JP3382861B2 - 窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置 - Google Patents
窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置Info
- Publication number
- JP3382861B2 JP3382861B2 JP29971898A JP29971898A JP3382861B2 JP 3382861 B2 JP3382861 B2 JP 3382861B2 JP 29971898 A JP29971898 A JP 29971898A JP 29971898 A JP29971898 A JP 29971898A JP 3382861 B2 JP3382861 B2 JP 3382861B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage catalyst
- pump current
- nitrogen oxide
- value
- functional state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 538
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 93
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 46
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 92
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 92
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 67
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 42
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 33
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 32
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 31
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 5
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 7
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101000953488 Homo sapiens Inositol hexakisphosphate and diphosphoinositol-pentakisphosphate kinase 2 Proteins 0.000 description 5
- 102100037736 Inositol hexakisphosphate and diphosphoinositol-pentakisphosphate kinase 2 Human genes 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 101000953492 Homo sapiens Inositol hexakisphosphate and diphosphoinositol-pentakisphosphate kinase 1 Proteins 0.000 description 3
- 102100037739 Inositol hexakisphosphate and diphosphoinositol-pentakisphosphate kinase 1 Human genes 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の各種
燃焼機器から排出される窒素酸化物の濃度を検出するた
めに構成されたＮＯｘセンサを用いて窒素酸化物吸蔵触
媒の機能状態を検出する窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態
検出装置に関する。
燃焼機器から排出される窒素酸化物の濃度を検出するた
めに構成されたＮＯｘセンサを用いて窒素酸化物吸蔵触
媒の機能状態を検出する窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態
検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガソリンを燃料とする内燃機関の
省燃費化，高効率化のため、燃料に対する空気の量が多
い希薄空燃比で運転制御される内燃機関（リーンバーン
エンジンや直噴エンジンなど）が開発されている。そし
て、通常、内燃機関では、排気ガスに含まれるＮＯｘと
未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）とを三元触媒を用いて反応さ
せ、ＮＯｘをＮ2 に還元して排気ガスの浄化を行ってい
るが、希薄空燃比で運転した場合は、排気ガスに多量の
酸素が含まれるため、この酸素と未燃成分とが反応して
しまいＮＯｘを浄化することができなかった。
省燃費化，高効率化のため、燃料に対する空気の量が多
い希薄空燃比で運転制御される内燃機関（リーンバーン
エンジンや直噴エンジンなど）が開発されている。そし
て、通常、内燃機関では、排気ガスに含まれるＮＯｘと
未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）とを三元触媒を用いて反応さ
せ、ＮＯｘをＮ2 に還元して排気ガスの浄化を行ってい
るが、希薄空燃比で運転した場合は、排気ガスに多量の
酸素が含まれるため、この酸素と未燃成分とが反応して
しまいＮＯｘを浄化することができなかった。
【０００３】これに対して、三元触媒中に、排気ガス中
のＮＯｘを硝酸塩として蓄積するＮＯｘ吸蔵材を設け
た、いわゆるＮＯｘ吸蔵触媒が知られている。ただし、
そのＮＯｘ蓄積量には限界があるため、ＮＯｘ吸蔵触媒
を用いる場合は、ＮＯｘの蓄積量が限界に達する前に、
一時的に、内燃機関に供給する燃料混合気の空燃比を燃
料の多いリッチ空燃比に制御して、内燃機関から未燃成
分を多量に含む排気ガスを排出させ、この未燃成分とＮ
Ｏｘ吸蔵触媒に蓄積されたＮＯｘとを反応させることに
より、再びＮＯｘを蓄積可能な状態にＮＯｘ吸蔵触媒を
リフレッシュする制御が行われている。
のＮＯｘを硝酸塩として蓄積するＮＯｘ吸蔵材を設け
た、いわゆるＮＯｘ吸蔵触媒が知られている。ただし、
そのＮＯｘ蓄積量には限界があるため、ＮＯｘ吸蔵触媒
を用いる場合は、ＮＯｘの蓄積量が限界に達する前に、
一時的に、内燃機関に供給する燃料混合気の空燃比を燃
料の多いリッチ空燃比に制御して、内燃機関から未燃成
分を多量に含む排気ガスを排出させ、この未燃成分とＮ
Ｏｘ吸蔵触媒に蓄積されたＮＯｘとを反応させることに
より、再びＮＯｘを蓄積可能な状態にＮＯｘ吸蔵触媒を
リフレッシュする制御が行われている。
【０００４】そして、このリフレッシュ動作は、一定時
間毎に定期的に行うか、又は内燃機関の排気通路のＮＯ
ｘ吸蔵触媒の下流側にＮＯｘセンサを装着してＮＯｘ吸
蔵触媒からのＮＯｘの漏出量を検出し、ＮＯｘの漏出量
が規定量以上となった時に必要に応じて行われる。
間毎に定期的に行うか、又は内燃機関の排気通路のＮＯ
ｘ吸蔵触媒の下流側にＮＯｘセンサを装着してＮＯｘ吸
蔵触媒からのＮＯｘの漏出量を検出し、ＮＯｘの漏出量
が規定量以上となった時に必要に応じて行われる。
【０００５】このような用途に使用可能なＮＯｘセンサ
として、例えば、ヨーロッパ特許出願公開明細書０６７
８７４０Ａ１，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９６０３３
４Ｐ１３７〜１４２ １９９６等に開示されているよう
に、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に連通された
第１測定室と、この第１測定室に第２拡散律速層を介し
て連通された第２測定室とを、酸素イオン伝導性の固体
電解質層にて形成し、第１測定室には、固体電解質層を
多孔質の電極で挟むことにより第１酸素ポンピングセル
と酸素濃度測定セルとを形成し、更に、第２測定室に
は、同じく固体電解質層を多孔質の電極で挟むことによ
り第２酸素ポンピングセルを形成したものが知られてい
る。
として、例えば、ヨーロッパ特許出願公開明細書０６７
８７４０Ａ１，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９６０３３
４Ｐ１３７〜１４２ １９９６等に開示されているよう
に、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に連通された
第１測定室と、この第１測定室に第２拡散律速層を介し
て連通された第２測定室とを、酸素イオン伝導性の固体
電解質層にて形成し、第１測定室には、固体電解質層を
多孔質の電極で挟むことにより第１酸素ポンピングセル
と酸素濃度測定セルとを形成し、更に、第２測定室に
は、同じく固体電解質層を多孔質の電極で挟むことによ
り第２酸素ポンピングセルを形成したものが知られてい
る。
【０００６】このＮＯｘセンサでは、被測定ガスである
内燃機関等からの排気中に存在するＮＯｘ以外の他のガ
ス成分（酸素、一酸化炭素、二酸化炭素等）に影響され
ることなく、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出できるよ
うに、次のような制御が行われる。
内燃機関等からの排気中に存在するＮＯｘ以外の他のガ
ス成分（酸素、一酸化炭素、二酸化炭素等）に影響され
ることなく、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出できるよ
うに、次のような制御が行われる。
【０００７】即ち、酸素濃度測定セルからの出力電圧が
予め設定された一定値となるように第１酸素ポンピング
セルに電流（以下、第１ポンプ電流という）を流すこと
により、第１測定室内の酸素濃度（ひいては第２測定室
に流れ込む被測定ガス中の酸素濃度）を、第１測定室内
において窒素酸化物（特に一酸化窒素ＮＯ）が分解する
程度の極めて低濃度に制御する。これと共に、その低酸
素濃度に制御された被測定ガスが流入する第２測定室側
で、第２酸素ポンピングセルに第２測定室内の酸素を汲
み出す方向に一定電圧を印加して、第２測定室から酸素
を汲み出すように制御する。すると、第２酸素ポンピン
グセルは、該第２酸素ポンピングセルを構成する多孔質
電極の触媒機能によって、被測定ガス中のＮＯｘを窒素
と酸素とに分解し、このＮＯｘの分解により得られた酸
素を第２測定室から抜き取る。この時、第２酸素ポンピ
ングセルに流れる電流値から、被測定ガス中のＮＯｘ濃
度を検出するのである。
予め設定された一定値となるように第１酸素ポンピング
セルに電流（以下、第１ポンプ電流という）を流すこと
により、第１測定室内の酸素濃度（ひいては第２測定室
に流れ込む被測定ガス中の酸素濃度）を、第１測定室内
において窒素酸化物（特に一酸化窒素ＮＯ）が分解する
程度の極めて低濃度に制御する。これと共に、その低酸
素濃度に制御された被測定ガスが流入する第２測定室側
で、第２酸素ポンピングセルに第２測定室内の酸素を汲
み出す方向に一定電圧を印加して、第２測定室から酸素
を汲み出すように制御する。すると、第２酸素ポンピン
グセルは、該第２酸素ポンピングセルを構成する多孔質
電極の触媒機能によって、被測定ガス中のＮＯｘを窒素
と酸素とに分解し、このＮＯｘの分解により得られた酸
素を第２測定室から抜き取る。この時、第２酸素ポンピ
ングセルに流れる電流値から、被測定ガス中のＮＯｘ濃
度を検出するのである。
【０００８】しかし、ＮＯｘセンサでは、上述のよう
に、第１測定室内で窒素酸化物が分解される程度に第１
ポンプ電流を制御しても、第１測定室にて完全には酸素
を除去することはできず、第２測定室内に流れ込む被測
定ガス中には若干ながら酸素が残留してしまい、この残
留する酸素の影響を受けて、第２酸素ポンピングセルを
流れる第２ポンプ電流はオフセットを有することにな
る。しかもこの第２ポンプ電流のオフセットは、ＮＯｘ
濃度がゼロであっても生じてしまう性質のものである。
に、第１測定室内で窒素酸化物が分解される程度に第１
ポンプ電流を制御しても、第１測定室にて完全には酸素
を除去することはできず、第２測定室内に流れ込む被測
定ガス中には若干ながら酸素が残留してしまい、この残
留する酸素の影響を受けて、第２酸素ポンピングセルを
流れる第２ポンプ電流はオフセットを有することにな
る。しかもこの第２ポンプ電流のオフセットは、ＮＯｘ
濃度がゼロであっても生じてしまう性質のものである。
【０００９】ここで、図６は、被測定ガス中の酸素濃度
と第１ポンプ電流との関係、及びＮＯｘ濃度と第２ポン
プ電流との関係を模式的に表したグラフであり、図７
