JP5106248B2 - NOx sensor abnormality determination device - Google Patents

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Description

本発明は、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を測定するＮＯｘセンサについて、これが正常に取り付けられているか否かを判定する異常判定装置に関する。   The present invention relates to an abnormality determination device that determines whether or not a NOx sensor that measures NOx (nitrogen oxide) concentration in exhaust gas is normally attached.

排気中のＮＯｘを浄化する排気浄化装置として、排気通路に配設されたＮＯｘ還元触媒の排気上流に液体還元剤又はその前駆体を噴射供給し、ＮＯｘを選択的に還元浄化するものが実用化されている。かかる排気浄化装置では、排気浄化機能を担保すべく、ＮＯｘ還元触媒の排気下流のＮＯｘ濃度が規定値を越えたときに、例えば、警報灯などにより警報を発する構成が採用されている。排気中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサとしては、特公平６−７２８６１号公報（特許文献１）及び「車載型ＮＯｘセンサの実用化とその利用技術に関する研究」（非特許文献１）に記載されるようなものが利用され得る。
特公平６−７２８６１号公報 野田 明、山本 敏郎、“車載型ＮＯｘセンサの実用化とその利用技術に関する研究”、［online］、独立行政法人 交通安全環境研究所、［平成２０年４月３０日検索］、インターネット＜URL：http://www.ntsel.go.jp/jutaku/15files/01.pdf＞ As an exhaust gas purification device for purifying NOx in exhaust gas, a device for selectively reducing and purifying NOx by injecting and supplying a liquid reducing agent or a precursor thereof upstream of the NOx reduction catalyst disposed in the exhaust passage is put into practical use. Has been. In such an exhaust purification device, in order to ensure an exhaust purification function, a configuration is employed in which, for example, a warning light is issued when the NOx concentration downstream of the NOx reduction catalyst exceeds a specified value. As a NOx sensor for measuring the NOx concentration in exhaust gas, it is described in Japanese Patent Publication No. 6-72861 (Patent Document 1) and “Study on Practical Use of In-Vehicle NOx Sensor and its Utilization Technology” (Non-Patent Document 1). Something like that can be used.
Japanese Patent Publication No. 6-72861 Akira Noda, Toshiro Yamamoto, “Research on practical application of in-vehicle NOx sensor and its utilization technology”, [Online], National Institute for Traffic Safety and Environment, [Search April 30, 2008], Internet <URL: http://www.ntsel.go.jp/jutaku/15files/01.pdf>

しかしながら、何らかの原因により排気通路からＮＯｘセンサが外れてしまい、その測定部が排気に晒されなくなると、測定されるＮＯｘ濃度が大幅に低下してしまう。このため、例えば、排気浄化装置に故障が発生して所要のＮＯｘ浄化率が得られなくなってしまっても、その異常を検知することができなくなってしまう。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、排気温度とセンサ温度との相関関係に基づいて、これが正常に取り付けられているか否かを判定するＮＯｘセンサの異常判定装置を提供することを目的とする。 However, if the NOx sensor is removed from the exhaust passage for some reason and the measurement unit is not exposed to the exhaust, the measured NOx concentration is significantly reduced. For this reason, for example, even if a failure occurs in the exhaust purification device and a required NOx purification rate cannot be obtained, the abnormality cannot be detected.
Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention provides an abnormality determination device for a NOx sensor that determines whether or not this is normally attached based on the correlation between the exhaust temperature and the sensor temperature. For the purpose.

このため、請求項１記載の発明では、排気に晒されるＮＯｘセンサの温度を検出する温度検出手段と、排気温度が第１の所定温度より高くなったときに、前記排気温度と前記温度検出手段により検出されたセンサ温度との相関関係に基づいて、前記ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かを判定する判定手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記判定手段は、前記排気温度が第１の所定温度より高く、かつ、前記センサ温度が第１の所定温度より低くかつ外気温度より高い第２の所定温度以下であるときに、前記ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていないと判定することを特徴とする。 Therefore, in the first aspect of the present invention, a temperature detecting means for detecting the temperature of the exposed NOx sensor in the exhaust, when the exhaust temperature is higher than the first predetermined temperature, the exhaust temperature and the temperature detecting means And determining means for determining whether or not the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage based on the correlation with the sensor temperature detected by the above.
According to a second aspect of the present invention, the determination means has a temperature equal to or lower than a second predetermined temperature where the exhaust temperature is higher than a first predetermined temperature and the sensor temperature is lower than the first predetermined temperature and higher than the outside air temperature. In some cases, it is determined that the NOx sensor is not normally attached to the exhaust passage.

