JP6037037B2

JP6037037B2 - センサの異常診断装置

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Publication number: JP6037037B2
Application number: JP2015539282A
Authority: JP
Inventors: 有史松本; 知由小郷; 大河萩本; 憲治古井; 昭文魚住
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: US9624804B2; EP3051084A4; EP3051084B1; JPWO2015046276A1; CN105579678B; CN105579678A; US20160215669A1; WO2015046276A1; EP3051084A1

Description

本発明は、センサの異常診断装置に関する。

内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを、アンモニアを還元剤として浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）が知られている。ＮＯｘ触媒よりも上流の排気中には、アンモニア又はアンモニアの前駆体（例えば、尿素）が供給される。また、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの浄化が正常に行われているか否かを判断するとき、または、ＮＯｘ触媒が正常であるか否かを判断するときに、該ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられるＮＯｘセンサの出力値を用いることがある。

ここで、ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ量が増加したにも関わらず、ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられるＮＯｘセンサの出力値が減少傾向にある場合には、ＮＯｘ触媒からアンモニアが流出するアンモニアスリップが生じており、アンモニアの供給量が過多であると判断することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘと同様にアンモニアも検知してしまうため、ＮＯｘセンサの出力値は、排気中のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に応じた値となる。そして、ガス濃度が診断開始閾値以上であり、かつ、内燃機関が燃料無噴射状態にあるときに、排気通路内の圧力を上昇させ、その後のガス濃度が所定値以上の場合にはＮＯｘセンサが異常であると判定することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、所定量のアンモニアが還元触媒の下流側に流出したことに対応してＮＯｘセンサの出力値の推移が変化したか否かを判別してＮＯｘセンサの合理性を判定することが知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０１１−０９４５４０号公報特開２０１１−２２０１２６号公報特開２００９−１８５７５４号公報

ここで、ＮＯｘセンサに流入する排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在していると、ＮＯｘセンサにおいてＮＯｘがアンモニアによって還元される。このＮＯｘには、ＮＯｘセンサよりも上流の排気中に含まれていたＮＯｘ、及び、ＮＯｘセンサにおいてアンモニアが酸化されることで生じたＮＯｘが含まれる。そして、ＮＯｘとアンモニアとがＮＯｘセンサにおいて反応することにより、ＮＯｘ及びアンモニアが減少する。ＮＯｘセンサの出力値は、ＮＯｘ及びアンモニアが減少した後の、残りのＮＯｘ及びアンモニアに応じた値となる。したがって、ＮＯｘセンサの出力値は、該ＮＯｘセンサの近傍に存在する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度よりも低くなり得る。

このように、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在する場合には、ＮＯｘセンサの出力値が、実際のＮＯｘ及びアンモニア濃度とは異なった値になる虞がある。したがって、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在しているときに、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて該ＮＯｘセンサの異常診断を実施すると、診断精度が低くなる虞がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサの異常診断において誤った診断がなされることを抑制することにある。

上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側で、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する供給部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検知するとともに、ＮＯｘとアンモニアとが反応するセンサと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置におけるセンサの異常診断装置において、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のアンモニア濃度を推定するアンモニア濃度推定部と、
前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度と、前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度と、に基づいて、前記センサにおいてＮＯｘとアンモニアとが反応することによる前記センサの出力低下量を算出する算出部と、
前記センサの出力値に基づいて前記センサの診断を実施する診断部と、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて、前記診断部における診断を制御する診断制御部と、
を備える。

ＮＯｘ触媒は、排気中のアンモニアを吸着し、それを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する。供給装置は、アンモニア又はアンモニアの前駆体（例えば、尿素）を供給する。ＮＯｘ触媒に流入したアンモニアは、該ＮＯｘ触媒に例えば吸着される。

ここで、ＮＯｘ触媒の下流側には、該ＮＯｘ触媒から流れ出る排気中のＮＯｘを検知するセンサが設けられている。このセンサは、アンモニアの干渉を受ける。すなわち、排気中にアンモニアが含まれる場合には、そのアンモニアもＮＯｘとして検知する特性を有する。したがって、センサの出力値は、排気中に含まれるＮＯｘおよびアンモニアに依拠することとなる。診断部は、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在している場合であっても、センサの異常診断を実施する。異常とは、例えば、センサの出力値と実際の濃度とのずれが、許容範囲を超える場合をいう。このセンサの異常には、オフセット異常、ゲイン異常、応答遅れなどが含まれる。

ここで、センサ近傍の排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在する場合もある。このＮＯｘ及びアンモニアは、センサで検知される。しかし、センサにおいて、ＮＯｘとアンモニアとが反応するため、ＮＯｘ及びアンモニアが減少して、センサの出力値が低下する。このため、ＮＯｘ及びアンモニアの実際の濃度よりも、センサで検知される濃度のほうが低くなる。この場合、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が見かけ上、高くなる。このため、センサの出力値が低下した状態で、センサの出力値、または、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率に基づいて異常診断を実施すると、診断精度が低くなる虞がある。

そこで、診断制御部は、センサの出力低下量に基づいて、診断部における診断を制御する。ここで、センサの出力低下量は、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度と関連している。このため、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、センサの出力低下量を求めることができる。そして、センサの出力低下量に基づいて、例えば異常診断時に使用される閾値または各種の値を補正することができる。また、センサの出力低下量に基づいて、異常診断を実施するか否か判断することもできる。これにより、センサの異常診断の精度を向上させることができる。なお、診断部における診断を制御することには、閾値を補正すること、センサ出力値を補正すること、センサ出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を補正すること、または、診断を実施するか否か判定することを含む。

そして、前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、所定量以下の場合には、前記センサの異常診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記センサの異常診断を実施しなくてもよい。

ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、ＮＯｘ触媒で浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度の比である。ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度は、例えば内燃機関の運転状態に基づいて推定することや、ＮＯｘ触媒よりも上流に例えばＮＯｘセンサを取り付けることにより検知することができる。また、ＮＯｘ触媒で浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられるセンサにより検知されるＮＯｘ濃度を減算することにより求めることができる。このセンサは、アンモニアの影響を受けるため、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率もアンモニアの影響を受ける。そして、排気中に含まれるＮＯｘ及びアンモニアの影響によりセンサの出力値が低下すると、算出されるＮＯｘ浄化率が上昇する。

ここで、内燃機関の運転状態によっては、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度が高くなるため、算出部により算出されるセンサの出力低下量が大きくなる。そして、センサの出力低下量が大きい場合には、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が大きくなり、センサの実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が大きくなる。例えば、センサの出力値が実際の濃度よりも大きくなる異常が生じている場合には、算出されるＮＯｘ浄化率が見かけ上、低下し得るが、ＮＯｘ及びアンモニアの影響によりセンサの出力低下量が大きくなると、算出されるＮＯｘ浄化率が見かけ上、大きくなって、センサの正常時の値に近付く。また、センサが正常であっても、出力低下量が大きいと、算出されるＮＯｘ浄化率が大きくなって、異常時の値に近付く。このため、センサの異常時と正常時とで出力値の差が小さくなるので、センサの異常診断の精度が低下し得る。なお、異常診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込むが、この出力値を用いて異常診断を実施しないことを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値に基づいて異常診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込まないことを含む。

また、後述のように、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいて閾値等を変更する場合には、センサの出力低下量が大きくなるほど、ＮＯｘ浄化率の上昇量が大きくなり、閾値の変更量も大きくなる。例えば、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値よりも大きい場合にセンサの出力値が実際の濃度よりも小さくなる異常が生じていると判定する場合には、閾値が大きくなりすぎると、異常時のＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さくなる虞がある。これにより、センサが異常であるにも関わらず、センサが正常であると診断される虞がある。また、例えば算出されるＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さい場合にセンサの出力値が実際の濃度よりも大きくなる異常が生じていると判定する場合には、閾値が大きくなり過ぎると、正常時のＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さくなる虞がある。これにより、センサが正常であるにも関わらず、センサが異常であると診断される虞がある。このような場合にセンサの異常診断を実施しないようにすれば、異常診断の精度が低下することを抑制することができる。なお、所定量は、センサの異常診断の精度が許容できる範囲内となるように決定される。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値または前記上限閾値の少なくとも一方を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