は、ＮＯｘを含まない試験用ガスを被測定ガスとして、
上述のようにＮＯｘセンサを用いた場合の第２ポンプ電
流のオフセットの測定結果の例（３個体について測定）
を表わしたものである。
と第１ポンプ電流との関係、及びＮＯｘ濃度と第２ポン
プ電流との関係を模式的に表したグラフであり、図７
は、ＮＯｘを含まない試験用ガスを被測定ガスとして、
上述のようにＮＯｘセンサを用いた場合の第２ポンプ電
流のオフセットの測定結果の例（３個体について測定）
を表わしたものである。
【００１０】図７に示す如く、第２ポンプ電流のオフセ
ットは、被測定ガスの空燃比に対する依存性を有してお
り、内燃機関の運転状態の変化等により空燃比が変化す
ると、これに応じて数〜数十ｐｐｍ程度変動する。とこ
ろが、ＮＯｘ吸蔵触媒のリフレッシュ制御を精度よく行
うには、ＮＯｘ濃度を最低でも１００ｐｐｍ単位で識別
できる程度の性能が要求されるため、上述のＮＯｘセン
サを用いた場合、十分に満足のできる検出精度を得るこ
とができなかった。
ットは、被測定ガスの空燃比に対する依存性を有してお
り、内燃機関の運転状態の変化等により空燃比が変化す
ると、これに応じて数〜数十ｐｐｍ程度変動する。とこ
ろが、ＮＯｘ吸蔵触媒のリフレッシュ制御を精度よく行
うには、ＮＯｘ濃度を最低でも１００ｐｐｍ単位で識別
できる程度の性能が要求されるため、上述のＮＯｘセン
サを用いた場合、十分に満足のできる検出精度を得るこ
とができなかった。
【００１１】これに対して、本願出願人は、このような
ＮＯｘセンサを用いて、希薄空燃比での内燃機関の運転
制御が開始された後に検出される第２ポンプ電流が、予
め設定された固定値分だけ増大した場合に、ＮＯｘ吸蔵
触媒の吸蔵能力が低下していると判断する方法，装置、
及び同第２ポンプ電流の傾きが許容値より大きい場合
に、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力に異常があると判断する
方法，装置についての発明を既に出願している（特願平
９−２８０５５１号を参照）。
ＮＯｘセンサを用いて、希薄空燃比での内燃機関の運転
制御が開始された後に検出される第２ポンプ電流が、予
め設定された固定値分だけ増大した場合に、ＮＯｘ吸蔵
触媒の吸蔵能力が低下していると判断する方法，装置、
及び同第２ポンプ電流の傾きが許容値より大きい場合
に、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力に異常があると判断する
方法，装置についての発明を既に出願している（特願平
９−２８０５５１号を参照）。
【００１２】即ち、これによれば、第２ポンプ電流の絶
対値ではなく、その相対値を用いているため、第２ポン
プ電流のオフセット分を相殺することができ、ＮＯｘ濃
度の変化を精度よく検出することが可能となる。そし
て、このように第２ポンプ電流の相対値を用いる場合、
相対値を算出するための基準値を設定する必要がある。
対値ではなく、その相対値を用いているため、第２ポン
プ電流のオフセット分を相殺することができ、ＮＯｘ濃
度の変化を精度よく検出することが可能となる。そし
て、このように第２ポンプ電流の相対値を用いる場合、
相対値を算出するための基準値を設定する必要がある。
【００１３】ここで、図８は、内燃機関が、理論空燃比
での運転制御から希薄空燃比での運転制御に切り換えら
れた時に、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に取り付けられたＮＯ
ｘセンサにて検出される第２ポンプ電流ＩP2の測定結果
を表すグラフである。この図８（ａ）（ｂ）に示すよう
に、理論空燃比での運転制御から希薄空燃比での運転制
御に切り替わった（時点ｔ０）直後は、排気ガス中の酸
素濃度が大きく変動して第２ポンプ電流も過渡的に変動
するため、この変動が十分に落ち着くような待機時間Ｔ
ｗを設け、この待機時間Ｔｗの経過後に最初に検出され
る第２ポンプ電流を基準値ＩP2ｓとしていた。
での運転制御から希薄空燃比での運転制御に切り換えら
れた時に、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に取り付けられたＮＯ
ｘセンサにて検出される第２ポンプ電流ＩP2の測定結果
を表すグラフである。この図８（ａ）（ｂ）に示すよう
に、理論空燃比での運転制御から希薄空燃比での運転制
御に切り替わった（時点ｔ０）直後は、排気ガス中の酸
素濃度が大きく変動して第２ポンプ電流も過渡的に変動
するため、この変動が十分に落ち着くような待機時間Ｔ
ｗを設け、この待機時間Ｔｗの経過後に最初に検出され
る第２ポンプ電流を基準値ＩP2ｓとしていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように基
準値ＩP2ｓを設定した場合、ＮＯｘ吸蔵材が大量に剥離
する等して、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力の低下が著しい
と、図８（ｃ）に示すように、リーン制御に切り替わっ
た直後に、第２ポンプ電流ＩP2が急激に増大する。この
ため待機時間Ｔｗが経過して最初の検出を行う時点ｔ１
では、既に電流値が大きく上昇しているため、この時点
ｔ１での検出値を基準値ＩP2ｓとして、それ以降に検出
される第２ポンプ電流ＩP2の相対値を算出すると、この
相対値は、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能低下を判定する基準と
なる固定値Ｉｃを越えることがなく、制御不能に陥る可
能性があるという問題があった。
準値ＩP2ｓを設定した場合、ＮＯｘ吸蔵材が大量に剥離
する等して、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力の低下が著しい
と、図８（ｃ）に示すように、リーン制御に切り替わっ
た直後に、第２ポンプ電流ＩP2が急激に増大する。この
ため待機時間Ｔｗが経過して最初の検出を行う時点ｔ１
では、既に電流値が大きく上昇しているため、この時点
ｔ１での検出値を基準値ＩP2ｓとして、それ以降に検出
される第２ポンプ電流ＩP2の相対値を算出すると、この
相対値は、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能低下を判定する基準と
なる固定値Ｉｃを越えることがなく、制御不能に陥る可
能性があるという問題があった。
【００１５】そこで本発明は、ＮＯｘセンサによるＮＯ
ｘ吸蔵触媒の機能状態を確実に判定可能なＮＯｘ吸蔵触
媒の機能状態検出装置を提供することを目的とする。
ｘ吸蔵触媒の機能状態を確実に判定可能なＮＯｘ吸蔵触
媒の機能状態検出装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１に記載の発明は、酸素イオン伝導性
の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第１酸素ポ
ンピングセル及び酸素濃度測定セルを有し、第１拡散律
速層を介して被測定ガス側に連通された第１測定室と、
酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟ん
でなる第２酸素ポンピングセルを有し、第２拡散律速層
を介して前記第１測定室と連通された第２測定室とを備
えると共に、前記各セルを所定の活性温度まで加熱する
ヒータを備えたＮＯｘセンサを、内燃機関の排気管に取
り付けられた窒素酸化物吸蔵触媒の下流に配置して、該
窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態を検出する検出装置であ
って、前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値とな
り、且つ前記第１測定室内において窒素酸化物（特に一
酸化窒素ＮＯ）が分解する程度に前記第１酸素ポンピン
グセルに第１ポンプ電流を流して、前記第２測定室に流
れ込む被測定ガス中の酸素濃度を制御する第１ポンプ電
流制御手段と、前記第２酸素ポンピングセルに前記第２
測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加する定
電圧印加手段と、被測定ガス中の窒素酸化物濃度に応じ
て前記第２酸素ポンピングセルに流れる第２ポンプ電流
を検出する第２ポンプ電流検出手段と、希薄空燃比によ
る内燃機関の運転制御が開始された後、決められた待機
時間内での前記第２ポンプ電流の最小値を検出する最小
値検出手段と、該最小値検出手段にて検出された前記第
２ポンプ電流の最小値と、前記待機時間後に前記第２ポ
ンプ電流検出手段にて検出される第２ポンプ電流の検出
値との相対値に基づいて、前記窒素酸化物吸蔵触媒の機
能状態を判定する機能状態判定手段とを備えることを特
徴とする。
になされた請求項１に記載の発明は、酸素イオン伝導性
の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第１酸素ポ
ンピングセル及び酸素濃度測定セルを有し、第１拡散律
速層を介して被測定ガス側に連通された第１測定室と、
酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟ん
でなる第２酸素ポンピングセルを有し、第２拡散律速層
を介して前記第１測定室と連通された第２測定室とを備
えると共に、前記各セルを所定の活性温度まで加熱する
ヒータを備えたＮＯｘセンサを、内燃機関の排気管に取
り付けられた窒素酸化物吸蔵触媒の下流に配置して、該
窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態を検出する検出装置であ
って、前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値とな
り、且つ前記第１測定室内において窒素酸化物（特に一
酸化窒素ＮＯ）が分解する程度に前記第１酸素ポンピン
グセルに第１ポンプ電流を流して、前記第２測定室に流
れ込む被測定ガス中の酸素濃度を制御する第１ポンプ電
流制御手段と、前記第２酸素ポンピングセルに前記第２
測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加する定
電圧印加手段と、被測定ガス中の窒素酸化物濃度に応じ
て前記第２酸素ポンピングセルに流れる第２ポンプ電流
を検出する第２ポンプ電流検出手段と、希薄空燃比によ
る内燃機関の運転制御が開始された後、決められた待機
時間内での前記第２ポンプ電流の最小値を検出する最小
値検出手段と、該最小値検出手段にて検出された前記第
２ポンプ電流の最小値と、前記待機時間後に前記第２ポ
ンプ電流検出手段にて検出される第２ポンプ電流の検出
値との相対値に基づいて、前記窒素酸化物吸蔵触媒の機
能状態を判定する機能状態判定手段とを備えることを特
徴とする。
【００１７】このように構成された本発明の検出装置に
おいては、まず、第１ポンプ電流制御手段が、酸素濃度
測定セルの出力電圧が一定値となり、且つ前記第１測定
室内において窒素酸化物が分解する程度に前記第１酸素
ポンピングセルに第１ポンプ電流を流して、前記第２測
定室に流れ込む被測定ガス中の酸素濃度を制御すると共
に、定電圧印加手段が、第２酸素ポンピングセルに第２
測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加する。
即ち、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘ濃度を測定する通常の駆
動方法で駆動され、この時、被測定ガス中のＮＯｘ濃度
に応じて第２酸素ポンピングセルに流れる第２ポンプ電
流を、第２ポンプ電流検出手段により検出する。
おいては、まず、第１ポンプ電流制御手段が、酸素濃度
測定セルの出力電圧が一定値となり、且つ前記第１測定
室内において窒素酸化物が分解する程度に前記第１酸素
ポンピングセルに第１ポンプ電流を流して、前記第２測
定室に流れ込む被測定ガス中の酸素濃度を制御すると共
に、定電圧印加手段が、第２酸素ポンピングセルに第２
測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加する。
即ち、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘ濃度を測定する通常の駆
動方法で駆動され、この時、被測定ガス中のＮＯｘ濃度
に応じて第２酸素ポンピングセルに流れる第２ポンプ電
流を、第２ポンプ電流検出手段により検出する。
【００１８】なお、内燃機関からＮＯｘを多く含んだ排
気ガスが排出される希薄空燃比での運転制御時には、こ
の排気ガス中のＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵触媒に硝酸塩の形
で蓄積されるが、蓄積された硝酸塩が増加するとＮＯｘ
吸蔵触媒の吸蔵能力が徐々に低下する。この吸蔵能力の
低下に伴ってＮＯｘ吸蔵触媒から漏出するＮＯｘ（即
ち、被測定ガス中のＮＯｘ濃度）が増大し、その結果、
第２ポンプ電流も増大する。つまり、第２ポンプ電流
は、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態に対応して変化するた