請求項３記載の発明では、前記判定手段は、エンジン始動時に１回のみ、前記ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かを判定することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記判定手段によりＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていないと判定されたときに、その旨を報知する報知手段が更に備えられたことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the determination means determines whether or not the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage only once when the engine is started.
According to a fourth aspect of the present invention, when the determination means determines that the NOx sensor is not normally attached to the exhaust passage, it is further provided with notification means for notifying that effect.

請求項５記載の発明では、前記温度検出手段は、前記ＮＯｘセンサに内蔵された抵抗体の抵抗値からセンサ温度を求めることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記温度検出手段は、前記ＮＯｘセンサに併設された熱電対の熱起電力からセンサ温度を求めることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記排気温度は、前記ＮＯｘセンサの排気上流に配設された排気温度センサにより検出されることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is characterized in that the temperature detecting means obtains a sensor temperature from a resistance value of a resistor built in the NOx sensor.
The invention according to claim 6 is characterized in that the temperature detecting means obtains a sensor temperature from a thermoelectromotive force of a thermocouple provided in the NOx sensor.
According to a seventh aspect of the present invention, the exhaust temperature is detected by an exhaust temperature sensor disposed upstream of the NOx sensor.

請求項８記載の発明では、前記排気温度は、エンジン運転状態から推測演算されることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is characterized in that the exhaust temperature is estimated from an engine operating state.

請求項１記載の発明によれば、排気温度が上昇して第１の所定温度より高くなったことを契機として、排気に晒されるＮＯｘセンサのセンサ温度に基づいて、ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かが判定される。即ち、ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていれば、これが排気に晒されることで、排気温度の上昇に伴ってセンサ温度も上昇する。一方、何らかの原因でＮＯｘセンサが排気通路から外れてしまったときには、これが排気に晒されないことから、排気温度が上昇してもセンサ温度が上昇しない。このため、このような排気温度とセンサ温度との相関関係から、ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かを判定することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the exhaust gas temperature rises and becomes higher than the first predetermined temperature, the NOx sensor is normal in the exhaust passage based on the sensor temperature of the NOx sensor exposed to the exhaust gas. It is determined whether it is attached to. That is, if the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage, it is exposed to the exhaust gas, so that the sensor temperature rises as the exhaust gas temperature rises. On the other hand, when the NOx sensor is removed from the exhaust passage for some reason, it is not exposed to the exhaust gas, so the sensor temperature does not rise even if the exhaust temperature rises. Therefore, it is possible to determine whether or not the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage from the correlation between the exhaust temperature and the sensor temperature.

請求項２記載の発明によれば、排気温度が第１の所定温度より高く、かつ、センサ温度が第１の所定温度より低くかつ外気温度より高い第２の所定温度以下であるときに、ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていないと判定することができる。
請求項３記載の発明によれば、ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かの判定は、エンジン始動時に１回のみ実行されるので、制御負荷の増加を抑制することができる。 According to the invention of claim 2, when the exhaust gas temperature is higher than the first predetermined temperature and the sensor temperature is lower than the first predetermined temperature and lower than the second predetermined temperature higher than the outside air temperature, NOx It can be determined that the sensor is not normally attached to the exhaust passage.
According to the third aspect of the present invention, the determination as to whether or not the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage is executed only once when the engine is started, so that an increase in control load can be suppressed.

請求項４記載の発明によれば、ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていないと判定されたときには、その旨が報知されるので、例えば、車両をサービス工場に搬送して修理することで、ＮＯｘセンサが排気通路から外れたままでの運用を防止することができる。
請求項５記載の発明によれば、ＮＯｘセンサに内蔵された抵抗体の抵抗値からセンサ温度が求められるので、センサ温度を検出するために温度センサなどを新たに設ける必要がなく、コスト低減を図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when it is determined that the NOx sensor is not normally attached to the exhaust passage, the fact is notified. For example, by transporting the vehicle to a service factory for repair. The operation with the NOx sensor remaining off the exhaust passage can be prevented.
According to the invention described in claim 5, since the sensor temperature is obtained from the resistance value of the resistor built in the NOx sensor, it is not necessary to newly provide a temperature sensor or the like in order to detect the sensor temperature, thereby reducing the cost. Can be planned.

