JP4273306B2 - ＮＯｘセンサの異常判定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＯｘセンサの異常判定装置に係り、詳しくは、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＮＯｘ吸蔵量の推定に適用されるＮＯｘセンサの異常判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＮＯｘ吸蔵触媒は、排気空燃比が希薄（リーン）のときに排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵し、排気空燃比が過濃（リッチ）のときに吸蔵したＮＯｘを放出還元する吸蔵型のＮＯｘ触媒である。
具体的には、酸素過剰状態（酸化雰囲気）において排ガス中のＮＯｘを硝酸塩として吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを一酸化炭素過剰状態（還元雰囲気）で窒素に還元させる特性を有している。
【０００３】
ここで、図５（ａ）は、ＮＯｘ吸蔵触媒の性能を示す図である。同図に示すように、ＮＯｘ吸蔵触媒は、ＮＯｘ吸蔵量が少ないときにはＮＯｘ浄化性能の指標たるＮＯｘ低減率（ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ浄化率に相当）は高くなるのに対し、ＮＯｘ吸蔵量が多くなると、ＮＯｘ低減率が急激に低くなる性能を有している。よって、内燃機関（以下、エンジン）では、ＮＯｘ吸蔵量が飽和する前に排気空燃比を理論空燃比又はその近傍値に制御する如くの空気過剰率が低い（低λ）状態のリッチ運転へ切り換えるようにし、該リッチ運転とリーン運転とを定期的に切り換えるリッチスパイクを行うようにしている。これにより、燃費増大が生ずるものの、吸蔵したＮＯｘを放出還元させてＮＯｘ吸蔵触媒の再生が図られ、排ガスの浄化が良好に行われる。そして、上記ＮＯｘ吸蔵量の検出には、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に配設されたＮＯｘセンサを用いることが知られている。
【０００４】
このように、ＮＯｘ吸蔵触媒には再生が必要不可欠なものであるが、その再生では、燃費増大を抑制させるためにリッチ運転を必要最小限度に抑えることが重要となる。そして、リッチ運転を必要最小限度に抑えるには、上記ＮＯｘセンサによるＮＯｘ吸蔵量の検出を正確に行うことが必要であり、当該ＮＯｘセンサには、その破損若しくは出力の異常等を防止することが要求される。
【０００５】
そこで、排気中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサの劣化に伴うセンサ出力のずれを補正するための排ガス浄化装置の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
当該装置では、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側のＮＯｘの濃度がほぼゼロになったときのセンサ出力と実際のセンサ出力との偏差をなくす補正を行っており、これにより、ＮＯｘの検出精度の向上が図られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８２９４２号公報（段落番号００１０、図５等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記排ガス浄化装置の技術では、アイドル時の軽負荷運転又は燃料カット運転の如く、ＮＯｘ吸蔵触媒を通過した排気中のＮＯｘ濃度がほぼゼロになる運転状態を選んでＮＯｘ濃度を検出し、センサ出力のドリフト分をリセットするかのように補正している。
【０００８】
しかし、ＮＯｘ低減率は、上述したように、ＮＯｘ吸蔵量が多くなればその浄化性能が急に低くなる如く、ＮＯｘ吸蔵量に対して変動するものであり、ＮＯｘセンサが異常であるか否かをより正確に判定するためには、当該ＮＯｘ低減率がＮＯｘ吸蔵量に応じて変化してしまう点にも配慮しなければならない。