診断部は、センサの実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、推定されるＮＯｘ浄化率に近ければ、センサは正常であると診断する。下限閾値は、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の許容範囲の下限値とすることができる。また、上限閾値は、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の許容範囲の上限値とすることができる。なお、下限閾値及び上限閾値は、センサが正常であるときの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の範囲の下限値及び上限値としてもよい。そして、診断部は、センサの実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、下限閾値または上限閾値と、を比較することで、センサの異常診断を実施する。ここで、センサは、排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検知するため、下限閾値及び上限閾値を、センサ近傍の排気中のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを合わせた値に応じて変化させる。すなわち、下限閾値及び上限閾値は、ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度、及び、アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される。このように決定される下限閾値及び上限閾値は、補正前の下限閾値及び上限閾値であって、ＮＯｘとアンモニアとが反応することによるセンサの出力値の低下の影響については考慮されていない。

このため、例えば、センサの出力値が大きくなる異常が生じているにも関わらず、ＮＯｘとアンモニアとが反応することによりセンサの出力値が低下すると、センサの実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下となり得る。また、センサの出力低下により、センサが正常であるにも関わらず、センサの実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、上限閾値より大きくなり得る。つまり、ＮＯｘとアンモニアとが反応してセンサの出力値が低下している場合に、補正前の下限閾値及び上限閾値を用いてセンサの異常診断を実施しても、精度が低くなる虞がある。これに対し、下限閾値または上限閾値の少なくとも一方を、センサの出力低下量に基づいて補正する。このように補正をすれば、センサの出力低下量に応じた下限閾値または上限閾値の補正が可能となるため、センサの異常診断の精度を高めることができる。

また、前記診断制御部は、前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方を補正することができる。

すなわち、ＮＯｘ浄化率の上昇量の分だけ下限閾値または上限閾値を大きくすることにより、排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じて下限閾値または上限閾値を補正することができる。なお、下限閾値または上限閾値に、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいた補正係数を乗算することにより該下限閾値または上限閾値を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正することができる。

すなわち、下限閾値または上限閾値の少なくとも一方を補正する代わりに、ＮＯｘ浄化率を補正してもよい。ＮＯｘ浄化率を補正する場合には、センサの出力低下に合わせて、ＮＯｘ浄化率が小さくなるように補正する。ここで、センサの実際の出力値は、センサにおいてＮＯｘ及びアンモニアが反応することにより、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの実際の濃度よりも低くなり得る。したがって、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は実際のＮＯｘ浄化率よりも高くなり得る。これに対して、ＮＯｘ及びアンモニアの反応によるセンサの出力低下量に基づいてＮＯｘ浄化率が小さくなるように補正すれば、ＮＯｘ浄化率がより正確に算出されるため、センサの異常診断の精度を高めることができる。

また、前記診断制御部は、前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率から、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで前記ＮＯｘ浄化率を補正することができる。

すなわち、ＮＯｘ浄化率の上昇量の分だけＮＯｘ浄化率を小さくすることにより、排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じてＮＯｘ浄化率を補正することができる。なお、ＮＯｘ浄化率に、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいた補正係数を乗算することにより該ＮＯｘ浄化率を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の上限閾値より大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記上限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断制御部は、前記上限閾値に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで前記上限閾値を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断制御部は、前記下限閾値に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで前記下限閾値を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の上限閾値より大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断制御部は、前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率から、前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで前記センサの出力値を補正してもよい。

そして、前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、所定量以下の場合には、前記センサの異常診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記センサの異常診断を実施しなくてもよい。

ここで、内燃機関の運転状態によっては、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度が高くなるため、算出部により算出されるセンサの出力低下量が大きくなる。そして、センサの出力低下量が大きい場合には、センサの実際の出力値が小さくなる。例えば、センサの出力値が実際の濃度よりも大きくなる異常が生じている場合には、出力低下量が大きくなることにより、センサの出力値が、センサの正常時の出力値に近付く。また、センサが正常であっても、出力低下量が大きいと、センサの出力値が、異常時の出力値に近付く。このため、センサの異常時と正常時とで出力値の差が小さくなるので、センサの異常診断の精度が低下し得る。異常診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込むが、この出力値を用いて異常診断を実施しないことを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値に基づいて異常診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込まないことを含む。

また、後述のように、センサの出力低下量に基づいて閾値等を変更する場合には、センサの出力低下量が大きくなるほど、閾値の変更量も大きくなる。例えば、センサの出力値が閾値よりも小さい場合にセンサの出力値が実際の濃度よりも小さくなる異常が生じていると判定する場合には、閾値が小さくなりすぎると、異常時のセンサ出力が閾値よりも大きくなる虞がある。これにより、センサが異常であるにも関わらず、センサが正常であると診断される虞がある。また、例えばセンサの出力値が閾値よりも大きい場合にセンサの出力値が実際の濃度よりも大きくなる異常が生じていると判定する場合には、閾値が小さくなり過ぎると、正常時のセンサ出力が閾値よりも大きくなる虞がある。これにより、センサが正常であるにも関わらず、センサが異常であると診断される虞がある。このような場合にセンサの異常診断を実施しないようにすれば、異常診断の精度が低下することを抑制することができる。なお、所定量は、センサの異常診断の精度が許容できる範囲内となるように決定される。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値または前記上限閾値の少なくとも一方を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

診断部は、センサの実際の出力値が、推定されるＮＯｘ及びアンモニアの濃度に近ければ、センサは正常であると診断する。下限閾値は、センサの出力値の許容範囲の下限値とすることができる。また、上限閾値は、センサの出力値の許容範囲の上限値とすることができる。なお、下限閾値及び上限閾値は、センサが正常であるときの出力値の範囲の下限値及び上限値としてもよい。そして、診断部は、センサの実際の出力値と、下限閾値または上限閾値と、を比較することで、センサの異常診断を実施する。ここで、センサは、排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検知するため、下限閾値及び上限閾値を、センサ近傍の排気中のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを合わせた値に応じて変化させる。すなわち、下限閾値及び上限閾値は、ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度、及び、アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される。このように決定される下限閾値及び上限閾値は、補正前の下限閾値及び上限閾値であって、ＮＯｘとアンモニアとが反応することによるセンサの出力値の低下の影響については考慮されていない。

このため、例えば、センサの出力値が大きくなる異常が生じているにも関わらず、センサの出力値が低下すると、センサの実際の出力値が所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下となり得る。また、センサの出力低下により、センサが正常であるにも関わらず、センサの実際の出力値が下限閾値より小さくなり得る。つまり、ＮＯｘとアンモニアとが反応してセンサの出力値が低下している場合に、補正前の下限閾値及び上限閾値を用いてセンサの異常診断を実施しても、精度が低くなる虞がある。これに対し、下限閾値または上限閾値の少なくとも一方を、センサの出力低下量に基づいて補正する。このように補正をすれば、センサの出力低下量に応じた下限閾値または上限閾値の補正が可能となるため、センサの異常診断の精度を高めることができる。

また、前記診断制御部は、前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方から前記出力低下量を減算することで前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方を補正することができる。

すなわち、センサの出力低下量の分だけ下限閾値または上限閾値を小さくすることにより、排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じて下限閾値または上限閾値を補正することができる。なお、下限閾値または上限閾値に、センサの出力低下量に基づいた補正係数を乗算することにより該下限閾値または上限閾値を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正することができる。

すなわち、下限閾値または上限閾値の少なくとも一方を補正する代わりに、センサの出力値を補正してもよい。センサの出力値を補正する場合には、センサの出力低下に合わせて、センサの出力値が大きくなるように補正する。ここで、センサの実際の出力値は、センサにおいてＮＯｘ及びアンモニアが反応することにより、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの実際の濃度よりも低くなり得る。これに対して、ＮＯｘ及びアンモニアの反応によるセンサの出力低下量に基づいてセンサの出力値が大きくなるように補正すれば、センサの出力値がより正確になるため、センサの異常診断の精度を高めることができる。

また、前記診断制御部は、前記センサの出力値に前記出力低下量を加算することで前記センサの出力値を補正することができる。なお、センサの出力値に、センサの出力低下量に基づいた補正係数を乗算することにより該センサの出力値を補正してもよい。