請求項６記載の発明によれば、ＮＯｘセンサに併設された熱電対の起電力からセンサ温度が求められるので、その検出精度を確保することができる。
請求項７記載の発明によれば、ＮＯｘセンサの排気上流に配設された排気温度センサにより排気温度が検出されるので、その検出精度を確保することができる。
請求項８記載の発明によれば、エンジン運転状態から排気温度が推測演算されるので、排気温度を検出するために排気温度センサを新たに設ける必要がなく、コスト低減を図ることができる。 According to the invention described in claim 6, since the sensor temperature is obtained from the electromotive force of the thermocouple provided in the NOx sensor, the detection accuracy can be ensured.
According to the seventh aspect of the present invention, since the exhaust gas temperature is detected by the exhaust gas temperature sensor disposed upstream of the NOx sensor, the detection accuracy can be ensured.
According to the eighth aspect of the present invention, since the exhaust temperature is estimated from the engine operating state, it is not necessary to newly provide an exhaust temperature sensor to detect the exhaust temperature, and the cost can be reduced.

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明の適用対象の一例として、尿素水溶液を液体還元剤の前駆体として使用し、排気中のＮＯｘを選択還元反応により還元浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気通路１４には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化させる窒素酸化触媒１６と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して生成されたアンモニアによりＮＯｘを選択還元浄化するＮＯｘ還元触媒２０と、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒２２と、が夫々配設される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration of an exhaust purification apparatus that uses an aqueous urea solution as a precursor of a liquid reducing agent and reduces and purifies NOx in exhaust by a selective reduction reaction as an example of an application target of the present invention.
A nitrogen oxidation catalyst 16 that oxidizes nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) and an aqueous urea solution are injected into the exhaust passage 14 connected to the exhaust manifold 12 of the engine 10 along the exhaust flow direction. An injection nozzle 18 to be supplied, a NOx reduction catalyst 20 that selectively reduces and purifies NOx with ammonia generated by hydrolyzing a urea aqueous solution, and an ammonia oxidation catalyst 22 that oxidizes ammonia that has passed through the NOx reduction catalyst 20 are respectively provided. Arranged.

尿素水溶液を貯蔵する還元剤容器２４は、サクションホース２６を介して、尿素水溶液を吸引して圧送するポンプモジュール２８に連通接続される。ポンプモジュール２８は、プレッシャホース３０を介して、流量制御弁が内蔵された添加モジュール３２に連通接続される。添加モジュール３２は、添加ホース３４を介して、噴射ノズル１８に連通接続される。そして、ポンプモジュール２８及び添加モジュール３２は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３６により夫々電子制御され、エンジン運転状態に応じた添加流量で、還元剤容器２４に貯蔵された尿素水溶液が噴射ノズル１８からＮＯｘ還元触媒２０の排気上流に噴射供給される。ここで、エンジン運転状態としては、ＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークを介して、エンジンコントロールユニット３８からエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑなどが読み込まれる。   The reducing agent container 24 that stores the urea aqueous solution is connected to a pump module 28 that sucks and pressure-feeds the urea aqueous solution via the suction hose 26. The pump module 28 is communicatively connected via an pressure hose 30 to an addition module 32 having a built-in flow control valve. The addition module 32 is connected in communication with the injection nozzle 18 via an addition hose 34. The pump module 28 and the addition module 32 are electronically controlled by a control unit 36 incorporating a computer, respectively, and the urea aqueous solution stored in the reducing agent container 24 is supplied from the injection nozzle 18 to the NOx at an addition flow rate corresponding to the engine operating state. It is injected and supplied upstream of exhaust gas from the reduction catalyst 20. Here, as the engine operating state, the engine rotation speed Ne, the fuel injection amount Q, and the like are read from the engine control unit 38 via a network such as CAN (Controller Area Network).