つまり、従来の技術では、例えばＮＯｘ低減率が高いときのように、ＮＯｘ低減率が変動せずに一定で維持されている場合には、その時点のＮＯｘ吸蔵量も変化しないので、ＮＯｘ吸蔵量を把握することなく上記補正を行ってもＮＯｘ濃度の検出精度の向上を図ることができるものの、例えばＮＯｘ吸蔵量が多くなり、ＮＯｘ低減率が変動し始める時点以降には、例えば上記アイドル時の軽負荷運転を行ったとしても、ＮＯｘ吸蔵触媒下流側のＮＯｘ濃度が必ずしもゼロにならない可能性があり、このような状況で上記補正を行ってもＮＯｘ濃度の検出精度の向上を図ることができず、すなわち、ＮＯｘセンサの異常判定可能な範囲が限定されるとの問題がある。
【０００９】
換言すれば、従来の技術では、ＮＯｘ吸蔵触媒を通過した排気中のＮＯｘの濃度が確実にほぼゼロになるエンジン運転状態に至らない限りセンサ出力のドリフト分を補正することができず、ＮＯｘセンサの異常判定時期が制限され、ＮＯｘセンサの異常が看過され易くなるとの問題がある。
図５（ｂ）は、上記従来の装置におけるリッチ運転のタイミングチャートである。
【００１０】
図示のように、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に配設されたＮＯｘセンサ出力は、実線で示される正常時には、リーン運転からリッチ運転に切り換わるまでは、ＮＯｘ吸蔵量に伴ってＮＯｘ濃度が微量ながら増加傾向に出力され、次に、リッチ運転からリーン運転に戻されると、ＮＯｘの放出還元によってセンサ出力が減少傾向に出力される。
【００１１】
ここで、上述したようにＮＯｘセンサの異常が看過され、例えば、ＮＯｘセンサの出力が低めに検出される如くの一点鎖線で示された異常時には、現実には、ＮＯｘ低減率が低く、つまりＮＯｘ吸蔵量が多くてＮＯｘ吸蔵触媒の再生が直ちに必要であるにも拘わらず、ＮＯｘセンサの異常によってＮＯｘ低減率が高く、つまりＮＯｘ吸蔵量が未だ少ないかのように検出され、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生が不要であるとの誤判定を行うことになる。
【００１２】
すなわち、ＮＯｘセンサからの情報に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒の適切な再生を行うには、ＮＯｘセンサの異常を適切に判定できなければならないが、前記従来の技術では、ＮＯｘセンサの異常判定範囲に制約があり、ＮＯｘセンサの異常を確実に判定する点については依然として課題が残されている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ＮＯｘ吸蔵触媒の適切な再生を行うべく、ＮＯｘセンサの異常を確実に判定することができるＮＯｘセンサの異常判定装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のＮＯｘセンサの異常判定装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに吸蔵したＮＯｘをリッチ運転を行うことにより放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、ＮＯｘ吸蔵触媒の排気下流側に設けられ、ＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサと、ＮＯｘ吸蔵触媒中のＮＯｘを放出した状態を強制的に生じさせるＮＯｘ放出手段と、ＮＯｘ放出手段によりＮＯｘが放出された状態にて、ＮＯｘ吸蔵触媒の排気上流側のＮＯ x 量とＮＯ x センサにより検出された排気下流側のＮＯ x 量とに基づきＮＯｘ吸蔵触媒の実際のＮＯｘ低減率を演算する実ＮＯｘ低減率演算手段と、エンジン運転状態に応じて基準のＮＯｘ低減率を予め設定する基準ＮＯｘ低減率設定手段と、実際のＮＯｘ低減率と基準のＮＯｘ低減率とを比較し、ＮＯｘセンサの異常を判定する異常判定手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
