Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5067663B2 - NOx sensor abnormality diagnosis device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5067663B2 - NOx sensor abnormality diagnosis device - Google Patents

NOx sensor abnormality diagnosis device Download PDF

Info

Publication number
JP5067663B2
JP5067663B2 JP2008007096A JP2008007096A JP5067663B2 JP 5067663 B2 JP5067663 B2 JP 5067663B2 JP 2008007096 A JP2008007096 A JP 2008007096A JP 2008007096 A JP2008007096 A JP 2008007096A JP 5067663 B2 JP5067663 B2 JP 5067663B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nox sensor
nox
sensor
oxygen
adsorption capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008007096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009168617A (en
Inventor
圭一郎 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008007096A priority Critical patent/JP5067663B2/en
Publication of JP2009168617A publication Critical patent/JP2009168617A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5067663B2 publication Critical patent/JP5067663B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

本発明はNOxセンサの異常診断装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に設けられたNOxセンサの異常診断装置に関する。   The present invention relates to an NOx sensor abnormality diagnosis device, and more particularly to an NOx sensor abnormality diagnosis device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.

内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の濃度を検出するものとして、NOxセンサが公知である。こうしたNOxセンサは、例えば、ディーゼルエンジンにおける選択還元型NOx触媒を用いた排気浄化システム(所謂尿素SCRシステム)において、NOx触媒の下流側に配設され、その検出NOx濃度がNOx触媒に対する還元剤添加量の制御等に利用される。   A NOx sensor is known as a means for detecting the concentration of nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. Such an NOx sensor is disposed, for example, on the downstream side of the NOx catalyst in an exhaust purification system (so-called urea SCR system) using a selective reduction type NOx catalyst in a diesel engine, and the detected NOx concentration is added to the reducing agent with respect to the NOx catalyst. Used for quantity control.

ところでNOxセンサが故障或いは熱劣化等により異常を来すと、正確なNOx濃度が検出できなくなり、その結果排気エミッションが悪化するなどの不具合が生じる。実際、自動車の分野では、排ガスが悪化した状態での走行を未然に防止するため、車載状態(オンボード)で各種排ガス関連部品の異常を検出することが法規化されつつある。   By the way, if the NOx sensor becomes abnormal due to a failure or thermal deterioration, an accurate NOx concentration cannot be detected, resulting in problems such as deterioration of exhaust emission. Actually, in the field of automobiles, in order to prevent traveling in a state where exhaust gas has deteriorated, it is becoming legal to detect abnormalities in various exhaust gas-related components in an on-board state (onboard).

かかるNOxセンサの異常診断については、例えば特許文献1に開示されたものがある。これにおいては、NOxセンサに供給される排気ガス中の酸素濃度が既知であるときに、NOxセンサの酸素ポンプセルに特定の電圧を印加し、このときに酸素ポンプセルから出力される出力値が当該酸素ポンプセルが正常であるときにとりうると予想される値からずれているときに、NOxセンサが故障していると診断する。   Such abnormality diagnosis of the NOx sensor is disclosed in Patent Document 1, for example. In this case, when the oxygen concentration in the exhaust gas supplied to the NOx sensor is known, a specific voltage is applied to the oxygen pump cell of the NOx sensor, and the output value output from the oxygen pump cell at this time is the oxygen value. When the pump cell deviates from a value that can be assumed when the pump cell is normal, it is diagnosed that the NOx sensor has failed.

特開2003−270194号公報JP 2003-270194 A

ところで、NOx触媒の下流側に配設されたNOxセンサの場合、NOxセンサの異常を診断することは一般的には困難である。なぜなら、エンジンの運転状態にばらつきがあることに加え、NOxセンサに供給される排気ガスがNOx触媒を通過した後のガスであり、センサ検出濃度の比較対象となる真のNOx濃度の推定が難しいからである。また、NOxセンサは構造が複雑で、センサのNOx濃度検出性能の低下と相関のあるパラメータないし特性を選定するのが難しいからである。   By the way, in the case of a NOx sensor disposed on the downstream side of the NOx catalyst, it is generally difficult to diagnose abnormality of the NOx sensor. This is because the exhaust gas supplied to the NOx sensor is a gas after passing through the NOx catalyst in addition to the variation in the operating state of the engine, and it is difficult to estimate the true NOx concentration to be compared with the sensor detected concentration. Because. Further, the NOx sensor has a complicated structure, and it is difficult to select parameters or characteristics that correlate with a decrease in the NOx concentration detection performance of the sensor.