め、この第２ポンプ電流から機能状態を判定することが
できるのである。
気ガスが排出される希薄空燃比での運転制御時には、こ
の排気ガス中のＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵触媒に硝酸塩の形
で蓄積されるが、蓄積された硝酸塩が増加するとＮＯｘ
吸蔵触媒の吸蔵能力が徐々に低下する。この吸蔵能力の
低下に伴ってＮＯｘ吸蔵触媒から漏出するＮＯｘ（即
ち、被測定ガス中のＮＯｘ濃度）が増大し、その結果、
第２ポンプ電流も増大する。つまり、第２ポンプ電流
は、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態に対応して変化するた
め、この第２ポンプ電流から機能状態を判定することが
できるのである。
【００１９】そして、特に、本発明では、最小値検出手
段が、希薄空燃比による内燃機関の運転制御が開始され
た後、決められた待機時間内での第２ポンプ電流の最小
値を検出し、機能状態判定手段が、この第２ポンプ電流
の最小値と、待機時間経過後に第２ポンプ電流検出手段
にて検出される第２ポンプ電流の検出値との相対値に基
づいて、窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態を判定する。な
お、待機時間は、理論空燃比から希薄空燃比での運転制
御に切り替わった直後に、排気ガス中の酸素濃度が大き
く変化することによる、第２ポンプ電流の変動が十分に
収束するような長さに設定することが望ましい。
段が、希薄空燃比による内燃機関の運転制御が開始され
た後、決められた待機時間内での第２ポンプ電流の最小
値を検出し、機能状態判定手段が、この第２ポンプ電流
の最小値と、待機時間経過後に第２ポンプ電流検出手段
にて検出される第２ポンプ電流の検出値との相対値に基
づいて、窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態を判定する。な
お、待機時間は、理論空燃比から希薄空燃比での運転制
御に切り替わった直後に、排気ガス中の酸素濃度が大き
く変化することによる、第２ポンプ電流の変動が十分に
収束するような長さに設定することが望ましい。
【００２０】このように、本発明の検出装置によれば、
第２ポンプ電流の絶対値を用いるのではなく、希薄空燃
比での運転制御を開始後に検出される第２ポンプ電流の
相対値を用いているので、第２ポンプ電流のオフセット
の影響を受けることなく、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態を
精度よく判定できる。
第２ポンプ電流の絶対値を用いるのではなく、希薄空燃
比での運転制御を開始後に検出される第２ポンプ電流の
相対値を用いているので、第２ポンプ電流のオフセット
の影響を受けることなく、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態を
精度よく判定できる。
【００２１】しかも、希薄空燃比での運転制御を開始後
に検出される第２ポンプ電流の最小値を、相対値を算出
する際の基準値としているので、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵
能力が極端に劣化していることにより、待機時間の経過
時点で、既に第２ポンプ電流が大きく増大しているよう
な場合にも、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態を確実に判定で
きる。
に検出される第２ポンプ電流の最小値を、相対値を算出
する際の基準値としているので、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵
能力が極端に劣化していることにより、待機時間の経過
時点で、既に第２ポンプ電流が大きく増大しているよう
な場合にも、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態を確実に判定で
きる。
【００２２】その結果、本発明の検出装置を用いれば、
ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化系の信頼性を向上
させることができる。次に、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の検出装置において、前記最小値検出手
段は、希薄空燃比による内燃機関の運転制御の開始を、
前記第１ポンプ電流の変化に基づいて検出することを特
徴とする。
ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化系の信頼性を向上
させることができる。次に、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の検出装置において、前記最小値検出手
段は、希薄空燃比による内燃機関の運転制御の開始を、
前記第１ポンプ電流の変化に基づいて検出することを特
徴とする。
【００２３】即ち、酸素濃度測定セルの出力電圧が一定
値となるように第１酸素ポンピングセルに第１ポンプ電
流を流して、第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する
第１ポンプ電流制御手段による制御は、第２ポンピング
セルを有さない公知の酸素センサに対する制御と全く同
等であり、従って、第１ポンプ電流は、被測定ガス中の
酸素濃度に比例したものとなる。そして、希薄空燃比で
の運転制御時には、理論空燃比での運転制御時より、被
測定ガス中の酸素濃度が増大するため、第１ポンプ電流
に基づいて、希薄空燃比での運転制御の開始を検出する
ことができるのである。
値となるように第１酸素ポンピングセルに第１ポンプ電
流を流して、第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する
第１ポンプ電流制御手段による制御は、第２ポンピング
セルを有さない公知の酸素センサに対する制御と全く同
等であり、従って、第１ポンプ電流は、被測定ガス中の
酸素濃度に比例したものとなる。そして、希薄空燃比で
の運転制御時には、理論空燃比での運転制御時より、被
測定ガス中の酸素濃度が増大するため、第１ポンプ電流
に基づいて、希薄空燃比での運転制御の開始を検出する
ことができるのである。
【００２４】このように、本発明の検出装置では、酸素
濃度の検出に、他のセンサを用いることなくＮＯｘセン
サ自身を用いているので、第２ポンプ電流（のオフセッ
ト）に影響を与える環境の変化に正確かつ速やかに対応
することができる。ところで、請求項１に記載の検出装
置において、機能状態判定手段は、例えば、請求項３に
記載のように、第２ポンプ電流の相対値が、予め設定さ
れた固定値を越えると、窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力
が低下していると判定するように構成してもよいし、ま
た、請求項４に記載のように、第２ポンプ電流の相対値
の時間変化率が、予め設定された許容値より大きい場合
に、窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力に異常があると判定
するように構成してもよい。
濃度の検出に、他のセンサを用いることなくＮＯｘセン
サ自身を用いているので、第２ポンプ電流（のオフセッ
ト）に影響を与える環境の変化に正確かつ速やかに対応
することができる。ところで、請求項１に記載の検出装
置において、機能状態判定手段は、例えば、請求項３に
記載のように、第２ポンプ電流の相対値が、予め設定さ
れた固定値を越えると、窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力
が低下していると判定するように構成してもよいし、ま
た、請求項４に記載のように、第２ポンプ電流の相対値
の時間変化率が、予め設定された許容値より大きい場合
に、窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力に異常があると判定
するように構成してもよい。
【００２５】なお、請求項１〜４では、使用するＮＯｘ
センサの構成が限定されているが、窒素酸化物濃度を検
出することのできるＮＯｘセンサであれば、どのような
ものを用いても、同様の作用効果を得ることができる。
即ち、請求項５〜７記載の発明がこれに対応し、請求項
５記載の発明が請求項１記載の発明と、請求項６記載の
発明が請求項３記載の発明と、請求項７記載の発明が請
求項４記載の発明とそれぞれ同様の効果を得ることがで
きる。但し、請求項５〜７記載の発明では、上述の請求
項１，３，４記載の発明についての説明のうち、第１ポ
ンプ電流制御手段，第２ポンプ電流検出手段，定電圧印
加手段についての記載を省略し、「第２酸素ポンピング
セルに流れる第２ポンプ電流」，「第２ポンプ電流検出
手段にて検出される第２ポンプ電流」及び「第２ポンプ
電流」を「ＮＯｘセンサにて検出された窒素酸化物濃
度」と読み換え、「第１ポンプ電流」を「被測定ガスの
酸素濃度」と読み換えるものとする。
センサの構成が限定されているが、窒素酸化物濃度を検
出することのできるＮＯｘセンサであれば、どのような
ものを用いても、同様の作用効果を得ることができる。
即ち、請求項５〜７記載の発明がこれに対応し、請求項
５記載の発明が請求項１記載の発明と、請求項６記載の
発明が請求項３記載の発明と、請求項７記載の発明が請
求項４記載の発明とそれぞれ同様の効果を得ることがで
きる。但し、請求項５〜７記載の発明では、上述の請求
項１，３，４記載の発明についての説明のうち、第１ポ
ンプ電流制御手段，第２ポンプ電流検出手段，定電圧印
加手段についての記載を省略し、「第２酸素ポンピング
セルに流れる第２ポンプ電流」，「第２ポンプ電流検出
手段にて検出される第２ポンプ電流」及び「第２ポンプ
電流」を「ＮＯｘセンサにて検出された窒素酸化物濃
度」と読み換え、「第１ポンプ電流」を「被測定ガスの
酸素濃度」と読み換えるものとする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は本発明が適用された実施例の窒素酸
化物（ＮＯｘ）吸蔵触媒の機能状態検出装置全体の構成
を表す概略構成図、図２はこの検出装置において用いら
れるＮＯｘセンサ２の取付位置を表す説明図、図３はＮ
Ｏｘセンサ２の分解斜視図である。
に説明する。図１は本発明が適用された実施例の窒素酸
化物（ＮＯｘ）吸蔵触媒の機能状態検出装置全体の構成
を表す概略構成図、図２はこの検出装置において用いら
れるＮＯｘセンサ２の取付位置を表す説明図、図３はＮ
Ｏｘセンサ２の分解斜視図である。
【００２７】図１及び図２に示す如く、本実施例の検出
装置は、車両の内燃機関Ｓ１に取り付けられた排気管Ｓ
２においてＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の下流に取り付けられる
ＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセンサ２を構成する第１酸素
ポンピングセル（以下、第１ポンプセルという）４及び
酸素濃度測定セル（以下、Ｖｓセルという）６への通電
を行うと共に、第１ポンプセル４に流れる電流（以下、
第１ポンプ電流という）ＩP1を検出する駆動回路４０
と、ＮＯｘセンサ２を構成する第２酸素ポンピングセル
（以下、第２ポンプセルという）８に定電圧を印加して
そのとき流れる電流（以下、第２ポンプ電流という）Ｉ
P2を検出する検出回路４２と、ＮＯｘセンサ２に設けら
れた一対のヒータ１２，１４へ通電して各セル４，６，
８を加熱させるヒータ通電回路４４と、ＮＯｘセンサ２
近傍の温度ＴＨを検出する温度センサ４６と、内燃機関
Ｓ１に取り付けられた吸気管Ｓ４の負圧Ｐｂを測定する
圧力センサ４７と、内燃機関Ｓ１の出力軸の回転数（以
下、エンジン回転数という）Ｎｅを検出する回転センサ
４８と、駆動回路４０及びヒータ通電回路４４を制御す
ると共に、駆動回路４０及び検出回路４２からの検出信
号ＶIP1 ，ＶIP2 、各センサ４６，４７，４８からの検
出信号ＴＨ，Ｐｂ，Ｎｅに基づき、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
の機能状態を検出するマイクロコンピュータからなる電
子制御回路（以下、ＥＣＵという）５０とを備えてい
る。
装置は、車両の内燃機関Ｓ１に取り付けられた排気管Ｓ
２においてＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の下流に取り付けられる
ＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセンサ２を構成する第１酸素
ポンピングセル（以下、第１ポンプセルという）４及び
酸素濃度測定セル（以下、Ｖｓセルという）６への通電
を行うと共に、第１ポンプセル４に流れる電流（以下、
第１ポンプ電流という）ＩP1を検出する駆動回路４０
と、ＮＯｘセンサ２を構成する第２酸素ポンピングセル
（以下、第２ポンプセルという）８に定電圧を印加して