したがって、請求項１記載のＮＯｘセンサの異常判定装置によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒にてＮＯｘがほとんど吸蔵されていないフレッシュな状態を意図的に生じさせるべく、センサの異常判定を行える状況を強制的に生起させ、この状態で、ＮＯｘ吸蔵触媒の排気上流側のＮＯ x 量とＮＯ x センサにより検出された排気下流側のＮＯ x 量とに基づき演算した実際のＮＯｘ低減率と、基準のＮＯｘ低減率とを比較することでＮＯｘセンサの異常判定を行っているので、ＮＯｘ吸蔵触媒の浄化性能たるＮＯｘ低減率が如何なる値の場合でも異常判定可能な状況を作り出すことができ、異常判定可能な範囲の制約を受けることなく、ＮＯｘ低減率の高い時点から低い時点に至る広範囲に亘って異常判定が行える。そして、常に異常判定が可能なことから異常判定精度が一層向上し、これにより、ＮＯｘ吸蔵量がより正確に把握される。具体的には、リッチ運転の頻度が多くなることによる燃費の増大や、逆にリッチ運転が実施されないことによるＮＯｘ低減率の低下が確実に抑制される。
【００１５】
また、請求項２記載の発明では、ＮＯｘ放出手段は、リッチ運転を短い間隔で複数回行い、ＮＯｘ吸蔵触媒中のＮＯｘを放出した状態を強制的に生じさせることを特徴としている。
これにより、低λで継続されるリッチ運転がなされる場合に比して燃焼による熱負荷が低減され、例え長期のＮＯｘ放出処理によって燃焼による熱負荷が増加され得る状況が生じても黒煙の悪化が防止されるとともに、ＮＯｘ吸蔵触媒中のＮＯｘがほぼ確実に放出される。
【００１６】
さらに、請求項３記載の発明では、基準ＮＯｘ低減率設定手段は、触媒温度に基づいて基準のＮＯｘ低減率を予め設定し、異常判定手段は、ＮＯｘセンサの異常判定を下したときに、ＮＯ x センサの検出値に代えて、基準ＮＯｘ低減率設定手段により設定された基準のＮＯｘ低減率からＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯ x 量を推定することを特徴としている。
これにより、基準のＮＯｘ低減率を正確に設定することが可能になり、また、上記異常判定手段によって異常と判定されたときに、当該基準のＮＯｘ低減率からＮＯｘ吸蔵量を推定するため、上記燃費の増大やＮＯｘ低減率の低下がより確実に抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るＮＯｘセンサの異常判定装置が適用されるディーゼル機関（以下、単にエンジンという）１を備えたエンジンシステム構成図が示されており、以下図１に基づき本発明に係るＮＯｘセンサの異常判定装置の構成を説明する。
【００１８】
同図に示すように、エンジン１の各気筒２には、燃料噴射装置を有した燃料供給系１６と、吸気弁６の開弁により燃焼室４に新気（吸入空気）を導入させる吸気通路８と、排気弁１８の開弁により燃焼室４からの排ガスを導出させる排気通路２０とが接続されている。
この吸気通路８の上流側には、過給機１４が介装され、吸気通路の８の先端部にはエアクリーナ（図示せず）が接続されている。また、吸気通路８には、給気スロットル１０が配設され、さらに、インタークーラ１２が介装されている。このインタークーラ１２は、吸気通路８内を通る新気を冷却してその体積効率を高めている。
【００１９】
一方、排気通路２０の下流側にはＮＯｘ吸蔵触媒２２が接続されている。ＮＯｘ吸蔵触媒２２は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチ等で排ガス中にＨＣやＣＯが存在するときに、吸蔵したＮＯｘの放出還元を行うものであり、このＮＯｘ吸蔵触媒は公知の構成である。
また、排気通路２０からは排気循環通路（ＥＧＲ通路）２４が分岐して延びており、このＥＧＲ通路２４の先端は、吸気通路８の給気スロットル１０の配設位置よりも下流側にて吸気通路８に接続されている。このＥＧＲ通路２４は、排ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気通路８内に再循環させてＮＯｘの排出を抑制させる。ＥＧＲ通路２４には、ＥＧＲガスの冷却を図るＥＧＲクーラ２６と、ＥＣＵ３６に電気的に接続されたＥＧＲバルブ２８とが設けられ、ＥＧＲバルブ２８によってＥＧＲ通路２４の流路面積が調節される。
【００２０】
なお、給気スロットル１０もまたＥＣＵ３６に電気的に接続されており、吸気通路８の流路面積が調節されることにより、筒内リッチの際のＥＧＲガス量を調整し、ＥＧＲ通路２４と吸気通路８との合流後の給気量を調整する。