すなわち、センサの出力低下量の分だけセンサの出力値を大きくすることにより、排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じてセンサ出力値を補正することができる。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断制御部は、前記下限閾値から前記出力低下量を減算することで前記下限閾値を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記上限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断制御部は、前記上限閾値から前記出力低下量を減算することで前記上限閾値を補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正してもよい。

また、前記診断制御部は、前記センサの出力値に前記出力低下量を加算することで前記センサの出力値を補正してもよい。

本発明によれば、センサの異常診断において誤った診断がなされることを抑制することができる。

実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。実施例に係る下流側ＮＯｘセンサの検知部の概略構成を示した図である。ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ濃度（ＳＣＲ出ＮＯｘ）、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニア濃度（ＮＨ_３スリップ）、下流側ＮＯｘセンサの感度（ＮＯｘセンサ感度）の推移を示した図である。アンモニア（ＮＨ_３）濃度と、ＮＯｘ濃度と、下流側ＮＯｘセンサの出力低下量と、の関係を示した図である。温度と、下流側ＮＯｘセンサの出力低下量との関係を示した図である。排気の流速と、下流側ＮＯｘセンサの出力低下量との関係を示した図である。下流側ＮＯｘセンサの出力値の推移を示したタイムチャートである。下流側ＮＯｘセンサの正常時と異常時との下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。下流側ＮＯｘセンサの正常時と異常時との下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。実施例１に係る下流側ＮＯｘセンサの異常診断のフローを示したフローチャートである。実施例２に係る下流側ＮＯｘセンサの異常診断のフローを示したフローチャートである。実施例２に係る下流側ＮＯｘセンサの異常診断のフローを示した他のフローチャートである。下流側ＮＯｘセンサの正常時と異常時との出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示した図である。下流側ＮＯｘセンサの正常時と異常時との出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示した図である。実施例３に係る下流側ＮＯｘセンサの異常診断のフローを示したフローチャートである。実施例４に係る下流側ＮＯｘセンサの異常診断のフローを示したフローチャートである。実施例４に係る下流側ＮＯｘセンサの異常診断のフローを示した他のフローチャートである。

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

（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒３（以下、「ＮＯｘ触媒３」という。）が設けられている。

また、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２には、還元剤を供給する噴射弁４が設けられている。還元剤には、アンモニア（ＮＨ_３）が用いられる。なお、噴射弁４は、アンモニアを噴射してもよく、アンモニアの前駆体である尿素水を噴射してもよい。噴射弁４から噴射された尿素水は、排気の熱またはＮＯｘ触媒３からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒３に吸着する。このアンモニアは、ＮＯｘ触媒３において還元剤として利用される。すなわち、噴射弁４からは、アンモニアに変化する物質、または、アンモニアを供給すればよい。これらは、気体、液体、固体の何れの状態で供給してもよい。なお、本実施例においては噴射弁４が、本発明における供給部に相当する。

さらに、ＮＯｘ触媒３の上流側には、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘを検知する上流側ＮＯｘセンサ７が設けられている。また、ＮＯｘ触媒３の下流側には、ＮＯｘ触媒３から流れ出る排気中のＮＯｘを検知する下流側ＮＯｘセンサ８と、排気温度を検知する温度センサ９と、が設けられている。なお、本実施例においては下流側ＮＯｘセンサ８が、本発明におけるセンサに相当する。なお、下流側ＮＯｘセンサ８よりも下流側に、さらに選択還元型ＮＯｘ触媒を設けることもできる。

また、内燃機関１には、吸気通路５が接続されている。吸気通路５の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル６が設けられている。また、スロットル６よりも上流の吸気通路５には、内燃機関１の吸入空気量を検知するエアフローメータ１５が取り付けられている。

そして、内燃機関１には電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上述した上流側ＮＯｘセンサ７、下流側ＮＯｘセンサ８、温度センサ９、エアフローメータ１５の他、クランクポジションセンサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続され、各センサの出力値がＥＣＵ１０に渡される。

したがって、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の検知に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ１２の検知に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘは上流側ＮＯｘセンサ７によって検知可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒３に浄化される前の排気であり、すなわちＮＯｘ触媒３に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ９若しくはＮＯｘ触媒３よりも上流に設けられた温度センサによって検知される排気温度に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することが可能である。また、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することも可能である。

そして、検知または推定される排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ量としてもよい。）に応じて、ＥＣＵ１０は噴射弁４に指示を出し、ＮＯｘの還元に必要な量の還元剤が排気中に供給される。

また、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて、該下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する。ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、推定される出力値から大きくずれている場合に、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度を推定することで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を推定する。このようにして推定される下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を以下、「推定出力値」と称する。

ここで、下流側ＮＯｘセンサ８は、アンモニアの干渉を受ける。アンモニアは、下流側ＮＯｘセンサ８においてＯ_２と反応してＮＯになるため、ＮＯｘとして検知される。このため、下流側ＮＯｘセンサ８の検知部に流れ込む排気中にアンモニア分子が含まれていると、それをＮＯｘとして検知してしまう。したがって、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが流れ出ると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が大きくなる。例えばＮＯｘ触媒３の温度が上昇すると、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが脱離して、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が大きくなり得る。したがって、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度が高いほど、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値は大きくなる。

ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値と、実際の出力値と、に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する。例えば、実際の出力値が、推定出力値を含む所定の範囲内の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断し、所定の範囲外の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断することができる。所定の範囲は、下流側ＮＯｘセンサ８が正常といえる出力値の範囲である。この所定の範囲の下限値及び上限値を、下限閾値及び上限閾値とする。この下限閾値及び上限閾値は、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値に基づいて設定する。例えば下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値から所定値を減算した値を下限閾値とし、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値に所定値を加算した値を上限閾値としてもよい。

そして、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、下限閾値以上で且つ上限閾値以下の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、下限閾値より小さい場合又は上限閾値よりも大きい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断する。ここで、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であるとは、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が許容範囲外となった場合をいう。すなわち、下限閾値は、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるということのできる出力値の範囲の下限値である。また、上限閾値は、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるということのできる出力値の範囲の上限値である。なお、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断に先立って、ＮＯｘ触媒３や噴射弁４などの他の機器が正常であることを周知の技術により確認しておいてもよい。

また、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値は、排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度によって変わるため、下限閾値及び上限閾値も、排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度によって変わる。下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値と、下限閾値及び上限閾値と、の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。ここでいう下限閾値及び上限閾値は、ＮＯｘとアンモニアとが反応することによる下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下の影響を考慮していない。

ここで、Ｐｔ系の電極が用いられている一般的な下流側ＮＯｘセンサ８では、該電極においてＮＯｘとアンモニアとが反応するため、ＮＯｘ及びアンモニアが減少する。ここで、図２は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の検知部の概略構成を示した図である。下流側ＮＯｘセンサ８は、排気通路２から排気が流入する第一室８１、第一室８１に接続される第二室８２を備えて構成される。第一室８１には、酸素ポンプ（電極）８３が設けられており、第二室８２には、モニタセル（電極）８４が設けられている。第一室８１において、酸素ポンプ８３により排気中の酸素が取り除かれる。また、第一室８１においては、排気中のＮＯ_２がＮＯに還元される。したがって、ＮＯが第二室８２に流入する。そして、第二室８２において、ＮＯをＮ_２とＯ_２に分解し、このときに発生する酸素の量をモニタセル８４により測定する。また、上述のように、アンモニアは、下流側ＮＯxセンサ８においてＯ_２と反応してＮＯになるため、ＮＯxとして検知される。このため、モニタセル８４に流れる電流は、ＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じた値になる。しかし、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが含まれていると、酸素ポンプ８３上でＮＯとアンモニアとが反応してしまう。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、酸素ポンプ８３上において減少した後のＮＯｘ及びアンモニアに応じた値となる。このため、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在すると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、排気中の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを合わせた値よりも低くなる。この現象は、図２に示した構造のセンサに限らず、アンモニアとＮＯｘとが反応し得るセンサにおいて生じ得る。

ここで、図３は、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ濃度（ＳＣＲ出ＮＯｘ）、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニア濃度（ＮＨ_３スリップ）、下流側ＮＯｘセンサ８の感度（ＮＯｘセンサ感度）の推移を示した図である。横軸は、時間である。下流側ＮＯｘセンサ８の感度とは、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、実際のＮＯｘ濃度と実際のアンモニア濃度との合計値で除算した値である。ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ濃度、及びＮＯｘ触媒３から流出するアンモニア濃度が、実際の濃度である。

下流側ＮＯｘセンサ８が、ＮＯｘ及びアンモニアの濃度を正確に検知することができれば、下流側ＮＯｘセンサ８の感度は１となる。しかし、実際には、ＮＯｘ及びアンモニアが存在しているときに、下流側ＮＯｘセンサ８の感度が１よりも小さくなる。すなわち、ＮＯｘとアンモニアとが反応して減少した分だけ、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するため、下流側ＮＯｘセンサ８の感度が低下する。

このため、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが含まれているときに、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すると、下流側ＮＯｘセンサ８の電極におけるＮＯｘ及びアンモニアの減少により、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるにも関わらず、実際の出力値が下限閾値よりも小さくなり、異常であると診断される虞がある。同様に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が実際よりも大きくなる異常が生じている場合であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下により、実際の出力値が上限閾値以下となり、正常であると診断される虞がある。

そこで、ＥＣＵ１０は、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが含まれている場合は、ＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を求める。この出力低下量は、下流側ＮＯｘセンサ８に流入するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の合計値に対応する出力からの低下量である。下流側ＮＯｘセンサ８に流入するＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度と等しいものとすることができる。この出力低下量は、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘ及びアンモニアが反応して減少した分の出力に相当する。そして、この出力低下量に基づいて下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施するときの上限閾値または下限閾値の少なくとも一方を補正する。なお、本実施例では、上限閾値及び下限閾値の両方を補正する場合について説明する。

ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、下流側ＮＯｘセンサ８におけるＮＯｘ及びアンモニアの反応速度と関連している。反応速度は、反応物質の濃度と、下流側ＮＯｘセンサ８の材料などによって決まる係数と、で表すことができる。なお、下流側ＮＯｘセンサ８においてアンモニアと反応するＮＯｘには、もともと排気中に含まれていたＮＯｘと、下流側ＮＯｘセンサ８の酸素ポンプ８３においてアンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、が含まれる。

まず、アンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、アンモニアと、の反応について説明する。アンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、アンモニアとが反応することによる下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、アンモニアがＮＯｘへ酸化される速度と、このＮＯｘが他のアンモニアにより還元される速度と、に関連している。そして、アンモニア濃度が高いほど、アンモニアの酸化速度が高くなる。このため、アンモニアが酸化されるときの酸化速度は以下の式で表すことができる。
酸化速度＝ｋ１［ＮＨ_３］・・・（式１）
なお、ｋ１は、係数でありセンサの材料などによって決まる値である。また、［ＮＨ_３］はアンモニアの濃度を示している。

また、ＮＯｘの還元速度が高いほど、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。そして、ＮＯｘまたはアンモニアの濃度が高いほど、アンモニアによりＮＯｘが還元され易くなるので、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。

すなわち、アンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、アンモニアとが反応するときの還元速度は、以下の式で表すことができる。
還元速度＝ｋ２（ｋ１［ＮＨ_３］×［ＮＨ_３］）・・・（式２）
ｋ２は係数でありセンサの材料などによって決まる値である。

次に、もともと排気中に含まれていたＮＯｘ（すなわち、ＮＯｘ触媒３から流出したＮＯｘ）と、アンモニアと、の反応について説明する。もともと排気中に含まれていたＮＯｘが、アンモニアにより還元される場合には、ＮＯｘ濃度が高いほど、また、アンモニア濃度が高いほど、反応速度が高くなるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。このため、もともと排気中に含まれていたＮＯｘが、アンモニアにより還元されるときの還元速度は、以下の式で表すことができる。
還元速度＝ｋ３［ＮＯｘ］×［ＮＨ_３］・・・（式３）
なお、ｋ３は係数でありセンサの材料などによって決まる値である。また、［ＮＯｘ］はＮＯｘの濃度を示している。

そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、ｋ１、ｋ２、ｋ３、［ＮＯｘ］、［ＮＨ_３］に関連する値として、以下の式で表すことができる。
出力低下量＝Ｆ（ｋ１、ｋ２、ｋ３、［ＮＯｘ］、［ＮＨ_３］）・・・（式４）
ｋ１、ｋ２、ｋ３は、予め求めておくことができるため、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を算出することができる。この関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。

図４は、アンモニア（ＮＨ_３）濃度と、ＮＯｘ濃度と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量と、の関係を示した図である。ＮＯｘ濃度が高いほど、また、アンモニア濃度が高いほど、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。例えば、図４に示した関係を予め実験またはシミュレーションにより求めておいてマップ化しＥＣＵ１０に記憶させておけば、走行時にＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を算出することができる。

ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＥＣＵ１０により推定される。例えば、内燃機関１の運転状態と、内燃機関１からの排気中のＮＯｘ濃度と、には関連があるため、内燃機関１の運転状態に基づいて、該内燃機関１からの排気中のＮＯｘ濃度、すなわち、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度を推定することができる。また、ＮＯｘ触媒３が正常である場合には、該ＮＯｘ触媒３でＮＯｘが浄化されることによるＮＯｘ濃度の低下量を推定することもできる。例えば、ＮＯｘ触媒３のＮＯｘ浄化率を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、該ＮＯｘ浄化率に基づいて、ＮＯｘ濃度の低下量を算出することができる。なお、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒３の温度、及び、ＮＯｘ触媒３を通過する排気の流速によっても変わるため、これらの影響を考慮して、ＮＯｘ浄化率を設定してもよい。これらの関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めておくことができる。このように、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度を推定することができる。

また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度は、噴射弁４から噴射されるアンモニア量、排気の温度、ＮＯｘ浄化率によって変化する。例えば、噴射弁４から噴射されるアンモニア量が多いほど、排気の温度が高いほど、ＮＯｘ触媒３のＮＯｘ浄化率が低いほど、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度が高くなる。したがって、これらの関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度を、推定することができる。

なお、ｋ１、ｋ２、ｋ３は、夫々、実験またはシミュレーション等により求めることができる。ｋ１、ｋ２、ｋ３は、一定の値としてもよい。また、ｋ１、ｋ２、ｋ３を、排気の温度、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子の温度、排気の流速（排気の流量としてもよい）などに応じて補正してもよい。

ここで、図５は、温度と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量との関係を示した図である。温度は、下流側ＮＯｘセンサ８を通過する排気の温度、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の排気の温度、又は、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子の温度とすることができる。

下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、温度をＴとすると、一般的には「ｅｘｐ（−Ｅ／Ｔ）」に比例する値となる。すなわち、温度が高くなるほど、ＮＯｘとアンモニアとの反応が活発になるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は大きくなる。ただし、温度が高くなるほど、温度の上昇に対する下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の上昇の度合いは小さくなる。

したがって、「ｅｘｐ（−Ｅ／Ｔ）」に比例するように、ｋ１、ｋ２、ｋ３を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正すれば、温度に応じた補正が可能となる。

例えば、温度に対する下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておけば、温度から下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を求めることができる。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に係数を乗算することで、温度に応じた補正が可能となる。また、温度と、ｋ１、ｋ２、ｋ３との関係を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておいてもよい。

また、図６は、排気の流速と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量との関係を示した図である。排気の流速は、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子内の排気の流速である。ただし、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子内の排気の流速が、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の排気の流速と相関関係にある場合には、図６の排気の流速は、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の排気の流速としてもよい。

ここで、排気の流速によって、排気がセンサ素子に接する時間が変わるため、ＮＯｘ及びアンモニアが反応可能な時間も変わる。そして、ＮＯｘ及びアンモニアの反応時間が短くなるほど、ＮＯｘ及びアンモニアの減少量が小さくなる。すなわち、排気の流速が速くなるほど、反応時間が短くなるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さくなる。

したがって、図６に示した関係となるように、ｋ１、ｋ２、ｋ３を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正すれば、排気の流速に応じた補正が可能となる。

例えば、排気の流速に対する下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておけば、排気の流速から下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を求めることができる。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に係数を乗算することで、排気の流速に応じた補正が可能となる。また、排気の流速と、ｋ１、ｋ２、ｋ３との関係を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておいてもよい。また、排気の流速は、エアフローメータ１５により検知される吸入空気量に基づいて求めることができる。

このようにして下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を求めることができる。そして、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施するときの下限閾値及び上限閾値を補正する。

ここで、図７は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の推移を示したタイムチャートである。実線は下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値であり、破線は下流側ＮＯｘセンサ８の正常時の実際の出力値であり、一点鎖線は下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が実際よりも大きくなる異常が生じている場合の実際の出力値であり、二点鎖線は下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が実際よりも小さくなる異常が生じている場合の実際の出力値である。

図７に示すように、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であっても、ＮＯｘとアンモニアとが反応することにより出力値が低下するので、推定出力値よりも実際の出力値が小さくなる。また、下流側ＮＯｘセンサ８が異常の場合には、実際の出力値が推定出力値から大きくずれる。このため、推定出力値からのずれが比較的大きくなると、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断している。

図８は、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時と異常時との下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を示した図である。図８における異常時は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が推定出力値よりも小さくなる異常が生じている場合を示している。実線は、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値を示している。すなわち、実線は、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の実際のＮＯｘ及びアンモニアの濃度を示している。なお、実線は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度としてもよい。また、破線は、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を示しており、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値を示している。また、一点鎖線は、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値を示している。下流側ＮＯｘセンサ８が正常であれば、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値は、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値に等しい。

図８における「ＮＨ_３」は、アンモニアによる出力増加分であり、排気中のアンモニア濃度を示している。また、「ＮＯｘ」は、ＮＯｘによる出力増加分であり、排気中のＮＯｘ濃度を示している。

図８において、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時及び異常時の何れにおいても、出力値が推定出力値よりも小さくなっている。また、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値は、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値よりも小さくなっている。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時には、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力値の低下が起こっている。また、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時には、異常による出力値の低下と、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力値の低下と、が起こっている。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値と、実際の出力値との差は、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時よりも異常時の方が大きい。

図８において、Ａは補正前の下限閾値を示し、Ｂは補正後の下限閾値を示している。なお、補正前の下限閾値Ａは、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値よりも小さな値である。補正後の下限閾値Ｂは、補正前の下限閾値Ａから下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算した値に相当する。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量だけ、下限閾値をずらしている。下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、下限閾値以上であれば、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断され、下限閾値よりも小さければ、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断される。

下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値、及び、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値は、補正前の下限閾値Ａよりも大きい。しかし、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時の実際の出力値は、補正前の下限閾値Ａよりも小さくなってしまう。このような状態で下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すると、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるにも関わらず、異常であると診断されてしまう。

一方、補正後の下限閾値Ｂでは、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であれば、実際の出力値が補正後の下限閾値Ｂよりも大きくなる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるにも関わらず、異常であると診断されてしまうことを抑制できる。また、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であっても、ＮＯｘとアンモニアとの反応により実際の出力値が低下するため、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時における実際の出力値が、補正後の下限閾値Ｂよりも大きくなることもない。

このように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を、下限閾値の補正量とすることができる。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて下限閾値を下げることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度を高めることができる。なお、補正後の下限閾値Ｂは、補正前の下限閾値Ａと、出力低下量と、に基づいて算出すればよく、補正前の下限閾値Ａから出力低下量を減算した値に限らない。例えば、出力低下量に所定の係数を乗算し、この値を補正前の下限閾値Ａから減算して、補正後の下限閾値Ｂとしてもよい。

なお、補正前の下限閾値Ａは、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転数及び機関負荷）と関連しているため、内燃機関１の運転状態と、補正前の下限閾値Ａと、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＮＯｘ触媒３の温度、及び、ＮＯｘ触媒３を通過する排気の流速によっても変わるため、これらの影響を考慮して、補正前の下限閾値Ａを設定してもよい。

また、図９は、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時と異常時との下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を示した図である。図９における異常時は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が推定出力値よりも大きくなる異常が生じている場合を示している。実線は、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値を示している。すなわち、実線は、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の実際のＮＯｘ及びアンモニアの濃度を示している。なお、実線、破線、一点鎖線は、図８と同じ意味で用いている。

図９における「ＮＨ_３」は、アンモニアによる出力増加分であり、排気中のアンモニア濃度を示している。また、「ＮＯｘ」は、ＮＯｘによる出力増加分であり、排気中のＮＯｘ濃度を示している。

図９において、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時には、出力値が推定出力値よりも小さくなっている。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時には、出力値が推定出力値よりも大きくなっている。また、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値は、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値よりも小さくなっている。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時には、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力値の低下が起こっている。また、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時には、異常による出力値の増加と、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力値の低下とが起こっている。

図９において、Ｃは補正前の上限閾値を示し、Ｄは補正後の上限閾値を示している。なお、補正前の上限閾値Ｃは、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値よりも大きな値である。そして、補正後の上限閾値Ｄは、補正前の上限閾値Ｃから下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算した値に相当する。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量だけ、上限閾値をずらしている。下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、上限閾値以下であれば、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断され、上限閾値よりも大きければ、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断される。

下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値、及び、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時における実際の出力値は、補正前の上限閾値Ｃよりも小さい。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると正しく診断することができる。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時では、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値は、補正前の上限閾値Ｃよりも大きい。しかし、下流側ＮＯｘセンサ８が異常である場合の実際の出力値は、ＮＯｘとアンモニアとの反応により低下するため、補正前の上限閾値Ｃよりも小さくなり得る。このような状態で下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すると、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であるにも関わらず、正常であると診断されてしまう。

一方、補正後の上限閾値Ｄでは、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であれば、実際の出力値が補正後の上限閾値Ｄよりも大きくなる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であるにも関わらず、正常であると診断されてしまうことを抑制できる。

このように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を、上限閾値の補正量とすることができる。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて上限閾値を下げることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度を高めることができる。なお、補正後の上限閾値Ｄは、補正前の上限閾値Ｃと、出力低下量と、に基づいて算出すればよく、補正前の上限閾値Ｃから出力低下量を減算した値に限らない。例えば、出力低下量に所定の係数を乗算し、この値を補正前の上限閾値Ｃから減算して、補正後の上限閾値Ｄとしてもよい。

なお、補正前の上限閾値Ｃは、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転数及び機関負荷）と関連しているため、内燃機関１の運転状態と、補正前の上限閾値Ｃと、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＮＯｘ触媒３の温度、及び、ＮＯｘ触媒３を通過する排気の流速によっても変わるため、これらの影響を考慮して、補正前の上限閾値Ｃを設定してもよい。

図１０は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。

ステップＳ１０１では、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断が正確に実施可能な状態であるか否か判定される。例えば、ＮＯｘ触媒３が正常であればＮＯｘの浄化率が高くなる状態であり、且つ、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘ及びアンモニアが検知される状態であることを前提条件とする。例えば、ＮＯｘ触媒３が活性している場合、下流側ＮＯｘセンサ８が活性している場合、内燃機関１の暖機が完了している場合、の何れにも該当する場合に、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する前提条件が成立していると判定される。ＮＯｘ触媒３の温度は、温度センサ９により検知することができる。また、下流側ＮＯｘセンサ８が活性しているか否かは、公知の技術を用いることができる。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０２では、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度が推定される。このＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、内燃機関１の運転状態などに基づいて得られる値である。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ濃度推定部及びアンモニア濃度推定部に相当する。

ステップＳ１０３では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が算出される。この出力低下量は、ステップＳ１０２で推定されるＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、上記式４により算出される。

なお、式４、及び、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における算出部に相当する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断時に用いる下限閾値及び上限閾値が補正される。補正前の下限閾値Ａ及び上限閾値Ｃは、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、補正前の下限閾値Ａから、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算することで、補正後の下限閾値Ｂを算出することができる。また、補正前の上限閾値Ｃから、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算することで、補正後の上限閾値Ｄを算出することができる。

ステップＳ１０５では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が補正後の下限閾値Ｂ以上で且つ補正後の上限閾値Ｄ以下であるか否か判定される。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断が実施される。ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、下流側ＮＯｘセンサ８は正常であると診断される。一方、ステップＳ１０５で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、下流側ＮＯｘセンサ８は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。