かかる状況の中、本発明者は鋭意研究の末、NOx濃度検出性能の低下と相関のあるパラメータないし特性を新たに見出した。本発明の目的は、そのような新規なパラメータないし特性を利用してNOxセンサの異常診断を行えるNOxセンサの異常診断装置を提供することにある。   Under such circumstances, the present inventor newly found a parameter or characteristic correlated with a decrease in NOx concentration detection performance after extensive research. An object of the present invention is to provide a NOx sensor abnormality diagnosis device capable of diagnosing abnormality of a NOx sensor using such novel parameters or characteristics.

本発明によれば、
内燃機関の排気通路に設けられたNOxセンサの異常診断装置であって、
前記NOxセンサのセンサセルにおける酸素吸着能を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された酸素吸着能に基づき、前記NOxセンサの異常を判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするNOxセンサの異常診断装置が提供される。
According to the present invention,
An abnormality diagnosis device for a NOx sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Measuring means for measuring the oxygen adsorption capacity in the sensor cell of the NOx sensor;
An NOx sensor abnormality diagnosis device is provided, comprising: a determination unit that determines abnormality of the NOx sensor based on the oxygen adsorption capacity measured by the measurement unit.

本発明者は、鋭意研究の末、NOxセンサのセンサ出力を発するセンサセルに酸素吸着能があること、及びこの酸素吸着能がNOxセンサの劣化に伴って低下してくることを見出した。そこで本発明では、かかる新規なパラメータないし特性としてのセンサセルの酸素吸着能と、NOxセンサ劣化度との相関性を利用し、NOxセンサの異常診断を行うこととしている。   As a result of earnest research, the present inventor has found that the sensor cell that emits the sensor output of the NOx sensor has an oxygen adsorption capacity, and that this oxygen adsorption capacity decreases as the NOx sensor deteriorates. Therefore, in the present invention, the abnormality diagnosis of the NOx sensor is performed by utilizing the correlation between the oxygen adsorption capacity of the sensor cell and the degree of deterioration of the NOx sensor as such a new parameter or characteristic.

好ましくは、前記計測手段は、前記内燃機関の始動前に前記NOxセンサのヒータをオンし、このヒータオン実行中における前記NOxセンサの出力に基づいて前記酸素吸着能を計測する。   Preferably, the measuring means turns on the heater of the NOx sensor before starting the internal combustion engine, and measures the oxygen adsorption capacity based on the output of the NOx sensor while the heater is turned on.

内燃機関の始動前にNOxセンサのヒータをオンし、NOxセンサの暖機を開始すると、内燃機関が始動されておらず排気ガス及びこれに含まれるNOxが無い状態であるにも拘わらず、暫くしてセンサ出力が一時的に立ち上がり、あたかもNOx濃度が一時的に増大したかのような挙動を示す。これは、センサ放置中にセンサセルの電極上に吸着された酸素が当該電極上において分解され、センサセルにおいて酸素イオン電流が流れることに起因する。このとき、センサセルにおける酸素吸着量に応じてセンサ出力の立ち上がり方が相違するので、これを利用してNOxセンサの酸素吸着能が計測される。   When the NOx sensor heater is turned on before starting the internal combustion engine and the warming-up of the NOx sensor is started, the internal combustion engine is not started and the exhaust gas and the NOx contained therein are not present for a while. Thus, the sensor output rises temporarily and behaves as if the NOx concentration has temporarily increased. This is because oxygen adsorbed on the electrode of the sensor cell while the sensor is left is decomposed on the electrode, and an oxygen ion current flows in the sensor cell. At this time, since the rising of the sensor output differs depending on the oxygen adsorption amount in the sensor cell, the oxygen adsorption ability of the NOx sensor is measured using this.

また好ましくは、前記計測手段は、前記内燃機関のフューエルカット中に前記NOxセンサの酸素ポンプセルに対し所定時間の印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行し、その後印加電圧を元の既定状態に復帰させ、当該復帰後のNOxセンサ出力に基づいて、前記酸素吸着能を計測する。   Preferably, the measuring means executes any one of decrease, stop, and reverse rotation of the applied voltage for a predetermined time to the oxygen pump cell of the NOx sensor during the fuel cut of the internal combustion engine, and then applies the applied voltage to the original predetermined voltage. Then, the oxygen adsorption capacity is measured based on the NOx sensor output after the return.

