and if a negative determination is made in S111, the ECU 20 proceeds to the process of S114.

S111において肯定判定された場合、次に、S112において、算出完了フラグnflagrが1に設定される。そして、S113において、燃料添加処理の実行条件が成立している場合(この場合には、燃料添加処理の実行フラグが立っている。)には、燃料添加弁2からの燃料添加が再開される。   If an affirmative determination is made in S111, the calculation completion flag nflagr is set to 1 in S112. In S113, when the execution condition of the fuel addition process is satisfied (in this case, the execution flag of the fuel addition process is set), the fuel addition from the fuel addition valve 2 is resumed. .

次に、S114において、空燃比センサの出力の収束を判定する収束判定フラグnflagcが読込まれる。収束判定フラグnflagcは、空燃比センサの出力が収束すると推定される場合に1に設定されるフラグであって、本フローとは異なる周知のフローにしたがってその値が設定され、ECU20のROMに記憶される。S114では、ECU20のROMに記憶されている収束判定フラグnflagcが読込まれる。収束判定フラグnflagcは、例えば、次のように設定される。先ず、燃料カット処理の実行を開始してからの気筒内を通過した空気量の積算値が算出される。そして、その積算値が所定の閾値以上となると気筒内の掃気が完了したと判定される。そして、気筒内の掃気完了後の経過時間がカウントされ、該経過時間が所定時間以上となると収束判定フラグnflagcが1に設定される。一方、気筒内の掃気が完了していない場合、または該経過時間が所定時間未満の場合には、収束判定フラグnflagcが0に設定される。   Next, in S114, a convergence determination flag nflagc for determining the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor is read. The convergence determination flag nflagc is a flag that is set to 1 when the output of the air-fuel ratio sensor is estimated to converge, and is set according to a known flow different from this flow, and stored in the ROM of the ECU 20. Is done. In S114, the convergence determination flag nflagc stored in the ROM of the ECU 20 is read. For example, the convergence determination flag nflagc is set as follows. First, an integrated value of the amount of air that has passed through the cylinder since the start of the fuel cut process is calculated. When the integrated value is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that scavenging in the cylinder has been completed. Then, the elapsed time after completion of scavenging in the cylinder is counted, and when the elapsed time exceeds a predetermined time, the convergence determination flag nflagc is set to 1. On the other hand, when scavenging in the cylinder is not completed, or when the elapsed time is less than the predetermined time, the convergence determination flag nflagc is set to 0.

次に、S115において、S114で読込んだ収束判定フラグnflagcが1となっているか否かが判別される。S115において肯定判定された場合は空燃比センサの出力が収束すると推定される場合であって、この場合ECU20はS116の処理へ進む。一方、S115において否定判定された場合は空燃比センサの出力が収束しないと推定される場合であって、この場合本フローの実行が終了される。   Next, in S115, it is determined whether or not the convergence determination flag nflagc read in S114 is 1. If the determination in step S115 is affirmative, the output of the air-fuel ratio sensor is estimated to converge. In this case, the ECU 20 proceeds to the process of step S116. On the other hand, when a negative determination is made in S115, it is estimated that the output of the air-fuel ratio sensor does not converge. In this case, the execution of this flow is terminated.

S115において肯定判定された場合、次に、S116において、燃料添加弁2からの燃料添加が禁止される。このS116の処理は、上述したS104の処理と実質的に同一である。   If an affirmative determination is made in S115, then fuel addition from the fuel addition valve 2 is prohibited in S116. The process of S116 is substantially the same as the process of S104 described above.

次に、S117において、出力現在値Crtnowが取得される。このS117の処理は、上述したS105の処理と実質的に同一である。   Next, in S117, the current output value Crtnow is acquired. The process of S117 is substantially the same as the process of S105 described above.

次に、S118において、出力現在値の積算値Crtsumが算出される。S118では、S117で取得した出力現在値Crtnowを積算することによって、出力現在値の
積算値Crtsumが算出される。そして、S119において、出力現在値の積算回数を表す積算カウンターnctに1が加算される。そして、S120において、積算カウンターnctの値が閾値nctthとなっているか否かが判別される。そして、S120において肯定判定された場合、ECU20はS121の処理へ進み、S120において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
Next, in S118, the integrated value Crtsum of the current output value is calculated. In S118, the integrated value Crtsum of the current output value is calculated by integrating the output current value Crtnow acquired in S117. In S119, 1 is added to the integration counter nct indicating the number of integration of the current output value. Then, in S120, it is determined whether or not the value of the integration counter nct is a threshold value nctth. If an affirmative determination is made in S120, the ECU 20 proceeds to the process of S121. If a negative determination is made in S120, the execution of this flow is terminated.