一方、ステップＳ１０８では、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断に適した状態ではないため、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断が禁止される。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断は実施されない。異常診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込むが、この出力値を用いて異常診断を実施しないことを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて異常診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込まないことを含む。

なお、上記説明では、下限閾値及び上限閾値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量だけ下げることにより補正しているが、これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、出力低下量だけ増加させることで補正してもよい。そして、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、補正前の下限閾値Ａ以上で且つ補正前の上限閾値Ｃ以下の場合に、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断してもよい。また、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、補正前の下限閾値Ａよりも小さい場合、または、補正前の上限閾値Ｃよりも大きい場合に、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断してもよい。このような場合には、上記ステップＳ１０４では、閾値を補正する代わりに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正する。また、ステップＳ１０５では、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値と、補正前の下限閾値Ａ及び上限閾値Ｃとを比較すればよい。

また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、温度または排気の流速に応じて決定される補正係数を用いて補正する場合がある。このような場合には、下限閾値または上限閾値を補正する代わりに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の補正係数を補正してもよい。

なお、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断は、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが流れ出るような状況であっても実施可能である。したがって、ＮＯｘ触媒３に還元剤を供給している場合であっても、異常診断を実施することができる。また、ＮＯｘ触媒３の温度が上昇すると、該ＮＯｘ触媒３に吸着されていたアンモニアがＮＯｘ触媒３から脱離し、ＮＯｘ触媒３から流出することがある。このような場合であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施することができる。

また、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断は、排気中にアンモニアが存在しない場合にも用いることができる。この場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の低下がないものとして考える。

なお、上記説明では、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、下限閾値以上で且つ上限閾値以下の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、下限閾値より小さい場合又は上限閾値よりも大きい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断している。これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、下限閾値以上場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、下限閾値より小さい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断してもよい。すなわち、上限閾値を設定しなくてもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、上限閾値よりも大きい場合であっても下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断してもよい。下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下する異常のみを診断したい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値と、下限閾値とを比較すれば足りる。この場合、下限閾値から出力低下量を減算することで、下限閾値を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に出力低下量を加算することで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正する。

同様に、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、上限閾値以下の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、上限閾値よりも大きい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断してもよい。すなわち、下限閾値を設定しなくてもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が、下限閾値よりも小さい場合であっても下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断してもよい。下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が増加する異常のみを診断したい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値と、上限閾値とを比較すれば足りる。この場合、上限閾値から出力低下量を減算することで、上限閾値を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に出力低下量を加算することで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正する。

なお、本実施例においては、下限閾値及び上限閾値から、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算して、下限閾値及び上限閾値を補正しているが、これに代えて、下限閾値及び上限閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正係数を乗算することで下限閾値及び上限閾値を補正してもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正する場合にも、補正係数を乗算することにより補正を行ってもよい。

以上説明したように、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応することで、該下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下することを考慮して下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施することで、異常診断の精度を向上させることができる。

（実施例２）
実施例１では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じて下限閾値及び上限閾値を補正して下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施した。一方、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施するか否かを判定する。

ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値と、下限閾値及び上限閾値と、を比較して下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなるほど、下限閾値及び上限閾値が小さくなる。例えば、下限閾値が小さくなりすぎると、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であっても、出力値が下限閾値よりも大きくなり得る。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であっても、正常であると診断される虞がある。一方、上限閾値が小さくなりすぎると、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であっても、出力値が上限閾値よりも大きくなり得る。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であっても、異常であると診断される虞がある。

ところで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、実際の濃度に対応する値と近い値になるため、下限閾値及び上限閾値を補正する必要がない。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなると、上記の通り診断の精度が低下する。そこで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が所定量以下である場合に限り、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すれば、異常診断の精度低下を抑制できる。所定量は、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度が許容範囲内となる場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の上限値である。この所定量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておいてもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が所定量よりも大きな場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の診断を禁止することにより、誤診断を抑制することができる。

図１１は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、前記ルーチンと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本ルーチンでは、前記ルーチンのステップＳ１０４に代わり、ステップＳ２０１が実施される。

すなわち、本実施例では、ステップＳ１０３の後に、ステップＳ２０１が処理される。ステップＳ２０１では、ステップＳ１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が、所定量以下であるか否か判定される。所定量は、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度が許容範囲内となる場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の上限値である。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ２０２では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、補正前の下限閾値Ａ以上で且つ補正前の上限閾値Ｃ以下であるか否か判定される。即ち、ＮＯｘ触媒３の診断が実施される。本ステップでは、補正を行っていない下限閾値及び上限閾値に基づいた判定が行われる。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、ＮＯｘ触媒３は正常であると診断される。一方、ステップＳ２０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、ＮＯｘ触媒３は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ２０１，Ｓ１０８を処理するＥＣＵが、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ２０２，Ｓ１０６，Ｓ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。

なお、本実施例では、前記ルーチンのステップＳ１０４を併せて実施してもよい。図１２は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断のフローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、前記ルーチンと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本ルーチンでは、前記ルーチンのステップＳ２０１の処理の後に、ステップＳ１０４が処理される。すなわち、ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。このような場合には、ステップＳ２０１，Ｓ１０４，Ｓ１０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。

以上説明したように、本実施例によれば、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応することによる該下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さいときに限り下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施することで、異常診断の精度を向上させることができる。

（実施例３）
上記実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値と、下限閾値または上限閾値と、を比較することで、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施しているが、以下の実施例では、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化率と、ＮＯｘ浄化率の下限閾値または上限閾値と、を比較することで、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する。

ここで、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、ＮＯｘ触媒３において浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度の比である。ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度を減算した値が、ＮＯｘ触媒３において浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度である。そして、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度は、上流側ＮＯｘセンサ７に基づいて検知するか、内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度は、下流側ＮＯｘセンサ８に基づいて検知する。したがって、算出されるＮＯｘ浄化率も、排気中のアンモニアの影響を受ける。

ＥＣＵ１０は、推定されるＮＯｘ浄化率（推定ＮＯｘ浄化率）と、実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する。例えば、算出されるＮＯｘ浄化率が、推定ＮＯｘ浄化率を含む所定の範囲内の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断し、所定の範囲外の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断することができる。所定の範囲は、下流側ＮＯｘセンサ８が正常といえる出力値の範囲である。この所定の範囲の下限値及び上限値を、下限閾値及び上限閾値とする。この下限閾値及び上限閾値は、推定ＮＯｘ浄化率に基づいて設定する。また、下限閾値及び上限閾値は、予め実験またはシミュレーション等により求めることもできる。なお、推定ＮＯｘ浄化率は下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値に基づいて設定してもよい。また、ＮＯｘ触媒３が正常であることを公知の技術により確認し、該ＮＯｘ触媒３が正常であるときのＮＯｘ浄化率に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施してもよい。また、ＮＯｘ触媒３の劣化の度合いに応じてＮＯｘ浄化率の所定の範囲を決定してもよい。また、ＮＯｘ触媒３が劣化しておらず正常であり、実際のＮＯｘ浄化率が１００％近傍になるときに、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施してもよい。また、例えば推定ＮＯｘ浄化率から所定値を減算した値を下限閾値とし、推定ＮＯｘ浄化率に所定値を加算した値を上限閾値としてもよい。

そして、算出されるＮＯｘ浄化率が、下限閾値以上で且つ上限閾値以下の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、下限閾値より小さい場合又は上限閾値よりも大きい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断する。

ここで、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが含まれているときに、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下により、ＮＯｘ浄化率が見かけ上、上昇するため、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるにも関わらず、実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が上限閾値よりも大きくなり、異常であると診断される虞がある。同様に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が実際よりも大きくなる異常が生じている場合であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下により、実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が下限閾値以上となり、正常であると診断される虞がある。

そこで、ＥＣＵ１０は、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが含まれている場合は、ＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を求め、該出力低下量に基づいて下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施するときの下限閾値または上限閾値の少なくとも一方を補正する。なお、本実施例では、上限閾値及び下限閾値の両方を補正する場合について説明する。

ＮＯｘとアンモニアとが反応することで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、実際のＮＯｘ浄化率よりも高くなる。したがって、ＮＯｘ及びアンモニアの影響によりＮＯｘ浄化率が高くなった分だけ、上限閾値及び下限閾値が大きくなるように補正するか、または、ＮＯｘ浄化率が小さくなるように補正することで、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度を向上させることができる。