かかる排気浄化装置において、噴射ノズル１８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアへと転化される。尿素水溶液から生成されたアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと選択還元反応し、窒素（Ｎ2）及び水（Ｈ2Ｏ）へと浄化される。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０におけるＮＯｘ浄化率を向上させるべく、窒素酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ2へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ2との割合が選択還元反応に適したものに改善される。また、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒２２により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止できる。 In such an exhaust purification device, the urea aqueous solution injected and supplied from the injection nozzle 18 is hydrolyzed by the exhaust heat and water vapor in the exhaust, and converted into ammonia. Ammonia produced from the urea aqueous solution undergoes a selective reduction reaction with NOx in the exhaust gas in the NOx reduction catalyst 20, and is purified into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). At this time, in order to improve the NOx purification rate in the NOx reduction catalyst 20, NO is oxidized to NO 2 by the nitrogen oxidation catalyst 16, and the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas is improved to be suitable for the selective reduction reaction. Is done. Further, the ammonia that has passed through the NOx reduction catalyst 20 is oxidized by the ammonia oxidation catalyst 22 disposed downstream of the exhaust gas, so that ammonia can be prevented from being released into the atmosphere as it is.

アンモニア酸化触媒２２の排気下流に位置する排気通路１４、例えば、マフラーには、排気に晒されつつＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサ４０が取り付けられる。ＮＯｘセンサ４０としては、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ2）厚膜技術を応用した公知のジルコニア式センサーを適用することができる。ジルコニア式センサーでは、ＮＯｘの測定（実際にはＯ2の測定）において、センサ素子が高温状態でＯ2と反応するため、安定した出力を得る目的でヒータが内蔵された構成が採用されている。従って、ＮＯｘセンサ４０では、ヒータ非作動時には、抵抗体たるヒータの抵抗値からセンサ温度Ｔsを演算により求めることが可能となり、コスト低減を図ることもできる。ここで、ＮＯｘセンサ４０に内蔵されたヒータの抵抗値からセンサ温度Ｔsを求める処理が温度検出手段に該当する。 A NOx sensor 40 that measures the NOx concentration while being exposed to the exhaust is attached to the exhaust passage 14, for example, a muffler, located downstream of the ammonia oxidation catalyst 22. As the NOx sensor 40, for example, a known zirconia type sensor to which a zirconia (ZrO 2 ) thick film technology is applied can be applied. In the zirconia type sensor, since the sensor element reacts with O 2 at a high temperature in NOx measurement (actually O 2 measurement), a configuration with a built-in heater is adopted for the purpose of obtaining a stable output. . Therefore, in the NOx sensor 40, when the heater is not operated, the sensor temperature Ts can be obtained from the resistance value of the heater, which is a resistor, by calculation, and the cost can be reduced. Here, the process of obtaining the sensor temperature Ts from the resistance value of the heater built in the NOx sensor 40 corresponds to the temperature detecting means.

また、ＮＯｘセンサ４０の排気上流、例えば、窒素酸化触媒１６と噴射ノズル１８との間に位置する排気通路１４には、排気温度Ｔgを検出する排気温度センサ４２が取り付けられる。なお、排気温度センサ４２は、ＮＯｘセンサ４０に導入される排気温度を検出すべく、アンモニア酸化触媒２２とＮＯｘセンサ４０との間に位置する排気通路１４に取り付けることが望ましい。   Further, an exhaust gas temperature sensor 42 for detecting the exhaust gas temperature Tg is attached to the exhaust gas upstream of the NOx sensor 40, for example, in the exhaust gas passage 14 located between the nitrogen oxidation catalyst 16 and the injection nozzle 18. The exhaust temperature sensor 42 is preferably attached to the exhaust passage 14 located between the ammonia oxidation catalyst 22 and the NOx sensor 40 in order to detect the exhaust temperature introduced into the NOx sensor 40.

ＮＯｘセンサ４０により測定及び検出されたＮＯｘ濃度及びセンサ温度Ｔs、並びに、排気温度センサ４２により検出された排気温度Ｔgは、コントロールユニット３６に夫々入力される。そして、コントロールユニット３６では、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された各種制御プログラムを実行することで、ＮＯｘ濃度が規定値を越えたときに警報を発すると共に、ＮＯｘセンサ４０が正常に取り付けられているか否かを判定する。   The NOx concentration and sensor temperature Ts measured and detected by the NOx sensor 40 and the exhaust temperature Tg detected by the exhaust temperature sensor 42 are input to the control unit 36, respectively. The control unit 36 executes various control programs stored in a ROM (Read Only Memory) or the like to issue an alarm when the NOx concentration exceeds a specified value, and the NOx sensor 40 is normally attached. It is determined whether or not

図２は、エンジン１０の始動を契機として１回のみ、ＮＯｘセンサ４０が正常に取り付けられているか否かを判定すべく、コントロールユニット３６において実行される異常判定処理を示す。なお、異常判定処理の実行を開始する時点では、ＮＯｘセンサ４０によるＮＯｘ濃度の測定は行われていない、即ち、ヒータが未作動状態であることを前提とする。ここで、コントロールユニット３６が異常判定処理を実行することで、判定手段及び報知手段が夫々具現化される。   FIG. 2 shows an abnormality determination process executed in the control unit 36 to determine whether the NOx sensor 40 is normally attached only once when the engine 10 is started. Note that it is assumed that the NOx concentration is not measured by the NOx sensor 40 when the abnormality determination process is started, that is, the heater is not operating. Here, when the control unit 36 executes the abnormality determination process, the determination unit and the notification unit are realized.

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、排気温度センサ４２から排気温度Ｔgを読み込む。
ステップ２では、排気温度Ｔgが第１の所定温度より高いか否かを判定する。ここで、第１の所定温度は、エンジン稼動によりＮＯｘセンサ４０がある程度昇温したか否かを判定するための閾値であって、例えば、車両走行中に取り得る２００℃〜３００℃程度とする。そして、排気温度Ｔgが第１の所定温度より高ければステップ３へと進む一方（Ｙｅｓ）、排気温度Ｔgが第１の所定温度以下であればステップ１へと戻る（Ｎｏ）。 In step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), the exhaust temperature Tg is read from the exhaust temperature sensor 42.
In step 2, it is determined whether or not the exhaust gas temperature Tg is higher than a first predetermined temperature. Here, the first predetermined temperature is a threshold for determining whether or not the NOx sensor 40 has been heated to some extent by operating the engine, and is, for example, about 200 ° C. to 300 ° C. that can be obtained while the vehicle is running. . If the exhaust gas temperature Tg is higher than the first predetermined temperature, the process proceeds to step 3 (Yes), while if the exhaust gas temperature Tg is equal to or lower than the first predetermined temperature, the process returns to step 1 (No).

ステップ３では、ＮＯｘセンサ４０に内蔵されたヒータの抵抗値からセンサ温度Ｔsを演算により求める。
ステップ４では、センサ温度Ｔsが第２の所定温度以下であるか否かを判定する。ここで、第２の所定温度は、ＮＯｘセンサ４０が排気通路１４に正常に取り付けられているか否かを判定するための閾値であって、例えば、第１の所定温度より低くかつ外気温度より高い１００℃〜１５０℃程度とする。そして、センサ温度Ｔsが第２の所定温度以下であればステップ５へと進む一方（Ｙｅｓ）、センサ温度Ｔsが第２の所定温度より高ければステップ７へと進む（Ｎｏ）。 In step 3, the sensor temperature Ts is obtained by calculation from the resistance value of the heater built in the NOx sensor 40.
In step 4, it is determined whether or not the sensor temperature Ts is equal to or lower than a second predetermined temperature. Here, the second predetermined temperature is a threshold for determining whether or not the NOx sensor 40 is normally attached to the exhaust passage 14, and is, for example, lower than the first predetermined temperature and higher than the outside air temperature. The temperature is about 100 ° C to 150 ° C. If the sensor temperature Ts is equal to or lower than the second predetermined temperature, the process proceeds to step 5 (Yes), while if the sensor temperature Ts is higher than the second predetermined temperature, the process proceeds to step 7 (No).