そのとき流れる電流（以下、第２ポンプ電流という）Ｉ
P2を検出する検出回路４２と、ＮＯｘセンサ２に設けら
れた一対のヒータ１２，１４へ通電して各セル４，６，
８を加熱させるヒータ通電回路４４と、ＮＯｘセンサ２
近傍の温度ＴＨを検出する温度センサ４６と、内燃機関
Ｓ１に取り付けられた吸気管Ｓ４の負圧Ｐｂを測定する
圧力センサ４７と、内燃機関Ｓ１の出力軸の回転数（以
下、エンジン回転数という）Ｎｅを検出する回転センサ
４８と、駆動回路４０及びヒータ通電回路４４を制御す
ると共に、駆動回路４０及び検出回路４２からの検出信
号ＶIP1 ，ＶIP2 、各センサ４６，４７，４８からの検
出信号ＴＨ，Ｐｂ，Ｎｅに基づき、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
の機能状態を検出するマイクロコンピュータからなる電
子制御回路（以下、ＥＣＵという）５０とを備えてい
る。
【００２８】また、本実施例の検出装置は、定速走行時
など運転状態が安定している時は希薄空燃比、それ以外
の時には理論空燃比となるように内燃機関Ｓ１の運転状
態を制御するエンジン制御装置５２から、希薄空燃比で
の運転制御を行っている旨を表す運転制御情報を入力す
るようにされている。
など運転状態が安定している時は希薄空燃比、それ以外
の時には理論空燃比となるように内燃機関Ｓ１の運転状
態を制御するエンジン制御装置５２から、希薄空燃比で
の運転制御を行っている旨を表す運転制御情報を入力す
るようにされている。
【００２９】なお、ここでは、排気管Ｓ２を流れる排気
ガスのうち、内燃機関Ｓ１から排出されＮＯｘ吸蔵触媒
Ｓ３に流入するものを、そのまま排気ガスとよび、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒Ｓ３から流出するものを被測定ガスとよぶ。
次に、図３に示す如く、ＮＯｘセンサ２において、第１
ポンプセル４は、板状に形成された固体電解質層４ａの
両側に、夫々、矩形状の多孔質電極４ｂ，４ｃ及びその
リード部４bl，４clを形成し、更に、多孔質電極４ｂ，
４ｃの中心部分を貫通するように固体電解質層４ａに丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層４ｄを形成したものである。
ガスのうち、内燃機関Ｓ１から排出されＮＯｘ吸蔵触媒
Ｓ３に流入するものを、そのまま排気ガスとよび、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒Ｓ３から流出するものを被測定ガスとよぶ。
次に、図３に示す如く、ＮＯｘセンサ２において、第１
ポンプセル４は、板状に形成された固体電解質層４ａの
両側に、夫々、矩形状の多孔質電極４ｂ，４ｃ及びその
リード部４bl，４clを形成し、更に、多孔質電極４ｂ，
４ｃの中心部分を貫通するように固体電解質層４ａに丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層４ｄを形成したものである。
【００３０】またＶｓセル６は、第１ポンプセル４の固
体電解質層４ａと同形状の固体電解質層６ａの両側に、
夫々、円形状の多孔質電極６ｂ，６ｃ及びそのリード部
６bl，６clを形成し、更に、多孔質電極６ｂ，６ｃの中
心部分を貫通するように固体電解質層６ａに丸孔を穿設
して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めることにより、
拡散律速層６ｄを形成したものである。
体電解質層４ａと同形状の固体電解質層６ａの両側に、
夫々、円形状の多孔質電極６ｂ，６ｃ及びそのリード部
６bl，６clを形成し、更に、多孔質電極６ｂ，６ｃの中
心部分を貫通するように固体電解質層６ａに丸孔を穿設
して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めることにより、
拡散律速層６ｄを形成したものである。
【００３１】そして、このＶｓセル６の多孔質電極６
ｂ，６ｃと第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂ，４ｃと
は、固体電解質層４ａ，６ａ上での中心位置が略一致
し、Ｖｓセル６と第１ポンプセル４とを積層した際、各
拡散律速層６ｄ，４ｄが互いに対向するようにされてい
る。また、Ｖｓセル６に形成される円形状の多孔質電極
６ｂ，６ｃは、第１ポンプセル４に形成される矩形状の
多孔質電極４ｂ，４ｃよりも小さくなっている。また、
Ｖｓセル６の表裏面には、リード部６bl，６clからの電
流リークを防止するために、リード部６bl，６clを外側
から覆うようにアルミナ等からなる絶縁膜が形成されて
おり、しかも各リード部６bl，６cl間には、後述の通電
制御によって多孔質電極６ｃ側に汲み込まれた酸素の一
部を多孔質電極６ｂ側に漏出させる漏出抵抗部６ｆが形
成されている。
ｂ，６ｃと第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂ，４ｃと
は、固体電解質層４ａ，６ａ上での中心位置が略一致
し、Ｖｓセル６と第１ポンプセル４とを積層した際、各
拡散律速層６ｄ，４ｄが互いに対向するようにされてい
る。また、Ｖｓセル６に形成される円形状の多孔質電極
６ｂ，６ｃは、第１ポンプセル４に形成される矩形状の
多孔質電極４ｂ，４ｃよりも小さくなっている。また、
Ｖｓセル６の表裏面には、リード部６bl，６clからの電
流リークを防止するために、リード部６bl，６clを外側
から覆うようにアルミナ等からなる絶縁膜が形成されて
おり、しかも各リード部６bl，６cl間には、後述の通電
制御によって多孔質電極６ｃ側に汲み込まれた酸素の一
部を多孔質電極６ｂ側に漏出させる漏出抵抗部６ｆが形
成されている。
【００３２】このように形成された第１ポンプセル４及
びＶｓセル６は、上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形
状の固体電解質層１８を介して積層される。そして、こ
の固体電解質層１８の各多孔質電極４ｃ，６ｂとの対向
位置には、多孔質電極４ｃよりも大きな矩形状の孔が穿
設されており、この孔が第１測定室２０として機能す
る。
びＶｓセル６は、上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形
状の固体電解質層１８を介して積層される。そして、こ
の固体電解質層１８の各多孔質電極４ｃ，６ｂとの対向
位置には、多孔質電極４ｃよりも大きな矩形状の孔が穿
設されており、この孔が第１測定室２０として機能す
る。
【００３３】またＶｓセル６の多孔質電極６ｃ側にも、
上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形状の固体電解質層
２２が積層される。そして、この固体電解質層２２に
は、Ｖｓセル６の拡散律速層６ｄと同位置に同寸法の丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層２２ｄが形成されている。
上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形状の固体電解質層
２２が積層される。そして、この固体電解質層２２に
は、Ｖｓセル６の拡散律速層６ｄと同位置に同寸法の丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層２２ｄが形成されている。
【００３４】一方、第２ポンプセル８は、第１ポンプセ
ル４と同様、板状に形成された固体電解質層８ａの両側
に、夫々、矩形状の多孔質電極８ｂ，８ｃ及びそのリー
ド部８bl，８clを形成したものである。そして、この第
２ポンプセル８は、固体電解質層１８と全く同様に形成
された固体電解質層２４を介して、固体電解質層２２に
積層される。この結果、固体電解質層２４に穿設された
矩形状の孔が第２測定室２６として機能することにな
る。
ル４と同様、板状に形成された固体電解質層８ａの両側
に、夫々、矩形状の多孔質電極８ｂ，８ｃ及びそのリー
ド部８bl，８clを形成したものである。そして、この第
２ポンプセル８は、固体電解質層１８と全く同様に形成
された固体電解質層２４を介して、固体電解質層２２に
積層される。この結果、固体電解質層２４に穿設された
矩形状の孔が第２測定室２６として機能することにな
る。
【００３５】そして、ヒータ１２，１４を除くＮＯｘセ
ンサ２は、上記各部を積層して一体化した後、所定温度
で焼結することにより、作製される。またこのように積
層される第１ポンプセル４，Ｖｓセル６，第２ポンプセ
ル８の積層体の両側、つまり、第１ポンプセル４と第２
ポンプセル８の外側には、夫々、スペーサ２８，２９に
より所定間隔を開けて、ヒータ１２，１４が積層され
る。
ンサ２は、上記各部を積層して一体化した後、所定温度
で焼結することにより、作製される。またこのように積
層される第１ポンプセル４，Ｖｓセル６，第２ポンプセ
ル８の積層体の両側、つまり、第１ポンプセル４と第２
ポンプセル８の外側には、夫々、スペーサ２８，２９に
より所定間隔を開けて、ヒータ１２，１４が積層され
る。
【００３６】このヒータ１２，１４は、上記各固体電解
質層４ａ，６ａ，８ａと同形状のヒータ基板１２ａ，１
４ａと、各ヒータ基板１２ａ，１４ａの上記各セル４，
８との対向面側に形成されたヒータ配線１２ｂ，１４ｂ
及びそのリード部１２bl，１４blとからなり、スペーサ
２８，２９は、このヒータ配線１２ｂ，１４ｂが、第１
ポンプセル４及び第２ポンプセル８の多孔質電極４ｂ及
び８ｃと、夫々、間隙を介して互いに対向するように、
ヒータ配線１２ｂ，１４ｂのリード部１２bl，１４bl側
に配置される。
質層４ａ，６ａ，８ａと同形状のヒータ基板１２ａ，１
４ａと、各ヒータ基板１２ａ，１４ａの上記各セル４，
８との対向面側に形成されたヒータ配線１２ｂ，１４ｂ
及びそのリード部１２bl，１４blとからなり、スペーサ
２８，２９は、このヒータ配線１２ｂ，１４ｂが、第１
ポンプセル４及び第２ポンプセル８の多孔質電極４ｂ及
び８ｃと、夫々、間隙を介して互いに対向するように、
ヒータ配線１２ｂ，１４ｂのリード部１２bl，１４bl側
に配置される。
【００３７】ヒータ基板１２ａ，１４ａは、アルミナで
できており、ヒータ配線は、白金粉末にアルミナを混合
してペースト状としたものを、アルミナのシートにスク
リーン印刷し、焼成して形成する。なお、アルミナシー
トは、焼成によりヒータ基板１２ａ，１４ａ及びスペー
サ２８，２９となる。そして、ヒータ１２，１４は、既
に焼成された第１ポンプセル４及び第２ポンプセル８の
両面からセラミック系接着剤を用いて接合され、完全な
ＮＯｘセンサ２となる。
できており、ヒータ配線は、白金粉末にアルミナを混合
してペースト状としたものを、アルミナのシートにスク
リーン印刷し、焼成して形成する。なお、アルミナシー
トは、焼成によりヒータ基板１２ａ，１４ａ及びスペー
サ２８，２９となる。そして、ヒータ１２，１４は、既
に焼成された第１ポンプセル４及び第２ポンプセル８の
両面からセラミック系接着剤を用いて接合され、完全な
ＮＯｘセンサ２となる。
【００３８】ここで、上記各固体電解質層４ａ，６ａ，
８ａを構成する固体電解質材料としては、ジルコニアと
イットリアの固溶体やジルコニアとカルシアの固溶体が
代表的なものであるが、他にハフニアの固溶体、ペロブ
スカイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使
用できる。また各固体電解質層４ａ，６ａ，８ａの表面
に設ける多孔質電極には、触媒機能を有する白金やロジ
ウム或はその合金を使用するのが好ましい。そして、そ
の形成方法としては、たとえば、白金粉末に固体電解質
層と同じ材料の粉末を混合したものをペースト状とし、
固体電解質層上にスクリーン印刷し、次いで焼結する厚
膜形成方法や、蒸着による被膜形成方法が知られてい
る。また、拡散律速層４ｄ，６ｄ，２２ｄは、細い貫通
孔を有するセラミックスや多孔質セラミックスを使用す
るのが好ましい。
８ａを構成する固体電解質材料としては、ジルコニアと
イットリアの固溶体やジルコニアとカルシアの固溶体が
代表的なものであるが、他にハフニアの固溶体、ペロブ
スカイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使
用できる。また各固体電解質層４ａ，６ａ，８ａの表面
に設ける多孔質電極には、触媒機能を有する白金やロジ
ウム或はその合金を使用するのが好ましい。そして、そ
の形成方法としては、たとえば、白金粉末に固体電解質
層と同じ材料の粉末を混合したものをペースト状とし、
固体電解質層上にスクリーン印刷し、次いで焼結する厚
膜形成方法や、蒸着による被膜形成方法が知られてい
る。また、拡散律速層４ｄ，６ｄ，２２ｄは、細い貫通
孔を有するセラミックスや多孔質セラミックスを使用す
るのが好ましい。
【００３９】一方、ヒータ１２，１４のヒータ配線１２
ｂ，１４ｂは、セラミックスと白金又は白金合金の複合
材料とし、そのリード部１２bl，１４blは、抵抗値を低
下してリード部での電気ロスを低減するために、白金又
は白金合金とすることが好ましい。また、ヒータ基板１
２ａ，１４ａ及びスペーサ２８，２９には、アルミナ、