S120において肯定判定された場合、次に、S121において、燃料添加処理の実行条件が成立している場合(この場合には、燃料添加処理の実行フラグが立っている。)には、燃料添加弁2からの燃料添加が再開される。   If an affirmative determination is made in S120, then, in S121, if the fuel addition process execution condition is satisfied (in this case, the fuel addition process execution flag is set), the fuel addition valve. Fuel addition from 2 is resumed.

次に、S122において、空燃比センサの出力の収束値(以下、「第二出力値」と称する場合もある。)Crt2が算出される。S122では、S118で算出した出力現在値の積算値Crtsumを積算カウンターnctの値で除することによって、第二出力値Crt2が算出される。ここで、S117において出力現在値Crtnowを取得しているときには、燃料添加弁2からの燃料添加が禁止されているため、S118において算出される出力現在値の積算値Crtsumは燃料添加処理の影響を受けない。したがって、このような出力現在値の積算値Crtsumを用いると、比較的正確に第二出力値Crt2を算出することができる。次に、S123において、第一出力値Crt1と第二出力値Crt2との差分Crtdifが算出される。   Next, in S122, an output convergence value (hereinafter also referred to as “second output value”) Crt2 of the air-fuel ratio sensor is calculated. In S122, the second output value Crt2 is calculated by dividing the integrated value Crtsum of the current output value calculated in S118 by the value of the integration counter nct. Here, since the fuel addition from the fuel addition valve 2 is prohibited when the current output value Crtnow is acquired in S117, the integrated value Crtsum of the current output value calculated in S118 is influenced by the fuel addition process. I do not receive it. Therefore, the second output value Crt2 can be calculated relatively accurately by using the integrated value Crtsum of the current output value. Next, in S123, a difference Crtdif between the first output value Crt1 and the second output value Crt2 is calculated.

次に、S124において、応答性指標値Valinが算出される。S124では、絶対変化率の最大値Rcmax(これは、最大絶対変化率を表す。)をS123で算出した差分Crtdifで除することによって、応答性指標値Valinが算出される。次に、S125において、この応答性指標値Valinに基づいて、空燃比センサの応答性が診断される。S125では、空燃比センサの応答性の診断として、例えば、応答性指標値Valinが大きいときは小さいときよりも空燃比センサの応答性が高くなるように、当該空燃比センサの応答性を推定することができる。また、例えば、応答性指標値Valinに基づいて、空燃比センサの応答性の異常を診断することができる。なお、ECU20が応答性指標値Valinを算出することで、本発明に係る算出部として機能し、ECU20が空燃比センサの応答性を診断することで、本発明に係る診断部として機能する。   Next, in S124, the responsiveness index value Valin is calculated. In S124, the responsiveness index value Valin is calculated by dividing the absolute value Rcmax of the absolute change rate (this represents the maximum absolute change rate) by the difference Crtdif calculated in S123. Next, in S125, the responsiveness of the air-fuel ratio sensor is diagnosed based on the responsiveness index value Valin. In S125, as a diagnosis of the responsiveness of the air-fuel ratio sensor, for example, when the responsiveness index value Valin is large, the responsiveness of the air-fuel ratio sensor is estimated so that the responsiveness of the air-fuel ratio sensor becomes higher than when it is small. be able to. Further, for example, an abnormality in the responsiveness of the air-fuel ratio sensor can be diagnosed based on the responsiveness index value Valin. Note that the ECU 20 functions as a calculation unit according to the present invention by calculating the responsiveness index value Valin, and the ECU 20 functions as a diagnosis unit according to the present invention by diagnosing the responsiveness of the air-fuel ratio sensor.