エンジンの燃料噴射を停止するフューエルカット中には、NOxセンサ及びそのセンサセルに空気が供給されるが、これに加えてNOxセンサの酸素ポンプセルに対し、所定時間の印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行すると、センサセルの電極に対しより一層積極的に酸素を供給し、酸素を吸着させることができる。この後、フューエルカット継続中に酸素ポンプセルの印加電圧を元の既定状態に復帰させることにより、前記同様の、センサセルの酸素吸着量に応じたセンサ出力挙動が得られ、これを利用してNOxセンサの酸素吸着能が計測される。   During the fuel cut that stops the fuel injection of the engine, air is supplied to the NOx sensor and its sensor cell. In addition, the oxygen pump cell of the NOx sensor decreases, stops, and reverses the applied voltage for a predetermined time. When either one is executed, oxygen can be more actively supplied to the electrode of the sensor cell to adsorb oxygen. Thereafter, by returning the applied voltage of the oxygen pump cell to the original predetermined state while the fuel cut is continued, the sensor output behavior corresponding to the oxygen adsorption amount of the sensor cell is obtained as described above. The oxygen adsorption capacity of is measured.

好ましくは、前記NOxセンサの異常診断装置は、前記判定手段により前記NOxセンサが正常と判定されたとき、少なくとも前記計測手段により計測された酸素吸着能に基づき、前記NOxセンサの出力を補正する補正手段を備える。   Preferably, the abnormality diagnosis device for the NOx sensor corrects the output of the NOx sensor based on at least the oxygen adsorption capacity measured by the measuring unit when the determining unit determines that the NOx sensor is normal. Means.

前述したように、センサセルの酸素吸着能とNOxセンサ劣化度との間には相関関係がある。よって計測された酸素吸着能に基づき、NOxセンサの劣化度を一定に保つよう、NOxセンサの出力が補正される。これによりNOxセンサ出力を用いた各種制御を精度良く安定して行うことができる。   As described above, there is a correlation between the oxygen adsorption capacity of the sensor cell and the degree of NOx sensor deterioration. Therefore, based on the measured oxygen adsorption capacity, the output of the NOx sensor is corrected so as to keep the degree of deterioration of the NOx sensor constant. As a result, various controls using the NOx sensor output can be performed accurately and stably.

本発明によれば、NOx濃度検出性能の低下と相関のある新規なパラメータないし特性を利用してNOxセンサの異常診断を行えるという、優れた効果が発揮される。   According to the present invention, an excellent effect is achieved that abnormality diagnosis of a NOx sensor can be performed using a new parameter or characteristic correlated with a decrease in NOx concentration detection performance.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。図中、10は、自動車に搭載された圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであり、11は吸気ポートに連通されている吸気マニフォルド、12は排気ポートに連通されている排気マニフォルド、13は燃焼室である。本実施形態では、不図示の燃料タンクから高圧ポンプ17に供給された燃料が、高圧ポンプ17によりコモンレール18に圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール18内の高圧燃料がインジェクタ14から燃焼室13内に直接噴射供給される。エンジン10からの排気ガスは、排気マニフォルド12からターボチャージャ19を経た後にその下流の排気通路15に流され、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。なお、ディーゼルエンジンの形態としてはこのようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたものに限らない。またEGR装置などの他の排気浄化デバイスを含むことも任意である。   FIG. 1 is a schematic system diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a compression ignition type internal combustion engine or diesel engine mounted on an automobile, 11 is an intake manifold communicated with an intake port, 12 is an exhaust manifold communicated with an exhaust port, and 13 is a combustion chamber. It is. In the present embodiment, fuel supplied from a fuel tank (not shown) to the high pressure pump 17 is pumped to the common rail 18 by the high pressure pump 17 and accumulated in a high pressure state, and the high pressure fuel in the common rail 18 is transferred from the injector 14 to the combustion chamber. 13 is directly injected and supplied. Exhaust gas from the engine 10 passes from the exhaust manifold 12 through the turbocharger 19 and then flows into the exhaust passage 15 downstream thereof. After being purified as described later, the exhaust gas is discharged to the atmosphere. In addition, as a form of a diesel engine, it is not restricted to the thing provided with such a common rail type fuel injection device. It is also optional to include other exhaust purification devices such as EGR devices.

他方、エアクリーナ20から吸気通路21内に導入された吸入空気は、エアフローメータ22、ターボチャージャ19、インタークーラ23、スロットルバルブ24を順に通過して吸気マニフォルド11に至る。エアフローメータ22は吸入空気量を検出するためのセンサであり、具体的には吸入空気の流量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ24には電子制御式のものが採用されている。   On the other hand, the intake air introduced from the air cleaner 20 into the intake passage 21 passes through the air flow meter 22, the turbocharger 19, the intercooler 23, and the throttle valve 24 in order to reach the intake manifold 11. The air flow meter 22 is a sensor for detecting the intake air amount, and specifically outputs a signal corresponding to the flow rate of the intake air. The throttle valve 24 is an electronically controlled type.