スピネル、フォルステライト、ステアタイト、ジルコニ
ア等を用いることができる。
ｂ，１４ｂは、セラミックスと白金又は白金合金の複合
材料とし、そのリード部１２bl，１４blは、抵抗値を低
下してリード部での電気ロスを低減するために、白金又
は白金合金とすることが好ましい。また、ヒータ基板１
２ａ，１４ａ及びスペーサ２８，２９には、アルミナ、
スピネル、フォルステライト、ステアタイト、ジルコニ
ア等を用いることができる。
【００４０】次に、図１に示す如く、ＮＯｘセンサ２の
第１ポンプセル４及びＶｓセル６の第１測定室２０側の
多孔質電極４ｃ，６ｂは、抵抗器Ｒ１を介して接地され
ており、他方の多孔質電極４ｂ及び６ｃは、駆動回路４
０に接続されている。駆動回路４０は、一端に定電圧Ｖ
CPが印加され、他端がＶｓセル６の多孔質電極６ｃに接
続された抵抗器Ｒ２と、−側入力端子に開閉スイッチＳ
Ｗ１を介してＶｓセル６の多孔質電極６ｃが接続され、
＋側入力端子に基準電圧ＶCOが印加され、出力端子が抵
抗器Ｒ０を介して第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂに
接続された差動増幅器ＡＭＰとを備えている。
第１ポンプセル４及びＶｓセル６の第１測定室２０側の
多孔質電極４ｃ，６ｂは、抵抗器Ｒ１を介して接地され
ており、他方の多孔質電極４ｂ及び６ｃは、駆動回路４
０に接続されている。駆動回路４０は、一端に定電圧Ｖ
CPが印加され、他端がＶｓセル６の多孔質電極６ｃに接
続された抵抗器Ｒ２と、−側入力端子に開閉スイッチＳ
Ｗ１を介してＶｓセル６の多孔質電極６ｃが接続され、
＋側入力端子に基準電圧ＶCOが印加され、出力端子が抵
抗器Ｒ０を介して第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂに
接続された差動増幅器ＡＭＰとを備えている。
【００４１】この駆動回路４０は、ポンプ電流制御手段
に相当するものであり、次のように動作する。即ち、ま
ず抵抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に一定の微小電流ｉCP
を流すことにより、第１測定室２０内の酸素をＶｓセル
６の多孔質電極６ｃ側に汲み込む。この多孔質電極６ｃ
は、固体電解質層２２により閉塞されると共に、漏出抵
抗部６ｆを介して多孔質電極６ｂ側と連通していること
から、微小電流ｉCPの通電により多孔質電極６ｃ内の閉
塞空間は一定の酸素濃度となり、内部酸素基準源として
機能する。
に相当するものであり、次のように動作する。即ち、ま
ず抵抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に一定の微小電流ｉCP
を流すことにより、第１測定室２０内の酸素をＶｓセル
６の多孔質電極６ｃ側に汲み込む。この多孔質電極６ｃ
は、固体電解質層２２により閉塞されると共に、漏出抵
抗部６ｆを介して多孔質電極６ｂ側と連通していること
から、微小電流ｉCPの通電により多孔質電極６ｃ内の閉
塞空間は一定の酸素濃度となり、内部酸素基準源として
機能する。
【００４２】またこのようにＶｓセル６の多孔質電極６
ｃ側が内部酸素基準源として機能すると、Ｖｓセル６に
は、第１測定室２０内の酸素濃度と内部酸素基準源側の
酸素濃度との比に応じた起電力が発生し、多孔質電極６
ｃ側電圧Ｖｓは、第１測定室２０内の酸素濃度に応じた
電圧となる。そしてこの電圧は、差動増幅器ＡＭＰに入
力されることから、差動増幅器ＡＭＰからは、基準電圧
ＶCOとその入力電圧との偏差（ＶCO−入力電圧）に応じ
た電圧が出力され、この出力電圧が、抵抗器Ｒ０を介し
て第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂに印加される。
ｃ側が内部酸素基準源として機能すると、Ｖｓセル６に
は、第１測定室２０内の酸素濃度と内部酸素基準源側の
酸素濃度との比に応じた起電力が発生し、多孔質電極６
ｃ側電圧Ｖｓは、第１測定室２０内の酸素濃度に応じた
電圧となる。そしてこの電圧は、差動増幅器ＡＭＰに入
力されることから、差動増幅器ＡＭＰからは、基準電圧
ＶCOとその入力電圧との偏差（ＶCO−入力電圧）に応じ
た電圧が出力され、この出力電圧が、抵抗器Ｒ０を介し
て第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂに印加される。
【００４３】この結果、第１ポンプセル４には、第１ポ
ンプ電流ＩP1が流れ、この第１ポンプ電流ＩP1により、
Ｖｓセル６に発生した起電力が一定電圧となるように制
御される。なお、この制御により、第１測定室２０内の
酸素濃度は、第１ポンプ電流ＩP1の通電により第１測定
室２０内の被測定ガス中のＮＯ成分が分解される程度に
低濃度となるようにされており、この酸素濃度を決定す
る基準電圧ＶCOには、１００ｍＶ〜２００ｍＶ程度の値
が設定される。また、差動増幅器ＡＭＰの出力と多孔質
電極４ｂとの間に設けられた抵抗器Ｒ０は、第１ポンプ
電流ＩP1を検出するためのものであり、その両端電圧Ｖ
IP1 は、第１ポンプ電流ＩP1の検出信号としてＥＣＵ５
０に入力される。
ンプ電流ＩP1が流れ、この第１ポンプ電流ＩP1により、
Ｖｓセル６に発生した起電力が一定電圧となるように制
御される。なお、この制御により、第１測定室２０内の
酸素濃度は、第１ポンプ電流ＩP1の通電により第１測定
室２０内の被測定ガス中のＮＯ成分が分解される程度に
低濃度となるようにされており、この酸素濃度を決定す
る基準電圧ＶCOには、１００ｍＶ〜２００ｍＶ程度の値
が設定される。また、差動増幅器ＡＭＰの出力と多孔質
電極４ｂとの間に設けられた抵抗器Ｒ０は、第１ポンプ
電流ＩP1を検出するためのものであり、その両端電圧Ｖ
IP1 は、第１ポンプ電流ＩP1の検出信号としてＥＣＵ５
０に入力される。
【００４４】一方、ＮＯｘセンサ２の第２ポンプセル８
の多孔質電極８ｂ，８ｃ間には、上記検出回路４２を構
成する定電圧印加手段としての抵抗器Ｒ３を介して、定
電圧ＶP2が印加される。この定電圧ＶP2の印加方向は、
第２ポンプセル８において多孔質電極８ｃから８ｂ側に
電流が流れて、第２測定室２６内の酸素が外部に汲み出
されるように、多孔質電極８ｃ側が正極，多孔質電極８
ｂ側が負極となるように設定されている。また、この定
電圧ＶP2は、第１測定室２０から拡散律速層６ｄ，２２
ｄを介して流入してくる第２測定室内の被測定ガス中の
ＮＯｘ成分を分解して、その酸素成分を汲み出すことが
できる電圧、例えば４５０ｍＶに設定されている。
の多孔質電極８ｂ，８ｃ間には、上記検出回路４２を構
成する定電圧印加手段としての抵抗器Ｒ３を介して、定
電圧ＶP2が印加される。この定電圧ＶP2の印加方向は、
第２ポンプセル８において多孔質電極８ｃから８ｂ側に
電流が流れて、第２測定室２６内の酸素が外部に汲み出
されるように、多孔質電極８ｃ側が正極，多孔質電極８
ｂ側が負極となるように設定されている。また、この定
電圧ＶP2は、第１測定室２０から拡散律速層６ｄ，２２
ｄを介して流入してくる第２測定室内の被測定ガス中の
ＮＯｘ成分を分解して、その酸素成分を汲み出すことが
できる電圧、例えば４５０ｍＶに設定されている。
【００４５】なお、抵抗器Ｒ３は、この定電圧ＶP2の印
加によって第２ポンプセル８に流れる第２ポンプ電流Ｉ
P2を電圧ＶIP2 に変換し、第２ポンプ電流ＩP2の検出信
号としてＥＣＵ５０に入力するためのものである。この
ように構成された本実施例のＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の機能
状態検出装置においては、駆動回路４０の動作によっ
て、被測定ガスが拡散律速層（第１拡散律速層）４ｄを
介して流入する第１測定室２０内の酸素濃度が一定酸素
濃度に制御され、その一定酸素濃度に制御された第１測
定室２０内の被測定ガスが拡散律速層（第２拡散律速
層）６ｄ，２２ｄを介して第２測定室２６に流入するた
め、第１ポンプセル４に流れる第１ポンプ電流ＩP1は被
測定ガス中の酸素濃度に応じて変化し、第２ポンプセル
８に流れる第２ポンプ電流ＩP2は被測定ガス中のＮＯｘ
濃度に応じて変化するようになり、ＥＣＵ５０側でこれ
ら各電流ＩP1，ＩP2を表す検出信号ＶIP1及びＶIP2 を
読み込み、所定の演算処理を実行することにより、被測
定ガス中の酸素濃度及びＮＯｘ濃度を測定することがで
きる。
加によって第２ポンプセル８に流れる第２ポンプ電流Ｉ
P2を電圧ＶIP2 に変換し、第２ポンプ電流ＩP2の検出信
号としてＥＣＵ５０に入力するためのものである。この
ように構成された本実施例のＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の機能
状態検出装置においては、駆動回路４０の動作によっ
て、被測定ガスが拡散律速層（第１拡散律速層）４ｄを
介して流入する第１測定室２０内の酸素濃度が一定酸素
濃度に制御され、その一定酸素濃度に制御された第１測
定室２０内の被測定ガスが拡散律速層（第２拡散律速
層）６ｄ，２２ｄを介して第２測定室２６に流入するた
め、第１ポンプセル４に流れる第１ポンプ電流ＩP1は被
測定ガス中の酸素濃度に応じて変化し、第２ポンプセル
８に流れる第２ポンプ電流ＩP2は被測定ガス中のＮＯｘ
濃度に応じて変化するようになり、ＥＣＵ５０側でこれ
ら各電流ＩP1，ＩP2を表す検出信号ＶIP1及びＶIP2 を
読み込み、所定の演算処理を実行することにより、被測
定ガス中の酸素濃度及びＮＯｘ濃度を測定することがで
きる。
【００４６】なお、これら各濃度の測定精度を確保する
には、ＮＯｘセンサ２の温度を一定に制御する必要があ
り、このために温度センサ４６にて検出される温度ＴＨ
が目標温度となるように、ヒータ通電回路４４から各ヒ
ータ１２，１４への通電電流量を制御する。
には、ＮＯｘセンサ２の温度を一定に制御する必要があ
り、このために温度センサ４６にて検出される温度ＴＨ
が目標温度となるように、ヒータ通電回路４４から各ヒ
ータ１２，１４への通電電流量を制御する。
【００４７】ここで、図４は、エンジン制御装置５２に
より内燃機関Ｓ１が、理論空燃比での運転制御（以下、
通常制御という）から希薄空燃比での運転制御（以下、
リーン制御という）に切り換えられた時に、ＮＯｘ吸蔵
触媒Ｓ３の下流に取り付けられたＮＯｘセンサ２にて検
出される第２ポンプ電流ＩP2の測定結果を表すグラフで
ある。
より内燃機関Ｓ１が、理論空燃比での運転制御（以下、
通常制御という）から希薄空燃比での運転制御（以下、
リーン制御という）に切り換えられた時に、ＮＯｘ吸蔵
触媒Ｓ３の下流に取り付けられたＮＯｘセンサ２にて検
出される第２ポンプ電流ＩP2の測定結果を表すグラフで
ある。
【００４８】図４（ａ）（ｂ）に示す如く、内燃機関Ｓ
１の制御が通常制御（Ａ／Ｆ（空燃比）≒１４）からリ
ーン制御に切り替わると、最初は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
のＮＯｘ吸蔵能力に余裕があるため、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ
３からＮＯｘが殆ど漏れ出ることがない。その後、硝酸
塩としてＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３上に蓄積されるＮＯｘの量
が増大し、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３のＮＯｘ吸蔵能力が低下
するに従って、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の下流に漏れ出すＮ
Ｏｘ量、即ち被測定ガス中のＮＯｘ濃度が増大し、これ
に伴って第２ポンプ電流ＩP2も増大する。そして、最終
的にＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３がＮＯｘを殆ど吸蔵できなくな
ると、被測定ガスのＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
に流入する排気ガスのＮＯｘ濃度とほぼ同じ値になる。
１の制御が通常制御（Ａ／Ｆ（空燃比）≒１４）からリ
ーン制御に切り替わると、最初は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
のＮＯｘ吸蔵能力に余裕があるため、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ
３からＮＯｘが殆ど漏れ出ることがない。その後、硝酸
塩としてＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３上に蓄積されるＮＯｘの量
が増大し、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３のＮＯｘ吸蔵能力が低下
するに従って、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の下流に漏れ出すＮ
Ｏｘ量、即ち被測定ガス中のＮＯｘ濃度が増大し、これ
に伴って第２ポンプ電流ＩP2も増大する。そして、最終
的にＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３がＮＯｘを殆ど吸蔵できなくな
ると、被測定ガスのＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
に流入する排気ガスのＮＯｘ濃度とほぼ同じ値になる。
【００４９】なお、図４（ｃ）は、燃料に硫黄が含まれ
ている場合に、この硫黄がＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３に硫酸塩
として蓄積されたり、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３が剥離する等
して、ＮＯｘの吸蔵能力が著しく低下した時の測定結果
であり、第２ポンプ電流ＩP2が増大する時の傾きが大き
くなっている。
ている場合に、この硫黄がＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３に硫酸塩
として蓄積されたり、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３が剥離する等
して、ＮＯｘの吸蔵能力が著しく低下した時の測定結果
であり、第２ポンプ電流ＩP2が増大する時の傾きが大き
くなっている。
【００５０】以下、このようなＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の機
能状態を検出するためにＥＣＵ５０において実行される
機能状態検出処理について、図５に示すフローチャート
に沿って説明する。また、本処理と同時に、温度センサ
４６からセンサ温度ＴＨを読み込んで、一定の活性化温
度に制御する処理が実行され、本処理は、ヒータ１２，
１４への通電によりＮＯｘセンサ２が活性化された後に
繰り返し実行される。
能状態を検出するためにＥＣＵ５０において実行される
機能状態検出処理について、図５に示すフローチャート
に沿って説明する。また、本処理と同時に、温度センサ
４６からセンサ温度ＴＨを読み込んで、一定の活性化温
度に制御する処理が実行され、本処理は、ヒータ１２，
１４への通電によりＮＯｘセンサ２が活性化された後に
繰り返し実行される。
【００５１】図５に示す如く、本処理では、まずＳ１１
０（Ｓはステップを表わす）にて、本処理にて使用する
タイマをリセットし、続くＳ１２０では、エンジン制御
装置５２がリーン制御中であるか否かを判断し、リーン
制御中であると判断されると、Ｓ１３０に移行する。
０（Ｓはステップを表わす）にて、本処理にて使用する
タイマをリセットし、続くＳ１２０では、エンジン制御
装置５２がリーン制御中であるか否かを判断し、リーン
制御中であると判断されると、Ｓ１３０に移行する。
【００５２】なお、このリーン制御中であるか否かの判
断は、エンジン制御装置５２から入力される運転制御情
報に基づいて行ってもよいし、検出信号ＶIP1 を読み込
むことにより、第１ポンプ電流ＩP1を検出し、この第１
ポンプ電流ＩP1が希薄空燃比に対応した酸素濃度を示す
ものとなっているか否かにより行ってもよい。
断は、エンジン制御装置５２から入力される運転制御情
報に基づいて行ってもよいし、検出信号ＶIP1 を読み込
むことにより、第１ポンプ電流ＩP1を検出し、この第１
ポンプ電流ＩP1が希薄空燃比に対応した酸素濃度を示す
ものとなっているか否かにより行ってもよい。
【００５３】Ｓ１３０では、先のＳ１１０にてリセット
したタイマをスタートし、続くＳ１４０では、検出信号
ＶIP2 を読み込むことにより、第２ポンプ電流ＩP2を検
出し、この検出値を、その時のタイマ値と共に記憶す
る。そしてＳ１５０では、待機時間Ｔｗが経過したか否
かを判断し、否定判定された場合は、繰り返しＳ１４０
を実行する。
したタイマをスタートし、続くＳ１４０では、検出信号
ＶIP2 を読み込むことにより、第２ポンプ電流ＩP2を検
出し、この検出値を、その時のタイマ値と共に記憶す
る。そしてＳ１５０では、待機時間Ｔｗが経過したか否
かを判断し、否定判定された場合は、繰り返しＳ１４０
を実行する。
【００５４】但し、Ｓ１５０にて否定判定されている
間、Ｓ１４０での第２ポンプ電流ＩP2の検出は、５〜２
０ｍｓ間隔（サンプリングレート５０〜２００Ｈｚ）程
度で繰り返す。また待機時間Ｔｗは、通常制御からリー
ン制御への制御切替時に発生する第２ポンプ電流ＩP2の
変動が十分に収束するような長さに設定する。
間、Ｓ１４０での第２ポンプ電流ＩP2の検出は、５〜２
０ｍｓ間隔（サンプリングレート５０〜２００Ｈｚ）程
度で繰り返す。また待機時間Ｔｗは、通常制御からリー
ン制御への制御切替時に発生する第２ポンプ電流ＩP2の
変動が十分に収束するような長さに設定する。
【００５５】一方、タイマをスタートさせてから待機時
間Ｔｗが経過し、Ｓ１５０にて肯定判定されるとＳ１６
０に移行して、待機時間Ｔｗ中にＳ１４０にて繰り返し
検出され記憶された第２ポンプ電流ＩP2の中から、その
最小値を、一緒に記憶されたタイマ値と共に抽出し、こ
れを、基準第２ポンプ電流ＩP2ｓ，及び基準タイマ値Ｔ
ｓとして記憶する（図４（ｂ）（ｃ）参照）。但し、第
２ポンプ電流ＩP2の最小値が複数存在する場合は、その
中で最後に検出されたものを基準第２ポンプ電流ＩP2ｓ
とする。
間Ｔｗが経過し、Ｓ１５０にて肯定判定されるとＳ１６
０に移行して、待機時間Ｔｗ中にＳ１４０にて繰り返し
検出され記憶された第２ポンプ電流ＩP2の中から、その
最小値を、一緒に記憶されたタイマ値と共に抽出し、こ
れを、基準第２ポンプ電流ＩP2ｓ，及び基準タイマ値Ｔ
ｓとして記憶する（図４（ｂ）（ｃ）参照）。但し、第
２ポンプ電流ＩP2の最小値が複数存在する場合は、その
中で最後に検出されたものを基準第２ポンプ電流ＩP2ｓ
とする。
【００５６】なお、ここでは、この第２ポンプ電流ＩP2
の最小値の抽出を、待機時間Ｔｗ経過後に行っている
が、待機時間Ｔｗ中に、第２ポンプ電流ＩP2が検出され
る毎に検出値と記憶値とを逐次比較することで行っても
よい。続くＳ１７０では、先のＳ１４０と同様に検出信
号ＶIP2 を読み込むことにより第２ポンプ電流ＩP2を検
出する。なお、このＳ１７０は、後述するように、繰り
返し実行されるが、ここでは、Ｓ１４０での検出周期よ
り低速な、２０〜１０００ｍｓ間隔（サンプリングレー
ト１Ｈｚ〜５０Ｈｚ）程度で第２ポンプ電流ＩP2の検出
を繰り返す。
の最小値の抽出を、待機時間Ｔｗ経過後に行っている
が、待機時間Ｔｗ中に、第２ポンプ電流ＩP2が検出され
る毎に検出値と記憶値とを逐次比較することで行っても
よい。続くＳ１７０では、先のＳ１４０と同様に検出信
号ＶIP2 を読み込むことにより第２ポンプ電流ＩP2を検
出する。なお、このＳ１７０は、後述するように、繰り
返し実行されるが、ここでは、Ｓ１４０での検出周期よ
り低速な、２０〜１０００ｍｓ間隔（サンプリングレー
ト１Ｈｚ〜５０Ｈｚ）程度で第２ポンプ電流ＩP2の検出
を繰り返す。
【００５７】次にＳ１８０では、圧力センサ４７及び回
転センサ４８により、それぞれ吸気管負圧Ｐｂ及びエン
ジン回転数Ｎｅを検出し、続くＳ１９０では、吸気管負
圧Ｐｂ及びエンジン回転数Ｎｅの許容変動幅を算出す
る。この許容変動幅は、Ｓ１３０にてタイマをスタート
させた後、Ｓ１８０にて繰り返し検出される吸気管負圧
Ｐｂ及びエンジン回転数Ｎｅから、その平均値を各々算
出し、この算出された平均値を中心とした所定範囲（例
えば±１０％）を設定値としている。
転センサ４８により、それぞれ吸気管負圧Ｐｂ及びエン
ジン回転数Ｎｅを検出し、続くＳ１９０では、吸気管負
圧Ｐｂ及びエンジン回転数Ｎｅの許容変動幅を算出す
る。この許容変動幅は、Ｓ１３０にてタイマをスタート
させた後、Ｓ１８０にて繰り返し検出される吸気管負圧
Ｐｂ及びエンジン回転数Ｎｅから、その平均値を各々算
出し、この算出された平均値を中心とした所定範囲（例
えば±１０％）を設定値としている。
【００５８】なお、許容変動幅は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３
に流入する排気ガスの流量や排気ガス中のＮＯｘ濃度，
空燃比等の急激な変動を検出するための基準値であり、
排気ガスの状態を直接検出するのではなく、排気ガスの
状態を決定する要因であるエンジン回転数Ｎｅや吸気管
負圧Ｐｂといった内燃機関Ｓ１の運転状態から間接的に
検出しているのである。
に流入する排気ガスの流量や排気ガス中のＮＯｘ濃度，
空燃比等の急激な変動を検出するための基準値であり、
排気ガスの状態を直接検出するのではなく、排気ガスの
状態を決定する要因であるエンジン回転数Ｎｅや吸気管
負圧Ｐｂといった内燃機関Ｓ１の運転状態から間接的に
検出しているのである。
【００５９】つまり、本実施例では、運転状態が変化す
る等して、排気ガスの酸素濃度やＮＯｘ濃度が大きく変
化すると、第２ポンプ電流ＩP2の検出精度を十分な精度
を確保できない場合があるので、誤動作を防止するため
に、十分な精度を確保できる範囲を限定しているのであ
る。
る等して、排気ガスの酸素濃度やＮＯｘ濃度が大きく変
化すると、第２ポンプ電流ＩP2の検出精度を十分な精度
を確保できない場合があるので、誤動作を防止するため
に、十分な精度を確保できる範囲を限定しているのであ
る。
【００６０】そして、Ｓ２００では、先のＳ１８０にて
検出された吸気管負圧Ｐｂ及びエンジン回転数Ｎｅが、
Ｓ１９０にて設定された許容変動幅の範囲内にあるか否
かを判断し、いずれか一方でも範囲内になければ、Ｓ２
１０に移行してタイマを停止し、続くＳ２２０にて、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒Ｓ３のリフレッシュ要求をエンジン制御装
置５２に出力後、本処理を終了する。
検出された吸気管負圧Ｐｂ及びエンジン回転数Ｎｅが、
Ｓ１９０にて設定された許容変動幅の範囲内にあるか否
かを判断し、いずれか一方でも範囲内になければ、Ｓ２
１０に移行してタイマを停止し、続くＳ２２０にて、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒Ｓ３のリフレッシュ要求をエンジン制御装
置５２に出力後、本処理を終了する。
【００６１】一方、Ｓ２００にて、吸気管負圧Ｐｂ及び
エンジン回転数Ｎｅが、いずれも許容変動幅の範囲内に
あると判断された場合は、Ｓ２３０に移行し、Ｓ１６０
にて記憶された基準第２ポンプ電流ＩP2ｓと、Ｓ１７０
にて検出された最新の第２ポンプ電流ＩP2ｅとの相対値
△ＩP2（＝ＩP2ｅ−ＩP2ｓ）を算出する。
エンジン回転数Ｎｅが、いずれも許容変動幅の範囲内に
あると判断された場合は、Ｓ２３０に移行し、Ｓ１６０
にて記憶された基準第２ポンプ電流ＩP2ｓと、Ｓ１７０
にて検出された最新の第２ポンプ電流ＩP2ｅとの相対値
△ＩP2（＝ＩP2ｅ−ＩP2ｓ）を算出する。
【００６２】そしてＳ２４０では、Ｓ２３０にて算出さ
れた相対値△ＩP2が、予め設定された固定値Ｉｃ以上で
あるか否かを判断し、否定判定された場合は、ＮＯｘ吸
蔵触媒Ｓ３の吸蔵能力は未だ余裕がある（劣化していな
い）ものとして、Ｓ１７０に戻る。
れた相対値△ＩP2が、予め設定された固定値Ｉｃ以上で
あるか否かを判断し、否定判定された場合は、ＮＯｘ吸
蔵触媒Ｓ３の吸蔵能力は未だ余裕がある（劣化していな
い）ものとして、Ｓ１７０に戻る。
【００６３】なお、固定値Ｉｃは、ＮＯｘ吸蔵触媒が、
ＮＯｘを全く吸蔵しなくなった時に検出される第２ポン
プ電流ＩP2より小さければどのような値に設定してもよ
いが、同電流の７〜８割程度に設定することが望まし
い。そして、このＳ１７０〜Ｓ２００，Ｓ２３０，Ｓ２
４０の処理を繰り返す間、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３には、排
気ガス中のＮＯｘが硝酸塩として蓄積されるが、時間が
経過し硝酸塩の蓄積量が増大するに従って、ＮＯｘの吸
蔵能力が低下し、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３下流の被測定ガス
中のＮＯｘ濃度が増大するため、第２ポンプ電流ＩP2、
延いてはその相対値△ＩP2が、除々に増大する。その結
果、相対値△ＩP2が固定値Ｉｃ以上となり、Ｓ２４０に
て肯定判断されると、Ｓ２５０に移行してタイマを停止
すると共に、この時のタイマ値Ｔｅと、Ｓ１６０にて記
憶された基準タイマ値Ｔｓとに基づき、測定時間△Ｔ
（＝Ｔｅ−Ｔｓ）を算出し、続くＳ２６０では、ＮＯｘ
吸蔵触媒Ｓ３の吸蔵能力の異常を検出するための時間し
きい値Ｔthを算出する。
ＮＯｘを全く吸蔵しなくなった時に検出される第２ポン
プ電流ＩP2より小さければどのような値に設定してもよ
いが、同電流の７〜８割程度に設定することが望まし
い。そして、このＳ１７０〜Ｓ２００，Ｓ２３０，Ｓ２
４０の処理を繰り返す間、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３には、排
気ガス中のＮＯｘが硝酸塩として蓄積されるが、時間が
経過し硝酸塩の蓄積量が増大するに従って、ＮＯｘの吸
蔵能力が低下し、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３下流の被測定ガス