次に、S126において、出力過去値Crtold、絶対変化率の最大値Rcmax、算出完了フラグnflagr、出力現在値の積算値Crtsum、および積算カウンターnctが初期化される。S126では、出力過去値Crtoldは、内燃機関1の通常運転時(このとき、燃料カット処理および燃料添加処理が実行されていない)の排気の空燃比に応じた限界電流値に初期化される。また、絶対変化率の最大値Rcmax、算出完了フラグnflagr、出力現在値の積算値Crtsum、および積算カウンターnctは0に初期化される。そして、S126の処理の後、本フローの実行が終了される。   Next, in S126, the output past value Crold, the absolute change rate maximum value Rcmax, the calculation completion flag nflagr, the output current value integrated value Crtsum, and the integration counter nct are initialized. In S126, the past output value Crold is initialized to a limit current value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust during normal operation of the internal combustion engine 1 (at this time, fuel cut processing and fuel addition processing are not executed). Further, the maximum value Rcmax of the absolute change rate, the calculation completion flag nflagr, the integrated value Crtsum of the current output value, and the integrated counter nct are initialized to 0. Then, after the process of S126, the execution of this flow is terminated.

また、S102において否定判定された場合、次に、S127において、燃料添加弁2からの燃料添加が禁止されているか否かが判別される。そして、S127において肯定判定されると、次に、S128において、このときに燃料添加処理の実行条件が成立している場合(この場合には、燃料添加処理の実行フラグが立っている。)には、燃料添加弁2からの燃料添加が再開される。一方、S127において否定判定された場合、ECU20はS129の処理へ進む。   If a negative determination is made in S102, it is then determined in S127 whether fuel addition from the fuel addition valve 2 is prohibited. If an affirmative determination is made in S127, then in S128, if the execution condition for the fuel addition process is satisfied at this time (in this case, the execution flag for the fuel addition process is set). The fuel addition from the fuel addition valve 2 is resumed. On the other hand, if a negative determination is made in S127, the ECU 20 proceeds to the process of S129.

次に、S129において、出力過去値Crtold、絶対変化率の最大値Rcmax、算出完了フラグnflagr、出力現在値の積算値Crtsum、および積算カウンターnctが初期化される。これにより、本フローによる空燃比センサの応答性の診断が完了する前に燃料カット処理が終了した場合であっても、これらの値が初期化されることにな
る。このS129の処理は、上記のS126の処理と実質的に同一である。そして、S129の処理の後、本フローの実行が終了される。
Next, in S129, the output past value Crold, the absolute change rate maximum value Rcmax, the calculation completion flag nflagr, the output current value integrated value Crtsum, and the integration counter nct are initialized. As a result, these values are initialized even if the fuel cut processing is completed before the diagnosis of the responsiveness of the air-fuel ratio sensor by this flow is completed. The process of S129 is substantially the same as the process of S126 described above. Then, after the process of S129, the execution of this flow is terminated.

本発明に係る排気センサの診断装置は、以上に述べたように応答性指標値Valinを算出し、当該応答性指標値Valinに基づいて空燃比センサの応答性を診断することによって、エミッションの悪化を抑制しつつ空燃比センサの応答性を正確に診断することを可能とする。   The exhaust sensor diagnostic apparatus according to the present invention calculates the responsiveness index value Valin as described above, and diagnoses the responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on the responsiveness index value Valin, thereby deteriorating emissions. It is possible to accurately diagnose the responsiveness of the air-fuel ratio sensor while suppressing this.

(第二の実施形態)
<内燃機関とその吸排気系の構成>
図8は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図8に示す内燃機関1は、圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)であり、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
<Configuration of internal combustion engine and its intake / exhaust system>
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 8 is a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine), and includes a fuel injection valve 3 that injects fuel into a cylinder. In the present embodiment, detailed description of substantially the same configuration and substantially the same control processing as those of the above-described first embodiment will be omitted.

内燃機関1は排気通路5と接続されている。排気通路5には、排気の流れに従って順に燃料添加弁2、第一NOxセンサ60a、吸蔵還元型NOx触媒54(以下、「NSR触媒54」と称する場合もある。)、および第二NOxセンサ60bが設けられている。第一NOxセンサ60aおよび第二NOxセンサ60bの詳細については後述する。なお、本実施形態においてはこれらNOxセンサが、本発明における排気センサに相当する。   The internal combustion engine 1 is connected to the exhaust passage 5. In the exhaust passage 5, the fuel addition valve 2, the first NOx sensor 60 a, the NOx storage reduction catalyst 54 (hereinafter also referred to as “NSR catalyst 54”), and the second NOx sensor 60 b are sequentially arranged in accordance with the exhaust flow. Is provided. Details of the first NOx sensor 60a and the second NOx sensor 60b will be described later. In the present embodiment, these NOx sensors correspond to the exhaust sensor in the present invention.

NSR触媒54は、排気の空燃比が高いときに排気中に含まれるNOxを化学的に吸蔵または物理的に吸着し、排気の空燃比が低いときにNOxを放出しつつ、放出されたNOxと排気中の還元成分(例えば、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等)との反応を促進させる。ここで、NSR触媒54に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたNOx量が増加すると、NSR触媒54のNOx吸蔵能力が飽和し、大気中に排出されるNOxの量が増加する虞がある。そこで、本実施形態では、NSR触媒54に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたNOxをパージするために、燃料添加弁2からの燃料添加が実行される。   The NSR catalyst 54 chemically stores or physically adsorbs NOx contained in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust is high, and releases the NOx while releasing NOx when the air-fuel ratio of the exhaust is low. The reaction with the reducing components (for example, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), etc.) in the exhaust is promoted. Here, when the amount of NOx chemically occluded or physically adsorbed by the NSR catalyst 54 increases, the NOx occlusion capacity of the NSR catalyst 54 is saturated, and the amount of NOx discharged into the atmosphere may increase. . Therefore, in the present embodiment, fuel addition from the fuel addition valve 2 is executed in order to purge NOx chemically occluded or physically adsorbed by the NSR catalyst 54.

<NOxセンサの構造>
次に、図9および図10に基づいて、第一NOxセンサ60a、第二NOxセンサ60bの構造について簡単に説明する。ここで、これらNOxセンサは、その構造が同一であるため、以下のこれらNOxセンサの説明においては単に「NOxセンサ」と称する。図9は、図8におけるNOxセンサ付近の模式的な拡大断面図である。また、図10は、図9におけるB−B’線視断面図である。
<Structure of NOx sensor>
Next, the structure of the first NOx sensor 60a and the second NOx sensor 60b will be briefly described with reference to FIGS. Here, since these NOx sensors have the same structure, they are simply referred to as “NOx sensors” in the following description of these NOx sensors. FIG. 9 is a schematic enlarged sectional view of the vicinity of the NOx sensor in FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.

本実施形態に係るNOxセンサは、第一の実施形態の空燃比センサと同様に、センサ本体100と保護カバー90とを含んで構成される。そして、保護カバー90の表面には複数の通気孔90aが形成されている。なお、図10では、保護カバー90は一重構造となっているが、保護カバー90は通気孔90aが形成された二重構造であってもよい。   The NOx sensor according to the present embodiment includes a sensor main body 100 and a protective cover 90 as in the air-fuel ratio sensor of the first embodiment. A plurality of ventilation holes 90 a are formed on the surface of the protective cover 90. In FIG. 10, the protective cover 90 has a single structure, but the protective cover 90 may have a double structure in which a vent hole 90a is formed.

次に、センサ本体100の概略構成について説明する。本実施形態に係るNOxセンサのセンサ本体100は、第一の実施形態の空燃比センサと同様に、排気に曝される排気側電極120a、120b、120cと、大気に曝される大気側電極130a、130b、130cと、排気側電極と大気側電極とによって挟まれるセンサ素子110、210と、排気側電極に到達する排気の速度を律速する多孔質の拡散律速層140と、を備える。そして、図10に示すように、排気側電極と、大気側電極と、これらに挟まれたセンサ素子とからなる領域が複数設けられている。これら領域を「ポンプセル250a」、「モニタ
セル250b」、「センサセル250c」と称する。
Next, a schematic configuration of the sensor main body 100 will be described. Similar to the air-fuel ratio sensor of the first embodiment, the sensor main body 100 of the NOx sensor according to this embodiment includes exhaust-side electrodes 120a, 120b, 120c that are exposed to exhaust, and an atmospheric-side electrode 130a that is exposed to the atmosphere. , 130b, 130c, sensor elements 110, 210 sandwiched between the exhaust-side electrode and the atmosphere-side electrode, and a porous diffusion-controlling layer 140 that determines the speed of exhaust reaching the exhaust-side electrode. And as shown in FIG. 10, the area | region which consists of an exhaust side electrode, an atmosphere side electrode, and the sensor element pinched | interposed among these is provided. These regions are referred to as “pump cell 250a”, “monitor cell 250b”, and “sensor cell 250c”.