ステップ５では、排気温度Ｔgが第１の所定温度より高くなったにもかかわらず、センサ温度Ｔsが第２の所定温度以下であるので、ＮＯｘセンサ４０が排気が晒されていない、即ち、排気通路１４に正常に取り付けられていないと異常判定する。
ステップ６では、ＮＯｘセンサ４０が正常に取り付けられていないことを報知すべく、警告灯，ブザーなどの警報器を作動させる。 In step 5, since the sensor temperature Ts is equal to or lower than the second predetermined temperature even though the exhaust temperature Tg is higher than the first predetermined temperature, the NOx sensor 40 is not exposed to the exhaust gas. If it is not normally attached to the passage 14, it is determined that there is an abnormality.
In step 6, an alarm device such as a warning light or a buzzer is activated to notify that the NOx sensor 40 is not normally attached.

ステップ７では、排気温度Ｔgが第１の所定温度より高くなったときに、センサ温度Ｔsも上昇して第２の所定温度以上となったので、ＮＯｘセンサ４０が排気に晒されている、即ち、排気通路１４に正常に取り付けられていると正常判定する。
このような異常判定処理によれば、ＮＯｘセンサ４０が排気通路１４に正常に取り付けられていれば、これが排気に晒されることで、図３の実線で示すように、排気温度Ｔgの上昇に伴ってセンサ温度Ｔsが上昇する特性を利用して、正常判定が行われる。一方、何らかの原因でＮＯｘセンサ４０が排気通路１４から外れてしまったときには、これが排気に晒されないことから、図３の破線で示すように、排気温度Ｔgが上昇してもセンサ温度Ｔsが上昇しない特性を利用して、異常判定が行われる。そして、異常判定が行われたときには、その旨が警報器を介して報知されるので、例えば、車両をサービス工場に搬送して修理することで、ＮＯｘセンサ４０が排気通路１４から外れたままでの運用を防止することができる。このため、排気浄化装置に故障が発生してＮＯｘ浄化率が低下したとき、警報装置が作動するので、ＮＯｘ浄化の実効を図ることができる。 In step 7, when the exhaust gas temperature Tg becomes higher than the first predetermined temperature, the sensor temperature Ts also rises and becomes equal to or higher than the second predetermined temperature, so the NOx sensor 40 is exposed to the exhaust gas. It is determined that the exhaust passage 14 is normally attached.
According to such an abnormality determination process, if the NOx sensor 40 is normally attached to the exhaust passage 14, the NOx sensor 40 is exposed to the exhaust, and as shown by the solid line in FIG. 3 , the exhaust temperature Tg increases. Accordingly, the normality determination is performed using the characteristic that the sensor temperature Ts increases. On the other hand, when the NOx sensor 40 is removed from the exhaust passage 14 for some reason, it is not exposed to the exhaust gas . Therefore, as shown by the broken line in FIG. 3 , the sensor temperature Ts does not increase even if the exhaust temperature Tg increases. Abnormality determination is performed using the characteristics. When the abnormality determination is made, the fact is notified via an alarm device. For example, the NOx sensor 40 remains detached from the exhaust passage 14 by transporting the vehicle to a service factory for repair. Operation can be prevented. For this reason, when a failure occurs in the exhaust purification device and the NOx purification rate decreases, the alarm device operates, so that the NOx purification can be effectively performed.

また、ＮＯｘセンサ４０の異常判定処理は、エンジン始動時に１回のみ実行されるので、コントロールユニット３６の制御負荷が増加することを抑制することができる。
なお、センサ温度Ｔsは、ＮＯｘセンサ４０のヒータの抵抗値から演算により求める代わりに、ＮＯｘセンサ４０に熱電対を併設し、その熱起電力から求めるようにしてもよい。このようにすれば、センサ温度Ｔsの検出精度を確保することができる。ここで、ＮＯｘセンサ４０に併設された熱電対の起電力からセンサ温度Ｔsを求める処理が温度検出手段に該当する。また、排気温度Ｔgは、排気温度センサ４２で検出する代わりに、排気温度マップを参照し、エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量Ｑから推測演算するようにしてもよい。この場合には、排気温度Ｔgは低応答性を有しているため、推測した排気温度に対して、１次遅れフィルタを適用してなまし処理を行い、その推測精度を向上させることが望ましい。 Moreover, since the abnormality determination process of the NOx sensor 40 is executed only once when the engine is started, an increase in the control load of the control unit 36 can be suppressed.
Note that the sensor temperature Ts may be obtained from the thermoelectromotive force by providing a thermocouple in the NOx sensor 40 instead of calculating from the resistance value of the heater of the NOx sensor 40. In this way, the detection accuracy of the sensor temperature Ts can be ensured. Here, the process for obtaining the sensor temperature Ts from the electromotive force of the thermocouple provided in the NOx sensor 40 corresponds to the temperature detecting means. Further, the exhaust temperature Tg may be estimated from the engine speed Ne and the fuel injection amount Q by referring to an exhaust temperature map instead of being detected by the exhaust temperature sensor 42. In this case, since the exhaust gas temperature Tg has low response, it is desirable to apply a first-order lag filter to the estimated exhaust gas temperature to improve the estimation accuracy. .