中のＮＯｘ濃度が増大するため、第２ポンプ電流ＩP2、
延いてはその相対値△ＩP2が、除々に増大する。その結
果、相対値△ＩP2が固定値Ｉｃ以上となり、Ｓ２４０に
て肯定判断されると、Ｓ２５０に移行してタイマを停止
すると共に、この時のタイマ値Ｔｅと、Ｓ１６０にて記
憶された基準タイマ値Ｔｓとに基づき、測定時間△Ｔ
（＝Ｔｅ−Ｔｓ）を算出し、続くＳ２６０では、ＮＯｘ
吸蔵触媒Ｓ３の吸蔵能力の異常を検出するための時間し
きい値Ｔthを算出する。
【００６４】この時間しきい値Ｔthは、タイマの起動中
にＳ１８０にて繰り返し検出される吸気管負圧Ｐｂ及び
エンジン回転数Ｎｅの各平均値から、排気ガスの流量及
びＮＯｘ濃度を推定し、この推定値に基づいて、第２ポ
ンプ電流ＩP2が固定値Ｉｃを越えるのに要する推定時間
を算出し、この算出した推定時間を設定値とする。な
お、時間しきい値Ｔthは、吸気管負圧Ｐｂ及びエンジン
回転数Ｎｅの各平均値をパラメータとするマップを予め
用意しておき、このマップを用いて設定してもよい。
にＳ１８０にて繰り返し検出される吸気管負圧Ｐｂ及び
エンジン回転数Ｎｅの各平均値から、排気ガスの流量及
びＮＯｘ濃度を推定し、この推定値に基づいて、第２ポ
ンプ電流ＩP2が固定値Ｉｃを越えるのに要する推定時間
を算出し、この算出した推定時間を設定値とする。な
お、時間しきい値Ｔthは、吸気管負圧Ｐｂ及びエンジン
回転数Ｎｅの各平均値をパラメータとするマップを予め
用意しておき、このマップを用いて設定してもよい。
【００６５】続くＳ２７０では、Ｓ２５０にて算出され
た測定時間△Ｔが、Ｓ２６０にて設定された時間しきい
値Ｔthより小さいか否かを判断し、否定判断された場合
には、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３が硝酸塩の蓄積による機能低
下を起こしているものとしてＳ２２０に移行し、ＮＯｘ
吸蔵触媒Ｓ３のリフレッシュ要求をエンジン制御装置５
２へ出力する。
た測定時間△Ｔが、Ｓ２６０にて設定された時間しきい
値Ｔthより小さいか否かを判断し、否定判断された場合
には、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３が硝酸塩の蓄積による機能低
下を起こしているものとしてＳ２２０に移行し、ＮＯｘ
吸蔵触媒Ｓ３のリフレッシュ要求をエンジン制御装置５
２へ出力する。
【００６６】一方、Ｓ２７０にて肯定判断された場合
は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３が硫酸塩の蓄積やＮＯｘ吸蔵材
の剥離等の異常を起こしているものとしてＳ２８０に移
行し、触媒焼き切り要求をエンジン制御装置５２に出力
後、本処理を終了する。なお、エンジン制御装置５２
は、ＥＣＵ５０からリフレッシュ要求を入力すると、一
時的に空燃比がリッチとなるように制御して、内燃機関
Ｓ１から未燃ガスを排出させ、この未燃ガスとＮＯｘ吸
蔵触媒Ｓ３に蓄積された硝酸塩を反応させることで、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒Ｓ３のリフレッシュを実行する。また、Ｅ
ＣＵ５０から触媒焼き切り要求を入力すると、ＮＯｘ吸
蔵触媒Ｓ３に蓄積された硫酸塩が反応して還元されるよ
うな状態を一時的に作り出すことにより、ＮＯｘ吸蔵触
媒Ｓ３のリフレッシュ（焼き切り処理）を実行する。
は、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３が硫酸塩の蓄積やＮＯｘ吸蔵材
の剥離等の異常を起こしているものとしてＳ２８０に移
行し、触媒焼き切り要求をエンジン制御装置５２に出力
後、本処理を終了する。なお、エンジン制御装置５２
は、ＥＣＵ５０からリフレッシュ要求を入力すると、一
時的に空燃比がリッチとなるように制御して、内燃機関
Ｓ１から未燃ガスを排出させ、この未燃ガスとＮＯｘ吸
蔵触媒Ｓ３に蓄積された硝酸塩を反応させることで、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒Ｓ３のリフレッシュを実行する。また、Ｅ
ＣＵ５０から触媒焼き切り要求を入力すると、ＮＯｘ吸
蔵触媒Ｓ３に蓄積された硫酸塩が反応して還元されるよ
うな状態を一時的に作り出すことにより、ＮＯｘ吸蔵触
媒Ｓ３のリフレッシュ（焼き切り処理）を実行する。
【００６７】また、本処理において、Ｓ１２０〜Ｓ１６
０が最小値検出手段、Ｓ２３０〜Ｓ２７０が機能状態検
出手段に相当する。以上説明したように、本実施例のＮ
Ｏｘ吸蔵触媒の機能状態検出装置によれば、第２ポンプ
電流ＩP2の絶対値を用いるのではなく、第２ポンプ電流
ＩP2のオフセットが相殺される第２ポンプ電流の相対値
△ＩP2を用いて、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の機能状態（機能
低下および機能異常）を判定しているので、精度のよい
判定を行うことができる。
０が最小値検出手段、Ｓ２３０〜Ｓ２７０が機能状態検
出手段に相当する。以上説明したように、本実施例のＮ
Ｏｘ吸蔵触媒の機能状態検出装置によれば、第２ポンプ
電流ＩP2の絶対値を用いるのではなく、第２ポンプ電流
ＩP2のオフセットが相殺される第２ポンプ電流の相対値
△ＩP2を用いて、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の機能状態（機能
低下および機能異常）を判定しているので、精度のよい
判定を行うことができる。
【００６８】しかも、本実施例では、第２ポンプ電流の
相対値△ＩP2を算出するための基準値となる基準第２ポ
ンプ電流ＩP2ｓとして、リーン制御の開始後、待機時間
Ｔｗの間に検出される第２ポンプ電流ＩP2の最小値を設
定しているので、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力が極端に劣
化していることにより、待機時間の経過時点で、既に第
２ポンプ電流ＩP2が大きく増大しているような場合に
も、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態を確実に判定できる。
相対値△ＩP2を算出するための基準値となる基準第２ポ
ンプ電流ＩP2ｓとして、リーン制御の開始後、待機時間
Ｔｗの間に検出される第２ポンプ電流ＩP2の最小値を設
定しているので、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力が極端に劣
化していることにより、待機時間の経過時点で、既に第
２ポンプ電流ＩP2が大きく増大しているような場合に
も、ＮＯｘ吸蔵触媒の機能状態を確実に判定できる。
【００６９】その結果、本発明の検出装置を用いれば、
ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化系の信頼性を向上
させることができる。また、本実施例では、内燃機関Ｓ
１の運転状態を表すパラメータ（吸気管負圧Ｐｂ，エン
ジン回転数Ｎｅ）を逐次検出し、その検出値が許容変動
範囲から外れている場合には、運転状態が急激に変化し
たものとして、機能状態の判定を中止し、ただちにリフ
レッシュ要求を出力するようにされている。
ＮＯｘ吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化系の信頼性を向上
させることができる。また、本実施例では、内燃機関Ｓ
１の運転状態を表すパラメータ（吸気管負圧Ｐｂ，エン
ジン回転数Ｎｅ）を逐次検出し、その検出値が許容変動
範囲から外れている場合には、運転状態が急激に変化し
たものとして、機能状態の判定を中止し、ただちにリフ
レッシュ要求を出力するようにされている。
【００７０】従って、装置に負担のかかる触媒焼き切り
要求を無駄に出力してしまうような誤判定を確実に防止
でき、装置の信頼性，耐久性を向上させることができ
る。以上、本発明の一実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な態様
にて実施することができる。
要求を無駄に出力してしまうような誤判定を確実に防止
でき、装置の信頼性，耐久性を向上させることができ
る。以上、本発明の一実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な態様
にて実施することができる。
【００７１】例えば、上記実施例では、第２ポンプ電流
ＩP2の検出を、待機時間Ｔｗの間だけ高速に行っている
が、処理能力に余裕がある場合には、待機時間Ｔｗ後の
検出も、同様に高速に行ってもよい。また、上記実施例
では、第２ポンプ電流ＩP2の検出値をそのまま用いて相
対値△ＩP2の算出を行っているが、温度センサ４６から
のセンサ温度ＴＨや被測定ガスの酸素濃度を表す第１ポ
ンプ電流ＩP1に基づいて第２ポンプ電流ＩP2を補正し、
この補正された第２ポンプ電流ＩP2により相対値△ＩP2
の算出を行うようにしてもよい。この場合、制御中に、
センサ温度ＴＨや被測定ガスの酸素濃度（空燃比）の変
動に従って、第２ポンプ電流ＩP2のオフセットが変動し
たとしても、これを補償して、より精度のよい検出を行
うことができる。
ＩP2の検出を、待機時間Ｔｗの間だけ高速に行っている
が、処理能力に余裕がある場合には、待機時間Ｔｗ後の
検出も、同様に高速に行ってもよい。また、上記実施例
では、第２ポンプ電流ＩP2の検出値をそのまま用いて相
対値△ＩP2の算出を行っているが、温度センサ４６から
のセンサ温度ＴＨや被測定ガスの酸素濃度を表す第１ポ
ンプ電流ＩP1に基づいて第２ポンプ電流ＩP2を補正し、
この補正された第２ポンプ電流ＩP2により相対値△ＩP2
の算出を行うようにしてもよい。この場合、制御中に、
センサ温度ＴＨや被測定ガスの酸素濃度（空燃比）の変
動に従って、第２ポンプ電流ＩP2のオフセットが変動し
たとしても、これを補償して、より精度のよい検出を行
うことができる。
【００７２】更に、上記実施例では、基準第２ポンプ電
流ＩP2ｓとして、待機時間Ｔｗ中での第２ポンプ電流Ｉ
P2の最小値を設定しているが、何等かの原因により、基
準第２ポンプ電流ＩP2ｓが大きな値に設定され、ＮＯｘ
吸蔵触媒がＮＯｘを全く吸蔵しない状態になっても第２
ポンプ電流の相対値△ＩP2が固定値Ｉｃを越えることが
できない虞がある場合には、タイマ値の上限を決めてお
き、タイムアウトした場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の
吸蔵能力に異常があるものとして触媒焼き切り要求を出
力するように構成してもよい。
流ＩP2ｓとして、待機時間Ｔｗ中での第２ポンプ電流Ｉ
P2の最小値を設定しているが、何等かの原因により、基
準第２ポンプ電流ＩP2ｓが大きな値に設定され、ＮＯｘ
吸蔵触媒がＮＯｘを全く吸蔵しない状態になっても第２
ポンプ電流の相対値△ＩP2が固定値Ｉｃを越えることが
できない虞がある場合には、タイマ値の上限を決めてお
き、タイムアウトした場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒Ｓ３の
吸蔵能力に異常があるものとして触媒焼き切り要求を出
力するように構成してもよい。
【００７３】また更に、上記実施例では、吸気管負圧Ｐ
ｂ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて時間しきい値を設
定したが、排気ガスの流量やＮＯｘ濃度に影響を与える
ものであれば、どのようなパラメータを用いてもよい。
ｂ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて時間しきい値を設
定したが、排気ガスの流量やＮＯｘ濃度に影響を与える
ものであれば、どのようなパラメータを用いてもよい。
【図１】 実施例の窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出
装置全体の構成を表わす概略構成図である。
装置全体の構成を表わす概略構成図である。
【図２】 実施例のＮＯｘセンサの取付位置を表す説明
図である。
図である。
【図３】 実施例のＮＯｘセンサの構成を表わす分解斜
視図である。
視図である。
【図４】 実施例のＮＯｘセンサから出力される第２ポ
ンプ電流の波形図である。
ンプ電流の波形図である。
【図５】 実施例のＥＣＵにおいて繰返し実行される機
能状態検出処理を表わすフローチャートである。
能状態検出処理を表わすフローチャートである。
【図６】 酸素濃度と第１ポンプ電流との関係、及び窒
素酸化物濃度と第２ポンプ電流との関係を模式的に表す
グラフである。
素酸化物濃度と第２ポンプ電流との関係を模式的に表す
グラフである。
【図７】 ＮＯｘを含まない被測定ガスの酸素濃度（空
燃比）と第２ポンプ電流との関係を表すグラフである。
燃比）と第２ポンプ電流との関係を表すグラフである。
【図８】 従来技術の問題点を表す説明図である。
２…ＮＯｘセンサ ４…第１ポンプセル ６…酸素
濃度測定セル ８…第２ポンプセル １２…ヒータ １８，２２，
２４…固体電解質層 ２０…第１測定室 ２６…第２測定室 ２８…スペ
ーサ ４０…駆動回路 ４２…検出回路 ４４…ヒー