そして、センサ素子110とセンサ素子210との間には第一ガス室150a、第二ガス室150bが形成されている。第一ガス室150aには、拡散律速層140およびピンホール220を介して排気が導入される。また、センサ素子110とヒータ層170との間には、大気に連通されている大気室190aが形成されている。ここで、ポンプセル250aを形成する排気側電極120a、大気側電極130aに電圧を印加すると、ポンピング作用により、第一ガス室150aの酸素を大気室190aへ排出することができる。   A first gas chamber 150a and a second gas chamber 150b are formed between the sensor element 110 and the sensor element 210. Exhaust gas is introduced into the first gas chamber 150a through the diffusion rate limiting layer 140 and the pinhole 220. In addition, an air chamber 190 a that is in communication with the atmosphere is formed between the sensor element 110 and the heater layer 170. Here, when voltage is applied to the exhaust-side electrode 120a and the atmosphere-side electrode 130a forming the pump cell 250a, oxygen in the first gas chamber 150a can be discharged to the atmosphere chamber 190a by a pumping action.

また、ポンプセル250a近傍を通過した排気は、絞り240を介して第一ガス室150aと連通する第二ガス室150bに流入する。ここで、ポンプセル250aによって第一ガス室150aの酸素が大気室190aへ排出される場合には、第二ガス室150bは所定の低酸素濃度の状態にされる。また、センサ素子210にスペーサ230が積層されることによって、センサ素子210とスペーサ230との間に大気室190bが形成される。なお、大気室190bは、大気に連通されている。そして、第二ガス室150bに残留する酸素は、モニタセル250bを形成する排気側電極120b、大気側電極130bに電圧を印加することによって、ポンピング作用により、大気室190bへ移動する。ここで、排気側電極120bがNOxの還元分解に対して不活性な電極として構成されることで、残留酸素濃度に応じた出力電流が得られることになる。   Further, the exhaust gas that has passed in the vicinity of the pump cell 250a flows into the second gas chamber 150b that communicates with the first gas chamber 150a via the throttle 240. Here, when oxygen in the first gas chamber 150a is discharged to the atmospheric chamber 190a by the pump cell 250a, the second gas chamber 150b is brought into a predetermined low oxygen concentration state. In addition, by stacking the spacer 230 on the sensor element 210, an atmospheric chamber 190b is formed between the sensor element 210 and the spacer 230. Note that the atmosphere chamber 190b communicates with the atmosphere. The oxygen remaining in the second gas chamber 150b moves to the atmosphere chamber 190b by a pumping action by applying a voltage to the exhaust side electrode 120b and the atmosphere side electrode 130b forming the monitor cell 250b. Here, the exhaust-side electrode 120b is configured as an electrode that is inactive with respect to NOx reductive decomposition, whereby an output current corresponding to the residual oxygen concentration is obtained.

また、センサセル250cを形成する排気側電極120c、大気側電極130cにおいて、排気側電極120cはNOxの還元分解に対して活性な電極として構成される。そして、センサセル250cを形成する排気側電極120c、大気側電極130cに電圧を印加することによって、ポンピング作用により、第二ガス室150bのNOxおよび残留酸素が大気室190bへ移動する。このときには、NOx濃度および残留酸素濃度に応じた出力電流が得られることになる。そして、センサセル250cの出力電流からモニタセル250bの出力電流を減算することで、NOx濃度を検出することができる。   Further, in the exhaust-side electrode 120c and the atmosphere-side electrode 130c forming the sensor cell 250c, the exhaust-side electrode 120c is configured as an electrode that is active against the reductive decomposition of NOx. Then, by applying a voltage to the exhaust side electrode 120c and the atmosphere side electrode 130c forming the sensor cell 250c, NOx and residual oxygen in the second gas chamber 150b move to the atmosphere chamber 190b by the pumping action. At this time, an output current corresponding to the NOx concentration and the residual oxygen concentration is obtained. Then, the NOx concentration can be detected by subtracting the output current of the monitor cell 250b from the output current of the sensor cell 250c.

このように、本実施形態に係るNOxセンサは、ポンプセル250aにおいて第一ガス室150aにおける酸素濃度に応じた電流を出力し、モニタセル250bにおいて第二ガス室150bにおける酸素濃度に応じた電流を出力し、センサセル250cにおいて第二ガス室150bにおけるNOx濃度および酸素濃度に応じた電流を出力する。つまり、本実施形態に係るNOxセンサは、排気中の酸素濃度に応じた電流を出力することになる。そして、排気側電極120a、120b、120cへの排気の拡散は拡散律速層140によって律速されるため、印加電圧を増加しても電流が一定に飽和する領域が生じる。つまり、限界電流が生じる。   Thus, the NOx sensor according to this embodiment outputs a current corresponding to the oxygen concentration in the first gas chamber 150a in the pump cell 250a, and outputs a current corresponding to the oxygen concentration in the second gas chamber 150b in the monitor cell 250b. The sensor cell 250c outputs a current corresponding to the NOx concentration and oxygen concentration in the second gas chamber 150b. That is, the NOx sensor according to the present embodiment outputs a current corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas. And since the diffusion of the exhaust gas to the exhaust side electrodes 120a, 120b, 120c is rate-controlled by the diffusion rate controlling layer 140, there is a region where the current is constantly saturated even when the applied voltage is increased. That is, a limit current is generated.

このようなNOxセンサでは、第一の実施形態の空燃比センサと同様に、保護カバー90の通気孔90aにPMやオイル成分等が付着すると、NOxセンサの応答性が低下する虞がある。また、拡散律速層140にPMやオイル成分等が付着すると、限界電流値の大きさが減少する虞がある。そして、NOxセンサの応答性の変化(NOxセンサの出力が収束するまでの期間の変化)によるセンサの出力への影響と、限界電流値の大きさの変化によるセンサの出力への影響と、が合わさってNOxセンサの出力となる。したがって、NOxセンサの出力の変化率のみに基づいてNOxセンサの応答性を診断すると、その診断精度が低下する虞がある。   In such a NOx sensor, if PM, an oil component, or the like adheres to the vent hole 90a of the protective cover 90, similarly to the air-fuel ratio sensor of the first embodiment, the responsiveness of the NOx sensor may be reduced. Further, when PM, an oil component, or the like adheres to the diffusion control layer 140, the magnitude of the limit current value may be reduced. And the influence on the output of the sensor due to the change in the responsiveness of the NOx sensor (change in the period until the output of the NOx sensor converges) and the influence on the output of the sensor due to the change in the magnitude of the limit current value Together, this is the output of the NOx sensor. Therefore, if the responsiveness of the NOx sensor is diagnosed based only on the rate of change of the output of the NOx sensor, the diagnostic accuracy may be reduced.

<応答性診断と燃料添加禁止処理>
そこで、ECU20は、第一の実施形態と同様にして、NOxセンサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する。そして、この応答性指標値に基づいて、NOxセンサの応答性を診断する。ここで、応答性指標値を算出するにあたって、ECU20は、第一の
実施形態と同様にして、燃料添加禁止処理を実行することによって、燃料カット処理の実行中において、NSR触媒54に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたNOxをパージするために燃料添加弁2からの燃料添加が行われる場合においても、好適に応答性指標値を算出することが可能となる。これにより、エミッションの悪化を抑制しつつNOxセンサの応答性を正確に診断することができる。
<Response diagnosis and fuel addition prohibition processing>
Therefore, the ECU 20 calculates a responsiveness index value having a correlation with the responsiveness of the NOx sensor, as in the first embodiment. Based on this responsiveness index value, the responsiveness of the NOx sensor is diagnosed. Here, in calculating the responsiveness index value, the ECU 20 performs the fuel addition prohibition process in the same manner as in the first embodiment, thereby chemically treating the NSR catalyst 54 during the fuel cut process. Even when fuel addition from the fuel addition valve 2 is performed to purge the occluded or physically adsorbed NOx, the responsiveness index value can be suitably calculated. Thereby, it is possible to accurately diagnose the responsiveness of the NOx sensor while suppressing the deterioration of emission.

1・・・・内燃機関
2・・・・燃料添加弁
3・・・・燃料噴射弁
4・・・・吸気通路
5・・・・排気通路
6a・・・第一空燃比センサ
6b・・・第二空燃比センサ
6c・・・第三空燃比センサ
9・・・・保護カバー
9a・・・通気孔
10・・・センサ本体
11・・・センサ素子
12・・・排気側電極
13・・・大気側電極
14・・・拡散律速層
20・・・ECU
40・・・エアフローメータ
51・・・酸化触媒
52・・・SCR触媒
54・・・NSR触媒
60a・・第一NOxセンサ
60b・・第二NOxセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Fuel addition valve 3 ... Fuel injection valve 4 ... Intake passage 5 ... Exhaust passage 6a ... First air-fuel ratio sensor 6b ... 2nd air-fuel ratio sensor 6c ... 3rd air-fuel ratio sensor 9 ... protective cover 9a ... vent hole 10 ... sensor body 11 ... sensor element 12 ... exhaust side electrode 13 ... Atmosphere side electrode 14 ... diffusion-controlled layer 20 ... ECU
40 ... Air flow meter 51 ... Oxidation catalyst 52 ... SCR catalyst 54 ... NSR catalyst 60a ... First NOx sensor 60b ... Second NOx sensor

Claims (1)

排気中の酸素濃度を検出する検出部であって、排気に曝される排気側電極と大気に曝される大気側電極とにより構成される一対の電極と、排気を前記排気側電極へ導入させるとともに該排気側電極に到達する排気の速度を律速する多孔質の拡散律速層と、を備える検出部と、
前記検出部を覆うように設けられるとともに複数の通気孔を有する保護カバーと、
を有し、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の酸素濃度に応じた出力信号を出力する排気センサと、
前記排気センサよりも上流の前記排気通路に設けられた燃料添加弁と、
前記内燃機関の運転中に該内燃機関の気筒内への燃料の供給を停止する燃料カット処理を実行する燃料カット処理手段と、
を備えた内燃機関における、排気センサの診断装置であって、
前記燃料カット処理の実行開始から該燃料カット処理の実行に伴って変化する前記出力信号が収束するまでの期間を基準期間とし、該基準期間における前記出力信号の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を最大絶対変化率としたとき、前記燃料カット処理の実行開始から該絶対変化率が該最大絶対変化率となるまでの期間である第一期間、及び、前記燃料カット処理の実行中で且つ該燃料カット処理の実行開始から該基準期間経過した後の所定期間である第二期間において、前記燃料添加弁からの燃料添加を禁止する禁止部と、
前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記最大絶対変化率を、前記絶対変化率が該最大絶対変化率となるときの前記出力信号の値と、前記第二期間における前記出力信号の値に基づく前記出力信号の収束値と、の差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部と、
前記応答性指標値に基づいて前記排気センサの応答性を診断する診断部と、
を備える、排気センサの診断装置。
A detection unit that detects an oxygen concentration in exhaust gas, and includes a pair of electrodes composed of an exhaust side electrode exposed to the exhaust and an atmosphere side electrode exposed to the atmosphere, and introduces exhaust into the exhaust side electrode And a porous diffusion rate-determining layer that determines the speed of the exhaust gas reaching the exhaust-side electrode, and a detection unit,
A protective cover provided to cover the detection unit and having a plurality of ventilation holes;
An exhaust sensor that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and outputs an output signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust;
A fuel addition valve provided in the exhaust passage upstream of the exhaust sensor;
Fuel cut processing means for executing fuel cut processing for stopping the supply of fuel into the cylinder of the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine;
An exhaust sensor diagnostic device for an internal combustion engine comprising:
The period from the start of execution of the fuel cut process to the convergence of the output signal that changes with the execution of the fuel cut process is defined as a reference period, and the absolute change that is the absolute value of the change rate of the output signal in the reference period When the maximum value of the rate is the maximum absolute change rate, a first period that is a period from the start of execution of the fuel cut processing until the absolute change rate becomes the maximum absolute change rate, and execution of the fuel cut processing A prohibition unit for prohibiting fuel addition from the fuel addition valve in a second period which is a predetermined period after the reference period has elapsed from the start of execution of the fuel cut processing,
A calculation unit for calculating a responsiveness index value correlated with the responsiveness of the exhaust sensor, wherein the maximum absolute change rate is a value of the output signal when the absolute change rate becomes the maximum absolute change rate; A calculation unit for calculating the responsiveness index value by dividing by the difference between the output signal convergence value based on the value of the output signal in the second period,
A diagnostic unit for diagnosing the responsiveness of the exhaust sensor based on the responsiveness index value;
An exhaust sensor diagnostic apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020143648A (en) * 2019-03-08 2020-09-10 いすゞ自動車株式会社 Method of diagnosing responsiveness of lambda sensor and exhaust emission control system
WO2020184446A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-17 いすゞ自動車株式会社 Lambda sensor responsiveness diagnostic method, and exhaust purification system
JP7124771B2 (en) 2019-03-08 2022-08-24 いすゞ自動車株式会社 Lambda sensor response diagnostic method and exhaust purification system

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