図１３は、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時と異常時との出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示した図である。図１３における異常時は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が推定出力値よりも小さくなり、算出されるＮＯｘ浄化率が推定ＮＯｘ浄化率よりも高くなる異常が生じている場合を示している。実線は、下流側ＮＯｘセンサ８の推定出力値に基づいて算出される推定ＮＯｘ浄化率を示している。すなわち、実線は、実際のＮＯｘ浄化率を示している。なお、実線は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率としてもよい。また、破線は、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示しており、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示している。また、一点鎖線は、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示している。下流側ＮＯｘセンサ８が正常であれば、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合のＮＯｘ浄化率は、推定ＮＯｘ浄化率に等しい。

図１３において、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時及び異常時の何れにおいても、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が推定ＮＯｘ浄化率よりも大きくなっている。また、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合のＮＯｘ浄化率よりも大きくなっている。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時には、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力値の低下が起こっているため、該出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が上昇する。また、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時には、異常によるＮＯｘ浄化率の上昇と、ＮＯｘとアンモニアとの反応によるＮＯｘ浄化率の上昇と、が起こっている。そして、推定ＮＯｘ浄化率と、実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率との差は、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時よりも異常時の方が大きい。

図１３において、ＣＣは補正前の上限閾値を示し、ＤＤは補正後の上限閾値を示している。なお、補正前の上限閾値ＣＣは、推定ＮＯｘ浄化率よりも大きな値である。補正後の上限閾値ＤＤは、補正前の上限閾値ＣＣに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算した値に相当する。なお、ＮＯｘ浄化率の上昇量は、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の比である。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量だけ、上限閾値をずらしている。下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、上限閾値以下であれば、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断され、上限閾値よりも大きければ、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断される。

推定ＮＯｘ浄化率、及び、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、補正前の上限閾値ＣＣよりも小さい。しかし、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、補正前の上限閾値ＣＣよりも大きくなってしまう。このような状態で下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すると、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるにも関わらず、異常であると診断されてしまう。

一方、補正後の上限閾値ＤＤでは、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であれば、実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、補正後の上限閾値ＤＤよりも小さくなる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であるにも関わらず、異常であると診断されてしまうことを抑制できる。また、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であっても、ＮＯｘとアンモニアとの反応により実際の出力値が低下するために、算出されるＮＯｘ浄化率が上昇するので、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時における実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、補正後の上限閾値ＤＤよりも小さくなることもない。

このように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を、上限閾値の補正量とすることができる。そして、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいて上限閾値を上げることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度を高めることができる。なお、補正後の上限閾値ＤＤは、補正前の上限閾値ＣＣと、出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、に基づいて算出すればよく、補正前の上限閾値ＣＣにＮＯｘ浄化率の上昇量を加算した値に限らない。例えば、ＮＯｘ浄化率の上昇量に所定の係数を乗算し、この値を補正前の上限閾値ＣＣに加算して、補正後の上限閾値ＤＤとしてもよい。

なお、補正前の上限閾値ＣＣは、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転数及び機関負荷）と関連しているため、内燃機関１の運転状態と、補正前の上限閾値ＣＣと、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＮＯｘ触媒３の温度、及び、ＮＯｘ触媒３を通過する排気の流速によっても変わるため、これらの影響を考慮して、補正前の上限閾値ＣＣを設定してもよい。

また、図１４は、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時と異常時との出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示した図である。図１４における異常時は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が推定ＮＯｘ浄化率よりも大きくなり、算出されるＮＯｘ浄化率が低くなる異常が生じている場合を示している。なお、実線、破線、一点鎖線は、図１３と同じ意味で用いている。

図１４において、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時には、出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が推定ＮＯｘ浄化率よりも大きくなっている。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時には、出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が推定ＮＯｘ浄化率よりも小さくなっている。また、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率よりも大きくなっている。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時には、ＮＯｘとアンモニアとの反応による出力値の低下が起こっているため、該出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が上昇する。また、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時には、異常によるＮＯｘ浄化率の低下と、ＮＯｘとアンモニアとの反応によるＮＯｘ浄化率の上昇とが起こっている。

図１４において、ＡＡは補正前の下限閾値を示し、ＢＢは補正後の下限閾値を示している。なお、補正前の下限閾値ＡＡは、推定ＮＯｘ浄化率よりも大きな値である。そして、補正後の下限閾値ＢＢは、補正前の下限閾値ＡＡに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算した値に相当する。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量だけ、下限閾値をずらしている。下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、下限閾値以上であれば、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断され、下限閾値よりも小さければ、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断される。

推定ＮＯｘ浄化率、及び、下流側ＮＯｘセンサ８の正常時における実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、補正前の下限閾値ＡＡよりも大きい。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると正しく診断することができる。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の異常時では、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとの反応による出力低下が無かったと仮定した場合の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、補正前の下限閾値ＡＡよりも小さい。しかし、下流側ＮＯｘセンサ８が異常である場合の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘとアンモニアとの反応により上昇するため、補正前の下限閾値ＡＡよりも大きくなり得る。このような状態で下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すると、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であるにも関わらず、正常であると診断されてしまう。

一方、補正後の下限閾値ＢＢでは、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であれば、実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、補正後の下限閾値ＢＢよりも小さくなる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であるにも関わらず、正常であると診断されてしまうことを抑制できる。

このように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を、下限閾値の補正量とすることができる。そして、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいて下限閾値を上げることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度を高めることができる。なお、補正後の下限閾値ＢＢは、補正前の下限閾値ＡＡと、出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、に基づいて算出すればよく、補正前の下限閾値ＡＡにＮＯｘ浄化率の上昇量を加算した値に限らない。例えば、ＮＯｘ浄化率の上昇量に所定の係数を乗算し、この値を補正前の下限閾値ＡＡに加算して、補正後の下限閾値ＢＢとしてもよい。

なお、補正前の下限閾値ＡＡは、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転数及び機関負荷）と関連しているため、内燃機関１の運転状態と、補正前の下限閾値ＡＡと、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＮＯｘ触媒３の温度、及び、ＮＯｘ触媒３を通過する排気の流速によっても変わるため、これらの影響を考慮して、補正前の下限閾値ＡＡを設定してもよい。

図１５は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。

ステップＳ１１０１では、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断が正確に実施可能な状態であるか否か判定される。例えば、ＮＯｘ触媒３が正常であればＮＯｘの浄化率が高くなる状態であり、且つ、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘ及びアンモニアが検知される状態であることを前提条件とする。例えば、ＮＯｘ触媒３が活性している場合、下流側ＮＯｘセンサ８が活性している場合、内燃機関１の暖機が完了している場合、の何れにも該当する場合に、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する前提条件が成立していると判定される。ＮＯｘ触媒３の温度は、温度センサ９により検知することができる。また、下流側ＮＯｘセンサ８が活性しているか否かは、公知の技術を用いることができる。ステップＳ１１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０８へ進む。

ステップＳ１１０２では、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度が推定される。このＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、内燃機関１の運転状態などに基づいて得られる値である。なお、本実施例においてはステップＳ１１０２を処理するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ濃度推定部及びアンモニア濃度推定部に相当する。

ステップＳ１１０３では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が算出される。この出力低下量は、ステップＳ１１０２で推定されるＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、上記式４により算出される。

なお、式４、及び、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１１０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における算出部に相当する。

ステップＳ１１０４では、ステップＳ１１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断時に用いる下限閾値及び上限閾値が補正される。補正前の下限閾値ＡＡ及び上限閾値ＣＣは、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、補正前の下限閾値ＡＡに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで、補正後の下限閾値ＢＢを算出することができる。また、補正前の上限閾値ＣＣに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで、補正後の上限閾値ＤＤを算出することができる。

ステップＳ１１０５では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が補正後の下限閾値ＢＢ以上で且つ補正後の上限閾値ＤＤ以下であるか否か判定される。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断が実施される。ステップＳ１１０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０６へ進んで、下流側ＮＯｘセンサ８は正常であると診断される。一方、ステップＳ１１０５で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０７へ進んで、下流側ＮＯｘセンサ８は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１１０５，Ｓ１１０６，Ｓ１１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。