タ通電回路 ４６…温度センサ ４７…圧力センサ ４８…回転
センサ ５０…ＥＣＵ ５２…エンジン制御装置 Ｓ１
…内燃機関 Ｓ２…排気管 Ｓ３…ＮＯｘ吸蔵触媒 Ｓ４
…吸気管
濃度測定セル ８…第２ポンプセル １２…ヒータ １８，２２，
２４…固体電解質層 ２０…第１測定室 ２６…第２測定室 ２８…スペ
ーサ ４０…駆動回路 ４２…検出回路 ４４…ヒー
タ通電回路 ４６…温度センサ ４７…圧力センサ ４８…回転
センサ ５０…ＥＣＵ ５２…エンジン制御装置 Ｓ１
…内燃機関 Ｓ２…排気管 Ｓ３…ＮＯｘ吸蔵触媒 Ｓ４
…吸気管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０１Ｎ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２７Ｎ
３３１
(56)参考文献 特開 平７−63096（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−208151（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−71325（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−212933（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−259714（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−148910（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/419
G01N 27/416
G01N 27/26
F01N 3/08
F02D 41/14
F02D 41/02
Claims (7)
- 【請求項１】 酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔
質の電極で挟んでなる第１酸素ポンピングセル及び酸素
濃度測定セルを有し、第１拡散律速層を介して被測定ガ
ス側に連通された第１測定室と、酸素イオン伝導性の固
体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第２酸素ポンピ
ングセルを有し、第２拡散律速層を介して前記第１測定
室と連通された第２測定室とを備えると共に、前記各セ
ルを所定の活性温度まで加熱するヒータを備えたＮＯｘ
センサを、内燃機関の排気管に取り付けられた窒素酸化
物吸蔵触媒の下流に配置して、該窒素酸化物吸蔵触媒の
機能状態を検出する検出装置であって、 前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値となり、且つ
前記第１測定室内において窒素酸化物が分解する程度に
前記第１酸素ポンピングセルに第１ポンプ電流を流し
て、前記第２測定室に流れ込む被測定ガス中の酸素濃度
を制御する第１ポンプ電流制御手段と、 前記第２酸素ポンピングセルに前記第２測定室から酸素
を汲み出す方向に一定電圧を印加する定電圧印加手段
と、 被測定ガス中の窒素酸化物濃度に応じて前記第２酸素ポ
ンピングセルに流れる第２ポンプ電流を検出する第２ポ
ンプ電流検出手段と、 希薄空燃比による内燃機関の運転制御が開始された後、
決められた待機時間内での前記第２ポンプ電流の最小値
を検出する最小値検出手段と、 該最小値検出手段にて検出された前記第２ポンプ電流の
最小値と、前記待機時間後に前記第２ポンプ電流検出手
段にて検出される第２ポンプ電流の検出値との相対値に
基づいて、前記窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態を判定す
る機能状態判定手段と、 を備えることを特徴とする窒素酸化物吸蔵触媒の機能状
態検出装置。 - 【請求項２】 前記最小値検出手段は、希薄空燃比によ
る内燃機関の運転制御の開始を、前記第１ポンプ電流の
変化に基づいて検出することを特徴とする請求項１に記
載の窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置。 - 【請求項３】 前記機能状態判定手段は、前記第２ポン
プ電流の相対値が、予め設定された固定値を越えると、
前記窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力が低下していると判
定することを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物吸
蔵触媒の機能状態検出装置。 - 【請求項４】 前記機能状態判定手段は、前記第２ポン
プ電流の相対値の時間変化率が、予め設定された許容値
より大きい場合に、前記窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力
に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記
載の窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置。 - 【請求項５】 被測定ガス中の窒素酸化物の濃度を検出
するＮＯｘセンサを、内燃機関の排気管に取り付けられ
た窒素酸化物吸蔵触媒の下流に配置して、該窒素酸化物
吸蔵触媒の機能状態を検出する検出装置であって、 希薄空燃比による内燃機関の運転制御が開始された後、
決められた待機時間内に前記ＮＯｘセンサにて検出され
る窒素酸化物濃度の最小値を検出する最小値検出手段
と、 該最小値検出手段にて検出された窒素酸化物濃度の最小
値と、前記待機時間後に前記ＮＯｘセンサにて検出され
る窒素酸化物濃度の検出値との相対値に基づいて、前記
窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態を判定する機能状態判定
手段と、 を備えることを特徴とする窒素酸化物吸蔵触媒の機能状
態検出装置。 - 【請求項６】 前記機能状態判定手段は、前記窒素酸化
物濃度の相対値が、予め設定された固定値を越えると、
前記窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力が低下していると判
定することを特徴とする請求項５に記載の窒素酸化物吸
蔵触媒の機能状態検出装置。 - 【請求項７】 前記機能状態判定手段は、前記窒素酸化
物濃度の相対値の時間変化率が、予め設定された許容値
より大きい場合に、前記窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能力
に異常があると判定することを特徴とする請求項５に記
載の窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29971898A JP3382861B2 (ja) | 1997-11-26 | 1998-10-21 | 窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32477797 | 1997-11-26 | ||
| JP9-324777 | 1997-11-26 | ||
| JP29971898A JP3382861B2 (ja) | 1997-11-26 | 1998-10-21 | 窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218517A JPH11218517A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3382861B2 true JP3382861B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=26562053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29971898A Expired - Fee Related JP3382861B2 (ja) | 1997-11-26 | 1998-10-21 | 窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382861B2 (ja) |
-
1998
- 1998-10-21 JP JP29971898A patent/JP3382861B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11218517A (ja) | 1999-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0841562B1 (en) | Use of an NOx sensor for measuring nitrogen oxide concentration | |
| US6309536B1 (en) | Method and apparatus for detecting a functional condition on an NOx occlusion catalyst | |
| EP0859232B1 (en) | Apparatus for detecting concentration of nitrogen oxide | |
| EP1074834B1 (en) | Method and apparatus for measuring NOx gas concentration | |
| US7614392B2 (en) | Diagnostic method and control apparatus for gas sensor | |
| US20020162743A1 (en) | Nox sensor control circuit unit and nox sensor system using the same | |
| EP2442099B1 (en) | Gas concentration measuring apparatus designed to compensate for output error | |
| JP3621280B2 (ja) | 空燃比センサの活性診断装置 | |
| JP4811001B2 (ja) | 排気ガスセンサシステム | |
| US20070007134A1 (en) | Gas concentration measuring apparatus designed to establish quick determination of degree of activation of gas sensor | |
| JP3431822B2 (ja) | 窒素酸化物濃度検出装置 | |
| JP3352002B2 (ja) | 窒素酸化物吸蔵触媒の機能低下検出方法及び装置 | |
| JP3420932B2 (ja) | ガス濃度センサの素子抵抗検出方法 | |
| JP3431518B2 (ja) | 窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出方法及び装置 | |
| JP2001133429A (ja) | 車載用ｎｏｘセンサのオフセット再校正方法 | |
| JP3382861B2 (ja) | 窒素酸化物吸蔵触媒の機能状態検出装置 | |
| JP2004360565A (ja) | 空燃比センサの異常検出装置 | |
| JPH11352096A (ja) | ガスセンサ素子 | |
| JP4615788B2 (ja) | 抵抗変化式ガスセンサのクリーニング方法 | |
| JPH1090220A (ja) | ガス成分濃度検知器 | |
| JP3314567B2 (ja) | 空燃比検出装置の異常診断装置 | |
| JP2001295624A (ja) | 内燃機関の排気温度検出装置および触媒劣化判定装置 | |
| JP4220082B2 (ja) | 触媒機能の検定方法、空燃比センサの検定方法、及び空燃比制御方法 | |
| JPH10325825A (ja) | 窒素酸化物濃度検出器 | |
| JP2019203840A (ja) | アンモニア濃度検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101220 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101220 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111220 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111220 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121220 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121220 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131220 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |