JPWO2014076818A1

JPWO2014076818A1 - 機関排気系の異常検出装置

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Publication number: JPWO2014076818A1
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Inventors: 三宅　照彦; 照彦三宅
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Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2017-01-05
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Abstract

内燃機関において、機関排気通路内に、上流側から順に、炭化水素供給弁（15）と、NOx吸蔵触媒（13）と、パティキュレートフィルタ（14）と、電気抵抗式センサ（29）とが配置される。電気抵抗式センサ（29）は、そのセンサ部に排気ガス中に含まれる粒子状物質および炭化水素が付着すると粒子状物質および炭化水素の付着量に応じた出力値を発生する。電気抵抗式センサ（29）の出力値の変化から、炭化水素がNOx吸蔵触媒（13）をすり抜けているか否かおよび粒子状物質がパティキュレートフィルタ（14）をすり抜けているか否かが判別される。

Description

本発明は機関排気系の異常検出装置に関する。

機関排気通路内にパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィルタ下流の機関排気通路内に、排気ガス中に含まれる粒子状物質がパティキュレートフィルタに捕獲されることなくパティキュレートフィルタをすり抜けたことを検出するための粒子状物質検出センサを配置した内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。この内燃機関では、この粒子状物質検出センサを用いて、例えばパティキュレートフィルタにクラックが生じ、それにより多量の粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたこと、即ちパティキュレートフィルタに異常が生じたことを検出するようにしている。

特開２００９-１４４５７７

一方、機関排気通路内に、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNO_xを吸蔵し、排気ガスの空燃比をリッチにすると吸蔵したNO_xを放出するNO_x吸蔵触媒を配置し、NO_x吸蔵触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、NO_x吸蔵触媒からNO_ｘを放出すべきときには炭化水素供給弁から炭化水素を噴射してNO_x吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにした場合、NO_x吸蔵触媒が劣化すると、炭化水素供給弁から噴射された炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けるようになる。この場合、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたことを検出することができれば、NO_x吸蔵触媒が劣化したことを検出することができる。

ところで、この場合、検出装置の簡素化および製造コストの低減という観点からみると、パティキュレートフィルタをすり抜けた粒子状物質とNO_x吸蔵触媒をすり抜けた炭化水素とを一つのセンサで検出することが望ましいと言える。しかしながら、パティキュレートフィルタをすり抜けた粒子状物質とNO_x吸蔵触媒をすり抜けた炭化水素とは性質が異なり、従ってこれまでこれらの粒子状物質と炭化水素とを一つのセンサでもって同時に検出するようなことは全く考えられていなかった。

そこで本発明者は、パティキュレートフィルタをすり抜けた粒子状物質とNO_x吸蔵触媒をすり抜けた炭化水素との性質の違いについて研究を重ね、その結果、これら粒子状物質と炭化水素とを一つのセンサで検出しうることを見出したのである。
従って、本発明の目的は、パティキュレートフィルタをすり抜けた粒子状物質とNO_x吸蔵触媒をすり抜けた炭化水素とを一つのセンサでもって検出しうるようにした機関排気系の異常検出装置を提供することにある。

本発明によれば、機関排気通路内に、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNO_xを吸蔵し、排気ガスの空燃比をリッチにすることによって吸蔵したNO_xを放出しうるNO_x吸蔵触媒を配置し、NO_x吸蔵触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、NO_x吸蔵触媒下流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕獲するためのパティキュレートフィルタを配置し、NO_x吸蔵触媒からNO_ｘを放出すべきときには炭化水素供給弁から炭化水素を噴射してNO_x吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにした内燃機関において、パティキュレートフィルタ下流の機関排気通路内に、排気ガス中に含まれる粒子状物質および炭化水素が付着するセンサ部を有しかつこのセンサ部への粒子状物質および炭化水素の付着量に応じた出力値を発生する電気抵抗式センサを配置し、NO_x吸蔵触媒からNO_ｘを放出すべく炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたときの電気抵抗式センサの出力値は、粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたときに比べて速い速度で変化した後に変化方向を逆向きに変える挙動を示し、電気抵抗式センサの出力値が変化したときに、電気抵抗式センサの出力値の挙動の差異から、炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたのか、或いは粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたのかを判別するようにした機関排気系の異常検出装置が提供される。

パティキュレートフィルタをすり抜けた粒子状物質とNO_x吸蔵触媒をすり抜けた炭化水素とを一つの電気抵抗式センサによって検出することができ、従って検出装置を簡素化することができると共に製造コストの低減を図ることができる。

図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。図２Ａおよび２Ｂは、本発明による電気抵抗式センサを示す図である。図３は電気抵抗式センサの検出回路を示す図である。図４Ａおよび４Ｂは、電気抵抗式センサのセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭの量と抵抗値Ｒとの関係、および電気抵抗式センサのセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭの量と出力電圧Ｖとの関係を示す図である。図５Ａおよび５ＢはNO_x吸蔵触媒における酸化還元反応を説明するための図である。図６は、NO_x吸蔵触媒におけるすり抜け炭化水素量等を説明するための図である。図７Ａおよび７Ｂは、電気抵抗式センサのセンサ部に付着した炭化水素ＨＣの量と抵抗値Ｒとの関係、および電気抵抗式センサのセンサ部に付着した炭化水素ＨＣの量と出力電圧Ｖとの関係を示す図である。図８Ａおよび８Ｂは、電気抵抗式センサの出力電圧Ｖと車両の走行距離との関係を示す図である。図９は、電気抵抗式センサの出力電圧Ｖ等の変化を示す図である。図１０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃは、電気抵抗式センサの出力電圧Ｖの変化を示す図である。図１１は故障診断を行うためのフローチャートである。図１２は故障診断を行うためのフローチャートである。図１３は、図１２に示すフローチャートのＡ部分のみを示す故障診断の別の実施例を示すフローチャートである。図１４は、図１２に示すフローチャートのＡ部分のみを示す故障診断の更に別の実施例を示すフローチャートである。

図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内にはアクチュエータより駆動されるスロットル弁10が配置され、吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。

一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管12ａを介してNO_x吸蔵触媒13の入口に連結される。NO_x吸蔵触媒13の下流には排気ガス中に含まれるパティキュレートマター、即ち粒子状物質ＰＭを捕獲するためのパティキュレートフィルタ14が配置されており、パティキュレートフィルタ14の出口は排気管12ｂに連結される。NO_x吸蔵触媒13上流の排気管12ａ内には圧縮着火式内燃機関の燃料として用いられる軽油その他の燃料からなる炭化水素を供給するための炭化水素供給弁15が配置される。図１に示される実施例では炭化水素供給弁15から供給される炭化水素として軽油が用いられている。

一方、排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、EGRと称す）通路16を介して互いに連結される。EGR通路16内には電子制御式EGR制御弁17が配置され、更にEGR通路16周りにはEGR通路16内を流れる排気ガスを冷却するための冷却装置18が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置18内に導かれ、機関冷却水によって排気ガスが冷却される。また、各燃料噴射弁３は燃料供給管19を介してコモンレール20に連結され、このコモンレール20は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ21を介して燃料タンク22に連結される。燃料タンク22内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ21によってコモンレール20内に供給され、コモンレール20内に供給された燃料は各燃料供給管19を介して燃料噴射弁３に供給される。

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM（リードオンリメモリ）32、RAM（ランダムアクセスメモリ）33、CPU（マイクロプロセッサ）34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。NO_x吸蔵触媒13の上流の排気管12ａ内には空燃比センサ23が配置されており、NO_x吸蔵触媒13の入り口部には温度センサ24が配置されている。また、NO_x吸蔵触媒13の出口部にも温度センサ25が配置されている。更に、パティキュレートフィルタ14にはパティキュレートフィルタ14の前後差圧を検出するための差圧センサ26が取り付けられている。一方、パティキュレートフィルタ14下流の排気管12ｂ内には、温度センサ2７と、空燃比センサ28と、粒子状物質ＰＭおよび炭化水素ＨＣを検出するための電気抵抗式センサ29
が配置されている。

空燃比センサ23、28、温度センサ24、25、27、差圧センサ26および吸入空気量検出器８の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、電気抵抗式センサ29の検出回路39の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。一方、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁３、スロットル弁10の駆動用アクチュエータ、炭化水素供給弁15、EGR制御弁17および燃料ポンプ21に接続される。

まず初めに、図２Ａおよび２Ｂを参照しつつ、排気管12ｂ内に配置されている電気抵抗式センサ29について説明する。
図２Ａは電気抵抗式センサ29のセンサ部の分解斜視図を示しており、図２Ａに示されるように、電気抵抗式センサ29のセンサ部は、例えばアルミナからなる一対の平板状の電気絶縁体50,51から構成されている。電気絶縁体51と反対側に位置する電気絶縁体50の表面52は排気管12ｂ内を流れる排気ガスに晒されており、電気絶縁体51側に位置する電気絶縁体50の裏面上には電気絶縁体51が密着せしめられる。排気ガスに晒される電気絶縁体50の表面52上には、帯状の陽電極53と帯状の負電極54とが等しい間隔を隔てて交互に配置されている。陽電極53の一方の端部は電気絶縁体50の長手方向に延びる共通の電極端子55に連結されており、負電極54の一方の端部も電気絶縁体50の長手方向に延びる共通の電極端子56に連結されている。従って、陽電極53の全体形状および負電極54の全体形状は共に櫛歯状をなしている。一方、電気絶縁体50側の電気絶縁体51の表面上には薄膜電気ヒータ57が形成されている。

図２Ｂは、図２ＡのＢ―Ｂ断面に沿ってみた電気絶縁体50の表面52の拡大断面図を示している。なお、図２Ｂにおいて、黒い塊は電気絶縁体50の表面52上に付着した粒子状物質ＰＭを図解的に示している。粒子状物質ＰＭは炭素を含んだ種々の物質からなり、この粒子状物質ＰＭは電気導電性を有すると共に粘着性を有する。従って、排気ガス中に粒子状物質ＰＭが含まれていると、これら粒子状物質ＰＭは電気絶縁体50の表面52上に次第に堆積し、帯状の陽電極53と帯状の負電極54間の電気絶縁体50の表面52上が粒子状物質ＰＭで埋め尽くされると陽電極53と負電極54間の抵抗値が低下する。即ち、排気ガス中に粒子状物質ＰＭが含まれているとすると陽電極53と負電極54間の抵抗値は時間の経過とともに減少することになる。従って、陽電極53と負電極54間の抵抗値の変化から排気ガス中に含まれている粒子状物質ＰＭの累積値を検出できることになる。

図３に電気抵抗式センサ29の検出回路39を示す。図３に示すように検出回路39は電源58と固定抵抗59とを有する。一方、図３において、57は粒子状物質ＰＭにより陽電極53と負電極54間に形成される可変抵抗を示しており、この可変抵抗57と固定抵抗59は電源58に対して直列に接続されている。電気絶縁体50の表面52への粒子状物質ＰＭの付着量が増大すると可変抵抗57の抵抗値が低くなり、可変抵抗57を流れる電流が増大するために可変抵抗57の両端間の電圧が増大する。この可変抵抗57の両端間の電圧が検出回路59から出力電圧Ｖとして出力される。以下、この出力電圧Ｖを電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖと称する。なお、可変抵抗57の抵抗値の変化を出力電流として取り出すこともでき、従ってこれら出力電圧Ｖおよび出力電流を総称して電気抵抗式センサ29の出力値と称する。

図４Ａは、電気抵抗式センサ29のセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭの量と、陽電極53と負電極54間の抵抗値Ｒとの関係を示しており、図４Ｂは、電気抵抗式センサ29のセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭの量と、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖとの関係を示している。図４Ａからわかるように、電気抵抗式センサ29のセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭの量が増大するほど陽電極53と負電極54間の抵抗値Ｒが低下し、図４Ｂからわかるように、電気抵抗式センサ29のセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭの量が増大するほど電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが増大する。

次に、NO_x吸蔵触媒13の機能について説明する。図５Ａおよび５Ｂは、排気浄化触媒13の基体上に担持された触媒担体の表面部分を図解的に示している。この排気浄化触媒13では図５Ａおよび５Ｂに示されるように、例えばアルミナからなる触媒担体60上には貴金属触媒61，62が担持されており、更にこの触媒担体60上にはカリウムＫ、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNO_xに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層63が形成されている。

一方、図５Ａおよび５Ｂにおいて、貴金属触媒61は白金Ptからなり、貴金属触媒62はロジウムRhからなる。なおこの場合、いずれの貴金属触媒61，62も白金Ptから構成することができる。また、排気浄化触媒13の触媒担体60上には白金PtおよびロジウムRhに加えて更にパラジウムPdを担持させることができるし、或いはロジウムRhに代えてパラジウムPdを担持させることができる。即ち、触媒担体60に担持されている貴金属触媒61，62は白金Pt、ロジウムRhおよびパラジウムPdの少なくとも一つにより構成される。

さて、NO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには、図５Ａに示されるように、排気ガス中に含まれるNOの一部が白金61上において酸化されてNO₂となり、次いでこのNO₂は更に酸化されて硝酸イオンNO₃ ^-の形で塩基性層63内に吸収される。次いで、この硝酸イオンNO₃ ^-は塩基性層63内に拡散し、硝酸塩となる。即ち、このときには排気ガス中のNO_xは硝酸塩の形で塩基性層63内に吸収されることになる。しかしながら、硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されているNO_xの量が増大すると、NO_x浄化率が低下し、従って硝酸塩の形で塩基性層63内に吸収されているNO_xの量が増大したときには、塩基性層63内に吸収されているNO_xを塩基性層63から放出させる必要がある。

この場合、炭化水素供給弁15から炭化水素を供給することによってNO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、塩基性層63内に吸収されているNO_xを塩基性層63から放出させることができる。図５Ｂは、このようにNO_xが硝酸塩の形で塩基性層63内に吸収されているときにNO_x吸蔵触媒13内に流入する排気ガスの空燃比をリッチにした場合を示している。この場合には排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（NO₃ ^-→NO₂）に進み、斯くして塩基性層53内に吸収されている硝酸塩は順次硝酸イオンNO₃ ^-となって図５Ｂに示されるようにNO₂の形で塩基性層63から放出される。次いで放出されたNO₂は排気ガス中に含まれる炭化水素HCおよびCOによって還元される。

そこで、本発明では、硝酸塩の形で塩基性層63内に吸収されているNO_xの量を、例えば計算により推定し、硝酸塩の形で塩基性層63内に吸収されているNO_xの量が許容値を超えたと推定されたときには、炭化水素供給弁15から炭化水素を供給してNO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。この場合、NO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比をわづかばかりリッチにしてもNO_xを塩基性層63から良好に放出させることはできず、NO_xを塩基性層63から良好に放出させるためには、NO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比を、NO_xの良好な放出に必要な程度までリッチにする必要がある。NO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比を、NO_xの良好な放出に必要な程度までリッチにすることのできる炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量は、例えば燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。

さて、通常は、マップに記憶されている噴射量でもって炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射すれば、NO_xを塩基性層63から良好に放出させることができる。このときNO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ/Ｆ）と、NO_x吸蔵触媒13をすり抜ける炭化水素量が図６の（Ａ）に示されている。図６の（Ａ）から、このときには炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をほとんどすり抜けていないことがわかる。一方、NO_x吸蔵触媒13が劣化すると、マップに記憶されている噴射量でもって炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射しても、噴射された炭化水素の全てをNO_xの放出のために十分に活用することができず、従ってこの場合には、図６の（Ｂ）に示されるように、NO_x吸蔵触媒13をすり抜ける炭化水素量が増大することになる。従って、このときすり抜ける炭化水素量を検出することができれば、NO_x吸蔵触媒13が劣化したか否かを判別できることになる。

ところで、炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときに、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたとすると、このすり抜けた炭化水素は電気抵抗式センサ29の電気絶縁体50の表面52上に付着する。ところが、電気絶縁体50の表面52は排気ガスに晒されているために温度が高く、従って炭化水素のすり抜け量が少ないときには、炭化水素は電気絶縁体50の表面52上に付着するや否や燃焼してしまう。その結果、この場合には、炭化水素が電気絶縁体50の表面52上に堆積することはない。しかしながら、NO_x吸蔵触媒13をすり抜けた炭化水素の量が多い場合には、炭化水素が電気絶縁体50の表面52上に一時的に堆積する。この場合、この炭化水素も電気導電性を有するために、多量の炭化水素が電気絶縁体50の表面52上に堆積すると陽電極53と負電極54間の抵抗値が低下することになる。

一方、電気絶縁体50の表面52に堆積した炭化水素は堆積すると直ちに燃焼し、電気絶縁体50の表面52から消滅する。従って、多量の炭化水素が電気絶縁体50の表面52上に堆積したとときには、陽電極53と負電極54間の抵抗値が一時的に低下することになり、従って炭化水素供給弁15から炭化水素を供給したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたことを検出できることになる。

図７Ａは、電気抵抗式センサ29のセンサ部に一時的に付着した炭化水素ＨＣの量と、このときの陽電極53と負電極54間の抵抗値Ｒとの関係を示しており、図７Ｂは、電気抵抗式センサ29のセンサ部に一時的に付着した炭化水素ＨＣの量と、このときの電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖとの関係を示している。図７Ａからわかるように、電気抵抗式センサ29のセンサ部への一時的な炭化水素ＨＣの付着量が増大するほど陽電極53と負電極54間の抵抗値Ｒが低下し、図７Ｂからわかるように、電気抵抗式センサ29のセンサ部への炭化水素ＨＣの一時的な付着量が増大するほど電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが増大する。

次に、図８Ａおよび８Ｂを参照しつつ、パティキュレートフィルタ14における粒子状物質ＰＭのすり抜けについて説明する。なお、図８Ａおよび８Ｂは電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖと車両の走行距離との関係を示している。さて、機関から排出された排気ガス中に含まれるほとんど全ての粒子状物質ＰＭは、通常パティキュレートフィルタ14により捕獲され、従ってパティキュレートフィルタ14をすり抜ける粒子状物質ＰＭはほとんどない。従って、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖは、通常、零であるか、或いは図８Ａに示されるように、極めて低い値に維持されている。

一方、パティキュレートフィルタ14を再生すべきときにはパティキュレートフィルタ14上に捕獲された粒子状物質ＰＭが燃焼せしめられる。このときパティキュレートフィルタ14の温度が極度に高くなり、粒子状物質ＰＭの燃焼完了後にパティキュレートフィルタ14の温度が急激に低下せしめられるような状態が生ずると、パティキュレートフィルタ14にひび割れ、即ちクラックが発生する場合がある。パティキュレートフィルタ14にクラックが発生すると、パティキュレートフィルタ14を粒子状物質ＰＭがすり抜けるようになる。図８Ｂは、パティキュレートフィルタ14にクラックが発生し、パティキュレートフィルタ14において粒子状物質ＰＭのすり抜けが発生している場合を示している。この場合には、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖはクラックの程度に応じて数分から数十分の間に予め定められている許容値ＶＸまで上昇する。

本発明による実施例では、検出回路39の出力電圧Ｖが許容値ＶＸまで上昇すると、電気抵抗式センサ29の電気ヒータ57への通電が開始され、電気絶縁体50の加熱作用が開始される。電気絶縁体50の加熱作用が開始されると、電気絶縁体50の表面52上に付着している粒子状物質ＰＭが燃焼せしめられ、粒子状物質ＰＭが電気絶縁体50の表面52上から次第に消滅する。その結果、図８Ｂに示されるように、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖは次第に低下する。次いで、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが零になると電気ヒータ57への通電作用が停止される。なお、パティキュレートフィルタ14にクラックが発生していると、パティキュレートフィルタ14では、その後も粒子状物質ＰＭが継続してすり抜け、その結果、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖは再び、許容値ＶＸまで上昇する。

このように、本発明による実施例では、電気抵抗式センサ29は、電気抵抗式センサ29のはセンサ部を加熱するための電気ヒータ57を具備しており、電気抵抗式センサ29の出力値が、予め定められた許容値ＶＸを超えたときに、このセンサ部に付着した粒子状物質ＰＭを燃焼除去するために電気ヒータ57による加熱作用が行われる。なお、パティキュレートフィルタ14にクラックが発生していない場合でも、車両が数千キロ以上、走行せしめられると、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが許容値ＶＸまで達する場合もある。この場合にも、図８Ｂに示される場合と同様に、電気抵抗式センサ29の電気ヒータ57への通電が行われ、電気絶縁体50の加熱作用が行われる。

図８Ｂに示されるように、パティキュレートフィルタ14にクラックが発生したときには、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖは比較的ゆっくりと上昇する。従って、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが図８Ｂに示されるようにゆっくりと上昇していると判別されたときに、パティキュレートフィルタ14にクラックが発生したと、即ちパティキュレートフィルタ14に異常が生じていると判断することができる。なお、本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ14に異常が生じたことを確実に検出するために、電気ヒータ57による加熱作用が行われる周期Δｔ（図８Ｂ）が、予め定められた周期よりも短いときには、パティキュレートフィルタ14にクラックが発生している、即ちパティキュレートフィルタ14に異常が生じていると判断される。

次に、図９を参照しつつ、NO_x吸蔵触媒13からNO_xを放出すべく炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときにNO_x吸蔵触媒13において炭化水素のすり抜けが生じているか否かを判断する方法について説明する。図９に、NO_x吸蔵触媒13からNO_xを放出すべく炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときのNO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比（Ａ/Ｆ）の変化と、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化と、噴射完了フラグの変化が示されている。なお、図９の（Ａ）は、NO_x吸蔵触媒13が劣化していない場合を示しており、図９の（Ｂ）は、NO_x吸蔵触媒13が劣化している場合を示している。なお、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射により電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが上昇する前の電気抵抗式センサ29の出力電圧は以下、基準電圧Ｖ_０と称される。この基準電圧Ｖ_０は、電気抵抗式センサ29のセンサ部上に粒子状物質ＰＭが堆積していないときには零となる。一方、図９の（Ａ）および（Ｂ）からわかるように、噴射完了フラグは炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射作用が完了したときにセットされる。

前述したように、NO_x吸蔵触媒13が劣化していないときには、NO_x吸蔵触媒13からNO_xを放出すべく炭化水素供給弁15から炭化水素が噴射されたときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けることはほとんどなく、従ってこの場合には、図９の（Ａ）に示されるように電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖは基準電圧Ｖ_０に対して少ししか変化しない。これに対し、NO_x吸蔵触媒13が劣化したときには、前述したように多量の炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜け、その結果、図９の（Ｂ）に示されるように、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖは基準電圧Ｖ_０に対し一秒から数秒の間で急激に増大した後、電気絶縁体50の表面52に付着した炭化水素が燃焼するに従って減少する。

即ち、図８Ｂに示されるように、粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値は、同じ変化方向に向けて継続的に変化する。これに対し、図９の（Ｂ）に示されるように、炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値は、粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値の変化速度に比べて速い速度で変化した後に変化方向を逆向きに変えて元の出力値まで戻る。また、この場合の電気抵抗式センサ29の出力値の変化速度は、パティキュレートフィルタ14にクラックが生じた場合に比べて極めて速い。

このように、NO_x吸蔵触媒13からNO_ｘを放出すべく炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに炭化水素ＨＣがNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の
出力値は、粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときに比べて速い速度で変化した後に変化方向を逆向きに変える挙動を示し、従って、炭化水素ＨＣがNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたときと粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときとでは電気抵抗式センサ29の出力値の挙動が全く異なる。従って、電気抵抗式センサ29の出力値が変化したときに、電気抵抗式センサ29の出力値の挙動の差異から、パティキュレートフィルタ14にクラックが生じたことによって電気抵抗式センサ29の出力値が変化したのか、或いはNO_x吸蔵触媒13が劣化したことによって電気抵抗式センサ29の出力値が変化したのかを判別することができる。

従って、本発明では、機関排気通路内に、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNO_xを吸蔵し、排気ガスの空燃比をリッチにすることによって吸蔵したNO_xを放出しうるNO_x吸蔵触媒13を配置し、NO_x吸蔵触媒13上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁15を配置し、NO_x吸蔵触媒13下流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる粒子状物質ＰＭを捕獲するためのパティキュレートフィルタ14を配置し、NO_x吸蔵触媒13からNO_ｘを放出すべきときには炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射してNO_x吸蔵触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにした内燃機関において、パティキュレートフィルタ14下流の機関排気通路内に、排気ガス中に含まれる粒子状物質ＰＭおよび炭化水素ＨＣが付着するセンサ部を有しかつこのセンサ部への粒子状物質ＰＭおよび炭化水素ＨＣの付着量に応じた出力値を発生する電気抵抗式センサ29を配置し、NO_x吸蔵触媒13からNO_ｘを放出すべく炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値は、粒子状物質がパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときに比べて速い速度で変化した後に変化方向を逆向きに変える挙動を示し、電気抵抗式センサ29の出力値が変化したときに、電気抵抗式センサ29の出力値の挙動の差異から、炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたのか、或いは粒子状物質がパティキュレートフィルタ14をすり抜けたのかを判別するようにしている。

ところで、炭化水素供給弁15と電気抵抗式センサ29とは距離が離れているので、炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素ＨＣがNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたときに、この炭化水素ＨＣが電気抵抗式センサ29に到達するまでに時間を要する。この場合、炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素は、炭化水素の噴射後、機関の運転状態から定まる期間内に電気抵抗式センサ29に到達し、この場合、外乱の影響をできるだけ排除して、電気抵抗式センサ29によりNO_x吸蔵触媒13をすり抜けた炭化水素量を正確に検出するには、この機関の運転状態から定まる期間内に電気抵抗式センサ29の出力値の変化から、すり抜け炭化水素量を求めるのが好ましい。

従って、本発明による実施例では、炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに、炭化水素の噴射後の、機関の運転状態から定まる期間内、即ち予め定められた期間内における電気抵抗式センサ29の出力値の変化から、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたか否かが判断される。なお、この炭化水素の噴射後の予め定められた期間は、炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素が電気抵抗式センサ29のセンサ部に到着して付着している期間である。具体的に言うと、この炭化水素の噴射後の予め定められた期間は、図９の（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、炭化水素供給弁15から噴射された炭化水素が、炭化水素の噴射後、電気抵抗式センサ29に到達する少し前までの時間ｔ１、又は電気抵抗式センサ29に到達するまでの時間ｔ１を経過したときから、炭化水素の噴射後、電気抵抗式センサ29のセンサ部に付着した炭化水素が燃焼して消滅するまでの時間ｔ２が経過するまでの期間である。これらの時間ｔ１およびｔ２は、夫々例えば燃料噴射弁３からの噴射量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。

次に、図９の（Ｂ）に示す出力電圧Ｖの変化のみを取り出して示す図１０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃを参照しつつ、炭化水素のすり抜けを判断するための種々の方法について説明する。さて、前述したように、炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに炭化水素ＨＣがNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値の変化速度は、粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値の変化速度に比べて極めて速い。従って、図１０Ａに示されるように、第一の例では、基準電圧Ｖ_０から上昇するときの検出回路39の出力電圧Ｖの変化速度ｄＶ/ｄｔが設定値ＸＤを超えたときに、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたと判断される。

この場合、この設定値ＸＤは粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化速度よりも大きく、従って別の言い方をすると、炭化水素の噴射後の予め定められた期間（ｔ１を経過してからｔ２が経過するまでの期間）内において、粒子状物質ＰＭがパティキュレートフィルタ14をすり抜けたときの電気抵抗式センサ29の出力値の変化速度に比べて速い変化速度で出力値が変化したときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたと判断される。

一方、基準電圧Ｖ_０に対する電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの上昇量が予め定められた量ΔＶＺを超えたときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたと判断することができる。従って、図１０Ｂに示す例では、炭化水素の噴射後の予め定められた期間（ｔ１を経過してからｔ２が経過するまでの期間）内において、電気抵抗式センサ29の出力値の変化量が予め定められた変化量ΔＶＺを超えたときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたと判断される。

また、基準電圧Ｖ_０に対する電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化量の積算値はNO_x吸蔵触媒13をすり抜けた炭化水素量に比例し、従ってこの積算量が予め定められた量ＭＶを超えたときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたと判断することができる。従って、図１０Ｃに示す例では、炭化水素の噴射後の予め定められた期間（ｔ１を経過してからｔ２が経過するまでの期間）内において、基準電圧Ｖ_０に対する電気抵抗式センサ29の出力値の変化量を積算し、出力値の変化量の積算値ΣＶが予め定められた値ＭＶを超えたときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたと判断される。

一方、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射要求があったときに、目詰まり等の何らかの理由によって十分な量の炭化水素が噴射されなかった場合には、たとえNO_x吸蔵触媒13が劣化していたとしても、供給弁15から噴射された炭化水素は酸化されるだけであり、NO_x吸蔵触媒13からはほとんど炭化水素が排出されない。従って、この場合に、電気抵抗式センサ29の出力値に基づいてNO_x吸蔵触媒13が劣化しているか否かを判断すると、NO_x吸蔵触媒13は劣化していないと誤判断される。従って、NO_x吸蔵触媒13が劣化しているか否かの判断は、炭化水素供給弁15から正常に炭化水素が噴射されているときに行う必要がある。

ところで、炭化水素供給弁15から正常に炭化水素が噴射されると、図９の（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、パティキュレートフィルタ14から流出する排気ガスの空燃比、即ち空燃比センサ28により検出される空燃比（Ａ/Ｆ）は、予め定められた空燃比ＸＡＦよりも小さくなる。従って、空燃比センサ28により検出される空燃比（Ａ/Ｆ）が予め定められた空燃比ＸＡＦよりも小さくなったときにNO_x吸蔵触媒13が劣化しているか否かを判断すれば、誤判断する危険性がなくなる。そこで、本発明による実施例では、炭化水素供給弁15から炭化水素を噴射したときに空燃比センサ28により検出された空燃比が予め定められた空燃比よりも小さくなったときに、炭化水素がNO_x吸蔵触媒13をすり抜けたか否かが判断される。

次に、図１１および図１２を参照しつつ、図１０Ａに示される例を実行するための故障診断ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。

図１１を参照すると、まず初めにステップ70において、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが読み込まれる。次いで、ステップ71では、電気抵抗式センサ29の電気ヒータ57に通電中であるか否かが判別される。電気ヒータ57に通電中でないときにはステップ72に進んで、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが図８Ｂに示される許容値ＶＸを超えたか否かが判別される。電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが許容値ＶＸを超えたときにはステップ73に進んで電気抵抗式センサ29の電気ヒータ57への通電が開始され、次いでステップ74に進む。電気ヒータ57への通電が開始されると、次の割り込み時にはステップ71からステップ74にジャンプする。

ステップ74では電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが零又は零に近い最小値ＭＩＮまで低下したか否かが判別される。電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが最小値ＭＩＮまで低下していないときには処理サイクルを完了し、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが最小値ＭＩＮまで低下したときにはステップ75に進む。ステップ75では電気ヒータ57への通電が停止される。次いで、ステップ76では、電気抵抗式センサ29の電気ヒータ57による加熱作用が行われた周期Δｔ（図８Ｂ）が、予め定められた周期Ｘｔよりも短いか否かが判別される。電気抵抗式センサ29の電気ヒータ57による加熱作用が行われる周期Δｔが、予め定められた周期Ｘｔよりも短いときには、パティキュレートフィルタ14に異常があると暫定的に判断され、ステップ77に進む。

ステップ77では、ルーチンがステップ76に進んだときに連続してＮ回以上（Ｎは２以上の整数）Δｔ＜Ｘｔであると判断されたか否かが判別される。ステップ76において連続してＮ回以上、Δｔ＜Ｘｔであると判断されなっかたときには処理サイクルを完了する。これに対し、ステップ76において連続してＮ回以上、Δｔ＜Ｘｔであると判断されたときにはステップ78に進み、パティキュレートフィルタ14に異常が生じていると判断される。パティキュレートフィルタ14に異常が生じていると判断されると、例えば警告灯が点灯される。

一方、ステップ72において、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが図８Ｂに示される許容値ＶＸを超えていないと判別されたときにはステップ79に進んで、図９に示されるように炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射完了時にセットされる噴射完了フラグがセットされているか否かが判別される。噴射完了フラグがセットされていないときには処理サイクルを完了する。これに対し、噴射完了フラグがセットされているときにはステップ80に進んで、今、噴射完了フラグがセットされたか否かが判別される。今、噴射完了フラグがセットされたときにはステップ81に進んで、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが基準電圧Ｖ_０とされる。次いでステップ82では、機関の運転状態に応じた時間ｔ１およびｔ２が算出される。次いでステップ83に進む。一方、ステップ80において、今、噴射完了フラグがセットされたのではないと判別されたときにはステップ83にジャンプする。即ち、炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射が完了したときに、基準電圧Ｖ_０が求められ、時間ｔ１およびｔ２が算出される。

ステップ83では、炭化水素の噴射が完了したときからの経過時間ｔが時間ｔ１を越えたか否かが判別される。炭化水素の噴射が完了したときからの経過時間ｔが時間ｔ１を越えていないときには処理サイクルを完了する。これに対し、炭化水素の噴射が完了したときからの経過時間ｔが時間ｔ１を越えたときにはステップ84に進み、NO_x吸蔵触媒13が劣化したか否かを判断することを許可する許可フラグがセットされているか否かが判別される。炭化水素の噴射が完了した後、初めてステップ84に進んだときには、許可フラグがセットされていないのでステップ85に進み、空燃比センサ28により検出されている空燃比（Ａ/Ｆ）が読み込まれる。

次いでステップ86では、空燃比センサ28により検出された空燃比（Ａ/Ｆ）が予め定められた空燃比ＸＡＦよりも小さくなったか否かが判別される。空燃比センサ28により検出された空燃比（Ａ/Ｆ）が予め定められた空燃比ＸＡＦよりも小さくなったときにはステップ87に進んで許可フラグがセットされる。次いで、ステップ88に進む。許可フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ84からステップ88にジャンプする。ステップ88からステップ90では、NO_x吸蔵触媒13が劣化しているか否かの判断が行われる。従って、許可フラグがセットされたときに、NO_x吸蔵触媒13が劣化しているか否かの判断が行われることがわかる。

即ち、ステップ88では、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化速度ｄＶ/ｄｔが算出される。次いで、ステップ89では、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化速度ｄＶ/ｄｔが設定値ＸＤよりも大きいか否かが判別される。電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化速度ｄＶ/ｄｔが設定値ＸＤよりも大きいときには、NO_x吸蔵触媒13が劣化していると判断され、ステップ90に進んでNO_x吸蔵触媒13に異常があると判別される。NO_x吸蔵触媒13に異常があると判別されると、例えば警告灯が点灯される。次いでステップ91では、炭化水素の噴射が完了したときからの経過時間ｔが時間ｔ２を越えたか否かが判別され、炭化水素の噴射が完了したときからの経過時間ｔが時間ｔ２を越えたときにはステップ92に進んで噴射完了フラグがリセットされ、次いでステップ93に進んで許可フラグがリセットされる。

一方、ステップ89において、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化速度ｄＶ/ｄｔが設定値ＸＤよりも小さいと判別されたときにはステップ91にジャンプする。炭化水素の噴射が完了したときからの経過時間ｔが時間ｔ２を越えるまで電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖの変化速度ｄＶ/ｄｔが設定値ＸＤよりも大きくならなっかたときにはステップ90に進むことがなく、従ってNO_x吸蔵触媒13は劣化していないと判断される。なお、ステップ86において、空燃比センサ28により検出される空燃比（Ａ/Ｆ）が予め定められた空燃比ＸＡＦよりも小さくならないと判別されたときにはステップ91にジャンプするので、このときにはNO_x吸蔵触媒13が劣化しているか否かの判断は行われない。

次に、図１０Ｂに示す例を実行するための故障診断ルーチンについて説明する。この場合には、故障診断ルーチンとして、図１２の鎖線Ａで囲まれた部分に示すステップ88から90を、図１３において鎖線Ａで囲まれた部分のステップ88から90でもって置き換えたルーチンが用いられる。従って、図１０Ｂに示す例を実行するためのルーチンが、図１１および図１２に示されるルーチンと異なっているところは図１３に示す部分のみであるので、以下図１３に示す部分のみについて説明することとする。

即ち、図１０Ｂに示す例では、図１３に示されるように、まず初めにステップ88において、基準電圧Ｖ_０に予め定められた変化量ΔＶＺを加算することによって設定値ＶＥ（＝Ｖ_０＋ΔＶＺ）が算出される。次いで、ステップ89では、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが設定値ＶＥを超えたか否かが判別される。電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが設定値ＶＥを超えたときには、NO_x吸蔵触媒13が劣化していると判断され、ステップ90に進んでNO_x吸蔵触媒13に異常があると判別される。これに対し、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖが設定値ＶＥを超えていないときには図１２のステップ91にジャンプする。