一方、ステップＳ１１０８では、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断に適した状態ではないため、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断が禁止される。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断は実施されない。異常診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込むが、この出力値を用いて異常診断を実施しないことを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて異常診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、異常診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込まないことを含む。

なお、上記説明では、下限閾値及び上限閾値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量だけ上げることにより補正しているが、これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を、ＮＯｘ浄化率の上昇量だけ減少させることで補正してもよい。そして、補正後のＮＯｘ浄化率が、補正前の下限閾値ＡＡ以上で且つ補正前の上限閾値ＣＣ以下の場合に、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断してもよい。また、補正後のＮＯｘ浄化率が、補正前の下限閾値ＡＡよりも小さい場合、または、補正前の上限閾値ＣＣよりも大きい場合に、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断してもよい。このような場合には、上記ステップＳ１１０４では、閾値を補正する代わりに、ＮＯｘ浄化率を補正する。また、ステップＳ１１０５では、補正後のＮＯｘ浄化率と、補正前の下限閾値ＡＡ及び補正前の上限閾値ＣＣとを比較すればよい。

なお、上記説明では、ＮＯｘ浄化率が、下限閾値以上で且つ上限閾値以下の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、下限閾値より小さい場合又は上限閾値よりも大きい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断している。これに代えて、ＮＯｘ浄化率が、下限閾値以上場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、下限閾値より小さい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断してもよい。すなわち、上限閾値を設定しなくてもよい。また、ＮＯｘ浄化率が、上限閾値よりも大きい場合であっても下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断してもよい。下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が増加する異常のみを診断したい場合には、ＮＯｘ浄化率と、下限閾値とを比較すれば足りる。この場合、下限閾値にＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで、下限閾値を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率から、ＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで、ＮＯｘ浄化率を補正する。

同様に、ＮＯｘ浄化率が、上限閾値以下の場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であり、上限閾値よりも大きい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であると診断してもよい。すなわち、下限閾値を設定しなくてもよい。また、ＮＯｘ浄化率が、下限閾値よりも小さい場合であっても下流側ＮＯｘセンサ８が正常であると診断してもよい。下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が減少する異常のみを診断したい場合には、ＮＯｘ浄化率と、上限閾値とを比較すれば足りる。この場合、上限閾値にＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで、上限閾値を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率から、ＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで、ＮＯｘ浄化率を補正する。

なお、本実施例においては、下限閾値及び上限閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を加算して、下限閾値及び上限閾値を補正しているが、これに代えて、下限閾値及び上限閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正係数を乗算することで下限閾値及び上限閾値を補正してもよい。また、ＮＯｘ浄化率を補正する場合にも、補正係数を乗算することにより補正を行ってもよい。

（実施例４）
実施例３では、ＮＯｘ浄化率の上昇量に応じて下限閾値及び上限閾値を補正して下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施した。一方、本実施例では、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施するか否かを判定する。

ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、下限閾値及び上限閾値と、を比較して下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施する場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなるほど、ＮＯｘ浄化率の上昇量が大きくなり、下限閾値及び上限閾値が大きくなる。例えば、上限閾値が大きくなりすぎると、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であっても、ＮＯｘ浄化率が上限閾値よりも小さくなり得る。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８が異常であっても、正常であると診断される虞がある。一方、下限閾値が大きくなりすぎると、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であっても、ＮＯｘ浄化率が下限閾値よりも小さくなり得る。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８が正常であっても、異常であると診断される虞がある。

ところで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、実際の濃度に対応する値と近い値になるため、下限閾値及び上限閾値を補正する必要がない。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなると、上記の通り診断の精度が低下する。そこで、ＮＯｘ浄化率の上昇量が所定量以下である場合に限り、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断を実施すれば、異常診断の精度低下を抑制できる。所定量は、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度が許容範囲内となる場合のＮＯｘ浄化率の上昇量の上限値である。この所定量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておいてもよい。また、ＮＯｘ浄化率の上昇量が所定量よりも大きな場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の診断を禁止することにより、誤診断を抑制することができる。

図１６は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、前記ルーチンと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本ルーチンでは、前記ルーチンのステップＳ１１０４に代わり、ステップＳ１２０１が実施される。

すなわち、本実施例では、ステップＳ１１０３の後に、ステップＳ１２０１が処理される。ステップＳ１２０１では、ステップＳ１１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、所定量以下であるか否か判定される。所定量は、下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断の精度が許容範囲内となる場合のＮＯｘ浄化率の上昇量の上限値である。ステップＳ１２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０８へ進む。

ステップＳ１２０２では、ＮＯｘ浄化率が、補正前の下限閾値ＡＡ以上で且つ補正前の上限閾値ＣＣ以下であるか否か判定される。即ち、ＮＯｘ触媒３の診断が実施される。本ステップでは、補正を行っていない下限閾値ＡＡ及び上限閾値ＣＣに基づいた判定が行われる。ステップＳ１２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０６へ進んで、ＮＯｘ触媒３は正常であると診断される。一方、ステップＳ１２０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０７へ進んで、ＮＯｘ触媒３は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１２０１，Ｓ１１０８を処理するＥＣＵが、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１２０２，Ｓ１１０６，Ｓ１１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。

なお、本実施例では、前記ルーチンのステップＳ１１０４を併せて実施してもよい。図１７は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の異常診断のフローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、前記ルーチンと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本ルーチンでは、前記ルーチンのステップＳ１２０１の処理の後に、ステップＳ１１０４が処理される。すなわち、ステップＳ１２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０８へ進む。このような場合には、ステップＳ１２０１，Ｓ１１０４，Ｓ１１０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１１０５，Ｓ１１０６，Ｓ１１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。

１内燃機関
２排気通路
３選択還元型ＮＯｘ触媒
４噴射弁
５吸気通路
６スロットル
７上流側ＮＯｘセンサ
８下流側ＮＯｘセンサ
９温度センサ
１０ＥＣＵ
１１クランクポジションセンサ
１２アクセル開度センサ
１５エアフローメータ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側で、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する供給部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検知するとともに、ＮＯｘとアンモニアとが反応するセンサと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置におけるセンサの異常診断装置において、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のアンモニア濃度を推定するアンモニア濃度推定部と、
前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度と、前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度と、に基づいて、前記センサにおいてＮＯｘとアンモニアとが反応することによる前記センサの出力低下量を算出する算出部と、
前記センサの出力値に基づいて前記センサの診断を実施する診断部と、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて、前記診断部における診断を制御する診断制御部と、
を備えるセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、所定量以下の場合には、前記センサの異常診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記センサの異常診断を実施しない
請求項１に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値または前記上限閾値の少なくとも一方を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方を補正する請求項３に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率から、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで前記ＮＯｘ浄化率を補正する請求項５に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の上限閾値より大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記上限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記上限閾値に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで前記上限閾値を補正する請求項７に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記下限閾値に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで前記下限閾値を補正する請求項９に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の上限閾値より大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、前記所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率から、前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで前記センサの出力値を補正する請求項１１または１２に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、所定量以下の場合には、前記センサの異常診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記センサの異常診断を実施しない
請求項１に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値または前記上限閾値の少なくとも一方を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または１４に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方から前記出力低下量を減算することで前記下限閾値又は前記上限閾値の少なくとも一方を補正する請求項１５に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上で且つ所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合、または、前記所定の上限値閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または１４に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記センサの出力値に前記出力低下量を加算することで前記センサの出力値を補正する請求項１７に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記下限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または１４に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記下限閾値から前記出力低下量を減算することで前記下限閾値を補正する請求項１９に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて決定される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の上限閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記上限閾値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または１４に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記上限閾値から前記出力低下量を減算することで前記上限閾値を補正する請求項２１に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の下限閾値以上の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の下限閾値より小さい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または１４に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断部は、
前記センサの出力値が、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度及び前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度に基づいて算出される所定の上限閾値以下の場合には、前記センサが正常であると診断し、
前記センサの出力値が、前記所定の上限閾値よりも大きい場合には、前記センサが異常であると診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力値を、前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて補正する
請求項１または１４に記載のセンサの異常診断装置。
前記診断制御部は、前記センサの出力値に前記出力低下量を加算することで前記センサの出力値を補正する請求項２３または２４に記載のセンサの異常診断装置。