エアクリーナからの新気は、過給機１４を介して吸気通路８に入ってインタークーラ１２に達し、給気スロットル１０で調整された後、ＥＧＲガスと合流して給気となって各気筒２の燃焼室４内に導かれる。そして、燃料供給系１６から供給される燃料の燃焼により、クランク軸３４及びフライホイール３５を作動させる。燃焼が終了すると、排ガスは排気通路２０に排出され、ＮＯｘ吸蔵触媒２２に送られる。
【００２１】
ここで、排気通路２０において、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の下流側の適宜位置には、出力電圧に基づきＮＯｘ濃度、すなわちＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ３０が配設されており、ＥＣＵ３６に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の上流側にはＮＯｘセンサが配設されていない。これは、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の入口側におけるＮＯｘの濃度は、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）３６に備えられ、エンジン運転条件から予め求められたマップに基づいて設定されるからである。但し、必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の入口側のＮＯｘの濃度を検出すべく、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の上流側に別途ＮＯｘセンサを配設しても良い。
【００２２】
ＥＣＵ３６の入力側には、上述のＮＯｘセンサ３０の他、クランク角センサ３２等のエンジン１の運転状態を検出する各種センサが電気的に接続されている。これに対してＥＣＵ３６の出力側には、上述の燃料供給系１６、給気スロットル１０並びにＥＧＲバルブ２８等の各種アクチュエータが電気的に接続されている。また、ＮＯｘセンサ３０の異常を運転者に知らせる警報手段４２も接続されている。
【００２３】
そして、ＥＣＵ３６は、酸化雰囲気にて排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒２２に吸蔵する一方、定期的にリッチ運転を行わせる。すなわち、エンジン１に対して定期的に低λ状態で一定とし、吸蔵したＮＯｘを還元雰囲気で放出還元させてＮＯｘ吸蔵触媒２２の再生を図っている。本実施形態におけるリッチ運転としては、大量ＥＧＲを実施、つまり、ＥＧＲバルブ２８及び給気スロットル１０を用い、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用する筒内リッチによってリッチ運転の条件を作り、この条件が成立すればＮＯｘの放出還元を行う。
【００２４】
ここで、ＥＣＵ３６には、ＮＯｘ吸蔵触媒２２中のＮＯｘを可能な限り放出した状態を強制的に生じさせるＮＯｘ放出部（ＮＯｘ放出手段）３８と、ＮＯｘ放出部３８によりＮＯｘが放出された状態にてＮＯｘ吸蔵触媒２２の実際のＮＯｘ低減率を演算する実ＮＯｘ低減率演算部と、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の触媒温度及び排ガス流量（ＳＶ）から基準のＮＯｘ低減率を予め設定する基準ＮＯｘ低減率設定部と、実際のＮＯｘ低減率と基準のＮＯｘ低減率とを比較し、ＮＯｘセンサ３０の異常を判定する異常判定部（異常判定手段）４０とを備えているとともに、異常判定部４０によりＮＯｘセンサ３０が異常であると判定されたとき、前記基準ＮＯｘ低減率設定部による基準のＮＯｘ低減率からＮＯｘ吸蔵量を推定する異常時ＮＯｘ吸蔵量推定部とを備えている。
【００２５】
図２には、ＮＯｘセンサの異常判定装置における異常判定制御のフローチャートが示されており、以下、上記のように構成されたＮＯｘセンサの異常判定装置の制御手順について説明する。
図示のように、ステップＳ２０１では、エンジン１を搭載した車両の走行距離が所定の規定距離を超えているか否かを判別する。これはＮＯｘセンサ３０の異常判定を行う時期を決定するものであり、上記走行距離で判別することの他、走行時間で判別するものであっても良い。そして、車両の走行距離がＮＯｘセンサ３０の異常判定を要する程度の所定の規定距離を超えていると判定された場合、すなわちＹＥＳのときにはステップＳ２０２に進み、一方、上記所定の規定距離を超えていないと判定された場合には、上記所定の規定距離を超えるまで上記判別が繰り返される。
【００２６】
ステップＳ２０２では、ＮＯｘ放出部３８にて、各リッチ運転同士の間隔の短いリッチ運転を複数回連続して実施し、ＮＯｘ吸蔵触媒２２内に吸蔵されたＮＯｘを完全に放出還元させる。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒２２を強制的にフレッシュな状態にして異常判定可能な状況を積極的に作り出すようにする。
図３を参照すると、ＮＯｘ放出部３８における異常判定時のリッチ運転を行った場合のタイムチャートが示されている。
【００２７】
上述のように、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の一般の再生時においては、エンジン１に対して低λ状態一定を継続してリッチ運転が行われるのに対し、ＮＯｘ放出部３８における異常判定時のリッチ運転では、同図に示すように、ＮＯｘセンサ３０の異常判定時において、間隔が短く断続的なリッチ運転、すなわち、エンジン１に対して低λ状態と低λ以外の高λ状態とを頻繁に繰り返させるようにする。
【００２８】
より詳細には、ＮＯｘ放出部３８でのＮＯｘセンサ３０の異常判定時におけるリッチ運転は、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の一般の再生時におけるリッチ運転が一回行われる期間を略等間隔に分割し、分割された短い間隔のリッチ運転を複数回繰り返して行うことでＮＯｘ吸蔵触媒２２を再生させる。例えば、同図に示すように、一般の再生時におけるリッチ運転が一回行われる場合の期間を略等間隔に１１分割し、そのうち短い間隔のリッチ運転を６回行って、ＮＯｘ吸蔵触媒２２を再生させる。
【００２９】
このようにすれば、ＮＯｘセンサ３０の異常判定状況を生起させるにあたり、長期のリッチ運転が必要とされる場合であったとしても、低λ状態一定で継続されるリッチ運転がなされる場合に比して燃焼による熱負荷が低減され、黒煙の悪化を防止しながら、ＮＯｘ吸蔵量を徐々に減らしてＮＯｘ吸蔵触媒２２を強制的にフレッシュな状態とし、異常判定可能な状況を積極的に作り出すようにすることができる。
【００３０】
ステップＳ２０３では、実ＮＯｘ低減率演算部にて、エンジン１の通常のリーン運転条件下において、上記フレッシュな状態のＮＯｘ吸蔵触媒２２における上流側及び下流側のＮＯｘの濃度から、実際のＮＯｘ低減率η（実際値）を次式(1)の如く演算してステップＳ２０４に進む。
η＝(入口側のＮＯｘ濃度−出口側のＮＯｘ濃度)／入口側のＮＯｘ濃度…(1)
ここで、入口側のＮＯｘ濃度はＥＣＵ３６に記憶された上記マップ値で設定され、出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘセンサ３０で検出される。
【００３１】
ステップＳ２０４では、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の触媒温度と排ガス流量（ＳＶ）とを読み込み、ステップＳ２０５では、基準ＮＯｘ低減率設定部にて、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の触媒温度とＳＶとから基準のＮＯｘ低減率（基準値）を基準値設定マップにより設定する。
図４は、基準ＮＯｘ低減率設定部における基準値設定マップを示す図である。
【００３２】
このように、基準値である基準のＮＯｘ低減率は、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の触媒温度とＳＶとに基づいて、ＥＣＵ３６に備えられた当該基準値設定マップで予め設定される。つまり、基準ＮＯｘ低減率設定部では、エンジン１の運転状態から触媒温度とＳＶとが検出されると、図示の如くの三次元の基準値設定マップの曲面上の点を基準値として設定する。
【００３３】
なお、上記基準値は、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の触媒温度に代えて排気通路２０の排気温度及びＳＶから予め設定するものであっても良い。
ステップＳ２０６では、異常判定部４０にて、実際値と基準値とを比較する、具体的には、前記実際値と前記基準値とが等しいか否かを判別する。そして、実際値が上記基準曲面たる基準値から大きく逸脱しておらず、実際値と基準値とが等しいと判定された場合、すなわちＹＥＳのときにはステップＳ２０７に進んでＮＯｘセンサ３０は正常であると判定し、次回の異常判定に備える。
【００３４】
一方、ステップＳ２０６にて、実際値が基準値から大きく逸脱し、実際値と基準値とが等しくないと判定された場合には、ステップＳ２０８に進み、ＮＯｘセンサ３０は異常であると判定し、ステップＳ２０９に進む。このＮＯｘセンサ３０の異常には、実際値が基準値よりも大きい場合と、実際値が基準値よりも小さい場合とがある。実際値が基準値よりも大きければ、ＮＯｘセンサ３０が低めに出力される異常であり、逆に、実際値が基準値よりも小さければ、ＮＯｘセンサ３０が高めに出力される異常であると判定する。
【００３５】
ステップＳ２０９では、異常判定部４０が、ＮＯｘセンサ３０の異常があることを運転者に知らせるべく警報手段４２に対して信号を出力し、ステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２１０では、ＮＯｘセンサ３０に異常があることから、異常判定部４０が、異常時ＮＯｘ吸蔵量推定部に対して、ＮＯｘ吸蔵量の推定には上記基準値を使用し、ＮＯｘセンサ３０による検出値を使用しないように命令し、次回の異常判定に備える。
【００３６】
以上のように、本発明では、ＮＯｘ吸蔵触媒２２中にＮＯｘが吸蔵されないフレッシュな状態を強制的に生じさせるＮＯｘ放出部３８を備えているので、異常判定可能な範囲の制約を受けることなく、異常判定要求に応じて常にＮＯｘセンサ３０の異常判定を行うことができる。
しかも、ＮＯｘ放出部３８は、ＮＯｘセンサ３０の異常判定時には、エンジン１に対して低λ状態と高λ状態とを頻繁に繰り返させる複数回のリッチ運転を行っていることから、ＮＯｘセンサ３０の異常判定状況の生起において長期のリッチ運転が必要であったとしても、低λ状態一定で継続されるリッチ運転が行われる場合に比して黒煙の悪化を防止することができる。
【００３７】
また、ＮＯｘ吸蔵触媒２２の触媒温度及びＳＶから基準のＮＯｘ低減率を予め設定する基準ＮＯｘ低減率設定部を備えているので、正確な基準値を設定することができる。
さらに、異常判定部４０によりＮＯｘセンサ３０が異常であると判定されたとき、基準値からＮＯｘ吸蔵量を推定する異常時ＮＯｘ吸蔵量推定部を備えていることから、正常ではない値によるリッチ運転を確実に防止することができる。
【００３８】
さらにまた、異常判定部４０によりＮＯｘセンサ３０が異常であると判定されたとき、ＮＯｘセンサ３０の異常を知らせる警報手段４２を備えているので、運転者はＮＯｘセンサ３０の異常に対して迅速に対応することができる。
これにより、ＮＯｘセンサ３０からの情報に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒２２の適切な再生を行うことが可能である。
【００３９】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、リッチ化の方法は、本実施形態の如く大量ＥＧＲによるリッチ運転を行い、不完全燃焼による一酸化炭素の排出を利用する筒内リッチの他、未燃燃料（ＨＣ）を排気行程中にポスト噴射により供給する筒内リッチ、又はＨＣをＮＯｘ吸蔵触媒に供給する筒外リッチでも良いものである。
【００４０】
また、ディーゼルエンジンが好ましいが、これに限定されるものではなく、本発明のＮＯｘセンサの異常判定装置は、排気通路にＮＯｘ吸蔵触媒を備え、リッチ運転可能な全てのエンジンシステムに適用させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項１記載の本発明のＮＯｘセンサの異常判定装置によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒にてＮＯｘがほとんど吸蔵されていないフレッシュな状態を意図的に生じさせるべく、センサの異常判定を行う状況を強制的に生起させ、この状態で、ＮＯｘ吸蔵触媒の排気上流側のＮＯ x 量とＮＯ x センサにより検出された排気下流側のＮＯ x 量とに基づき演算した実際のＮＯｘ低減率と、基準のＮＯｘ低減率とを比較してＮＯｘセンサの異常判定を行っているので、ＮＯｘ吸蔵触媒の浄化性能たるＮＯｘ低減率が如何なる値の場合でも異常判定可能な状況を作り出すことができ、異常判定可能な範囲の制約を受けることなく、ＮＯｘ低減率の高い時点から低い時点に至る広範囲に亘って異常判定を行うことができる。