本発明の適用対象の一例を示す排気浄化装置の全体構成図1 is an overall configuration diagram of an exhaust emission control device showing an example of an application target of the present invention. 異常判定処理を説明するフローチャートFlow chart explaining abnormality determination processing 異常判定原理の説明図Illustration of the principle of abnormality determination

符号の説明Explanation of symbols

３６ コントロールユニット
４０ ＮＯｘセンサ
４２ 排気温度センサ 36 Control unit 40 NOx sensor 42 Exhaust temperature sensor

Claims (8)

排気に晒されるＮＯｘセンサの温度を検出する温度検出手段と、
排気温度が第１の所定温度より高くなったときに、前記排気温度と前記温度検出手段により検出されたセンサ温度との相関関係に基づいて、前記ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かを判定する判定手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするＮＯｘセンサの異常判定装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx sensor exposed to the exhaust;
Whether the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage based on the correlation between the exhaust temperature and the sensor temperature detected by the temperature detecting means when the exhaust temperature becomes higher than the first predetermined temperature. Determining means for determining whether or not;
An NOx sensor abnormality determination device, comprising: 前記判定手段は、前記排気温度が第１の所定温度より高く、かつ、前記センサ温度が第１の所定温度より低くかつ外気温度より高い第２の所定温度以下であるときに、前記ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていないと判定す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。 When the exhaust temperature is higher than the first predetermined temperature and the sensor temperature is lower than the first predetermined temperature and lower than the second predetermined temperature higher than the outside air temperature, the determination means is 2. The NOx sensor abnormality determination device according to claim 1, wherein the abnormality determination device determines that the exhaust passage is not normally attached. 前記判定手段は、エンジン始動時に１回のみ、前記ＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられているか否かを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。   3. The NOx sensor abnormality determination according to claim 1, wherein the determination unit determines whether or not the NOx sensor is normally attached to the exhaust passage only once when the engine is started. apparatus. 前記判定手段によりＮＯｘセンサが排気通路に正常に取り付けられていないと判定されたときに、その旨を報知する報知手段が更に備えられたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising notification means for notifying that the NOx sensor is not normally attached to the exhaust passage by the determination means. The abnormality determination apparatus of the NOx sensor as described in one. 前記温度検出手段は、前記ＮＯｘセンサに内蔵された抵抗体の抵抗値からセンサ温度を求めることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。   5. The NOx sensor abnormality determination device according to claim 1, wherein the temperature detection unit obtains a sensor temperature from a resistance value of a resistor built in the NOx sensor. 前記温度検出手段は、前記ＮＯｘセンサに併設された熱電対の熱起電力からセンサ温度を求めることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。   5. The NOx sensor abnormality determination device according to claim 1, wherein the temperature detection unit obtains a sensor temperature from a thermoelectromotive force of a thermocouple provided in the NOx sensor. . 前記排気温度は、前記ＮＯｘセンサの排気上流に配設された排気温度センサにより検出されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。   The abnormality determination device for a NOx sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust temperature is detected by an exhaust temperature sensor disposed upstream of the exhaust of the NOx sensor. 前記排気温度は、エンジン運転状態から推測演算されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のＮＯｘセンサの異常判定装置。   The abnormality determination device for a NOx sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust gas temperature is estimated from an engine operating state.
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