次に、図１０Ｃに示す例を実行するための故障診断ルーチンについて説明する。この場合には、故障診断ルーチンとして、図１２の鎖線Ａで囲まれた部分に示すステップ88から90を、図１４において鎖線Ａで囲まれた部分のステップ88から90でもって置き換えたルーチンが用いられる。従って、図１０Ｃに示す例を実行するためのルーチンが、図１１および図１２に示されるルーチンと異なっているところは図１４に示す部分のみであるので、以下図１４に示す部分のみについて説明することとする。

即ち、図１０Ｃに示す例では、図１４に示されるように、まず初めにステップ88において、電気抵抗式センサ29の出力電圧Ｖから基準電圧Ｖ_０を減算した値（Ｖ―Ｖ_０）が積算され、積算結果が積算値ΣＶとされる。次いで、ステップ89では、積算値ΣＶが設定値ＭＶを超えたか否かが判別される。積算値ΣＶが設定値ＭＶを超えたときには、NO_x吸蔵触媒13が劣化していると判断され、ステップ90に進んでNO_x吸蔵触媒13に異常があると判別される。これに対し、積算値ΣＶが設定値ＭＶを超えていないときには図１２のステップ91にジャンプする。

４吸気マニホルド
５排気マニホルド
７排気ターボチャージャ
12ａ、12ｂ排気管
13 NO_x吸蔵触媒
14 パティキュレートフィルタ
15 炭化水素供給弁
29 電気抵抗式センサ

Claims

機関排気通路内に、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNO_xを吸蔵し、排気ガスの空燃比をリッチにすることによって吸蔵したNO_xを放出しうるNO_x吸蔵触媒を配置し、NO_x吸蔵触媒上流の機関排気通路内に炭化水素供給弁を配置し、NO_x吸蔵触媒下流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕獲するためのパティキュレートフィルタを配置し、NO_x吸蔵触媒からNO_ｘを放出すべきときには炭化水素供給弁から炭化水素を噴射してNO_x吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにした内燃機関において、パティキュレートフィルタ下流の機関排気通路内に、排気ガス中に含まれる粒子状物質および炭化水素が付着するセンサ部を有しかつ該センサ部への該粒子状物質および該炭化水素の付着量に応じた出力値を発生する電気抵抗式センサを配置し、NO_x吸蔵触媒からNO_ｘを放出すべく炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたときの該電気抵抗式センサの出力値は、粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたときに比べて速い速度で変化した後に変化方向を逆向きに変える挙動を示し、該電気抵抗式センサの出力値が変化したときに、該電気抵抗式センサの出力値の該挙動の差異から、炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたのか、或いは粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたのかを判別するようにした機関排気系の異常検出装置。
粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたときの該電気抵抗式センサの出力値は、同じ変化方向に向けて継続的に変化し、炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたときの該電気抵抗式センサの出力値は、粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたときの該出力値の変化速度に比べて速い速度で変化した後に変化方向を逆向きに変えて元の出力値まで戻る請求項１に記載の機関排気系の異常検出装置。
炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに、該炭化水素の噴射後の予め定められた期間内における該電気抵抗式センサの出力値の変化から、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたか否かが判断される請求項１に記載の機関排気系の異常検出装置。
上記炭化水素の噴射後の予め定められた期間は、炭化水素供給弁から噴射された炭化水素が該電気抵抗式センサのセンサ部に到達して付着している期間である請求項３に記載の機関排気系の異常検出装置。
上記炭化水素の噴射後の予め定められた期間内において、該電気抵抗式センサの出力値が、粒子状物質がパティキュレートフィルタをすり抜けたときの該出力値の変化速度に比べて速い速度で変化したときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたと判断される請求項３に記載の機関排気系の異常検出装置。
上記炭化水素の噴射後の予め定められた期間内において、該電気抵抗式センサの出力値の変化量が予め定められた変化量を超えたときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたと判断される請求項３に記載の機関排気系の異常検出装置。
上記炭化水素の噴射後の予め定められた期間内において、該電気抵抗式センサの出力値の変化量を積算し、出力値の変化量の積算値が予め定められた値を超えたときには、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたと判断される請求項３に記載の機関排気系の異常検出装置。
NO_x吸蔵触媒下流の機関排気通路内に空燃比センサが配置され、炭化水素供給弁から炭化水素を噴射したときに該空燃比センサにより検出された空燃比が予め定められた空燃比よりも小さくなったときに、炭化水素がNO_x吸蔵触媒をすり抜けたか否かが判断される請求項３に記載の機関排気系の異常検出装置。
上記電気抵抗式センサは、排気ガスに晒される電気絶縁体の表面上に間隔を隔てて交互に配置された帯状の陽電極と帯状の負電極とを有しており、該電気絶縁体の表面上に粒子状物質または炭化水素が付着すると陽電極と負電極間の抵抗値が減少する請求項１に記載の機関排気系の異常検出装置。
上記電気抵抗式センサはセンサ部を加熱するための電気ヒータを具備しており、該電気抵抗式センサの出力値が、予め定められた許容値を超えたときに、該センサ部に付着した粒子状物質を燃焼除去するために該電気ヒータによる加熱作用が行われる請求項９に記載の機関排気系の異常検出装置。
該電気ヒータによる加熱作用が行われる周期が予め定められた周期よりも短いときには、パティキュレートフィルタに異常があると判断される請求項１０に記載の機関排気系の異常検出装置。