【００４２】
したがって、常に異常判定が可能なことから異常判定精度が一層向上し、これにより、ＮＯｘ吸蔵量をより正確に把握することができる。具体的には、リッチ運転の頻度が多くなることによる燃費の増大や、逆にリッチ運転が実施されないことによるＮＯｘ低減率の低下を確実に抑制させることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、低λで継続されるリッチ運転がなされる場合に比して燃焼による熱負荷が低減され、例え長期のリッチ運転によって燃焼による熱負荷が増加され得る状況が生じても黒煙の悪化を防止することができる。
【００４３】
さらに、請求項３記載の発明によれば、基準のＮＯｘ低減率を正確に設定することが可能になり、また、上記異常判定手段によって異常と判定されたときに、当該基準のＮＯｘ低減率からＮＯｘ吸蔵量を推定することにより、上記燃費の増大やＮＯｘ低減率の低下をより確実に抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＮＯｘセンサの異常判定装置が適用されるエンジンシステム構成図である。
【図２】図１のＮＯｘセンサの異常判定装置における制御フローチャートである。
【図３】図１のＮＯｘセンサの異常判定装置における異常判定時のリッチ運転のタイミングチャートである。
【図４】図１のＮＯｘセンサの異常判定装置における基準値設定を示す図である。
【図５】（ａ）はＮＯｘ吸蔵触媒の性能を示す図であり、（ｂ）は従来の装置におけるリッチ運転のタイミングチャートである。
【符号の説明】
２２ ＮＯｘ吸蔵触媒
３０ ＮＯｘセンサ
３６ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
３８ ＮＯｘ放出部（ＮＯｘ放出手段）
４０ 異常判定部（異常判定手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに該吸蔵したＮＯｘをリッチ運転を行うことにより放出還元するＮＯｘ吸蔵触媒と、
   該ＮＯｘ吸蔵触媒の排気下流側に設けられ、ＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサと、
   前記ＮＯｘ吸蔵触媒中のＮＯｘを放出した状態を強制的に生じさせるＮＯｘ放出手段と、
   該ＮＯｘ放出手段によりＮＯｘが放出された状態にて、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の排気上流側のＮＯ x 量と前記ＮＯ x センサにより検出された排気下流側のＮＯ x 量とに基づき前記ＮＯｘ吸蔵触媒の実際のＮＯｘ低減率を演算する実ＮＯｘ低減率演算手段と、
   エンジン運転状態に応じて基準のＮＯｘ低減率を予め設定する基準ＮＯｘ低減率設定手段と、
   前記実際のＮＯｘ低減率と前記基準のＮＯｘ低減率とを比較し、前記ＮＯｘセンサの異常を判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とするＮＯｘセンサの異常判定装置。
2. 前記ＮＯｘ放出手段は、前記リッチ運転を短い間隔で複数回行い、前記ＮＯｘ吸蔵触媒中のＮＯｘを放出した状態を強制的に生じさせることを特徴とする請求項１記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。
3. 前記基準ＮＯｘ低減率設定手段は、触媒温度に基づいて前記基準のＮＯｘ低減率を予め設定し、
   前記異常判定手段は、ＮＯｘセンサの異常判定を下したときに、前記ＮＯxセンサの検出値に代えて、前記基準ＮＯｘ低減率設定手段により設定された基準のＮＯｘ低減率から前記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯx量を推定することを特徴とする請求項１又は２記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。

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