排気通路15には、排気ガス中のNOxを還元して浄化するNOx触媒、特に選択還元型NOx触媒34が設けられている。なお排気ガス中の未燃成分(特にHC)を酸化して浄化する酸化触媒や、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集して燃焼除去するDPR(Diesel Particulate Reduction)触媒が追加して設けられてもよい。また、NOx触媒34に還元剤としての尿素水を添加するための尿素添加装置48が設けられている。具体的には、NOx触媒34の上流側の排気通路15に、尿素水を噴射するための尿素添加弁40が設けられている。尿素添加弁40には供給ライン41を通じて尿素供給ポンプ42から尿素水が供給され、尿素供給ポンプ42は尿素タンク44に貯留された尿素水を吸引して吐出する。   The exhaust passage 15 is provided with a NOx catalyst, particularly a selective reduction type NOx catalyst 34, for reducing and purifying NOx in the exhaust gas. An oxidation catalyst that oxidizes and purifies unburned components (especially HC) in the exhaust gas, and a DPR (Diesel Particulate Reduction) catalyst that captures particulate matter (PM) in the exhaust gas and removes it by combustion. May be provided. Further, a urea adding device 48 for adding urea water as a reducing agent to the NOx catalyst 34 is provided. Specifically, a urea addition valve 40 for injecting urea water is provided in the exhaust passage 15 upstream of the NOx catalyst 34. Urea water is supplied to the urea addition valve 40 from a urea supply pump 42 through a supply line 41, and the urea supply pump 42 sucks and discharges urea water stored in the urea tank 44.

また、エンジン全体の制御を司る制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUと称す)100が設けられる。ECU100は、CPU、ROM、RAM、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。ECU100は、各種センサ類の検出値等に基づいて、所望のエンジン制御が実行されるように、インジェクタ14、高圧ポンプ17、スロットルバルブ24等を制御する。またECU100は、尿素添加量を制御すべく、尿素添加弁40及び尿素供給ポンプ42を制御する。ECU100に接続されるセンサ類としては、前述のエアフローメータ22の他、NOx触媒34の下流側に設けられたNOxセンサ50、NOx触媒34の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒前排気温センサ52及び触媒後排気温センサ54が含まれる。NOxセンサ50は排気ガスのNOx濃度に比例した大きさの出力信号を発する所謂限界電流式NOxセンサである。その構造については後に詳しく述べる。   Further, an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 100 is provided as a control means for controlling the entire engine. The ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like. The ECU 100 controls the injector 14, the high-pressure pump 17, the throttle valve 24, and the like so that desired engine control is executed based on detection values of various sensors. Further, the ECU 100 controls the urea addition valve 40 and the urea supply pump 42 in order to control the urea addition amount. As sensors connected to the ECU 100, in addition to the air flow meter 22, the NOx sensor 50 provided on the downstream side of the NOx catalyst 34, the pre-catalyst exhaust temperature provided on the upstream side and the downstream side of the NOx catalyst 34, respectively. A sensor 52 and a post-catalyst exhaust temperature sensor 54 are included. The NOx sensor 50 is a so-called limit current type NOx sensor that generates an output signal having a magnitude proportional to the NOx concentration of the exhaust gas. The structure will be described in detail later.

他のセンサ類として、クランク角センサ26、アクセル開度センサ27及びエンジンスイッチ28がECU100に接続されている。クランク角センサ26はクランク角の回転時にクランクパルス信号をECU100に出力し、ECU100はそのクランクパルス信号に基づきエンジン10のクランク角を検出すると共に、エンジン10の回転速度を計算する。アクセル開度センサ27は、ユーザによって操作されるアクセルペダルの開度(アクセル開度)に応じた信号をECU100に出力する。エンジンスイッチ28はユーザによってエンジン始動時にオン、エンジン停止時にオフされる。   As other sensors, a crank angle sensor 26, an accelerator opening sensor 27, and an engine switch 28 are connected to the ECU 100. The crank angle sensor 26 outputs a crank pulse signal to the ECU 100 when the crank angle rotates, and the ECU 100 detects the crank angle of the engine 10 based on the crank pulse signal and calculates the rotational speed of the engine 10. The accelerator opening sensor 27 outputs a signal corresponding to the accelerator pedal opening (accelerator opening) operated by the user to the ECU 100. The engine switch 28 is turned on by the user when the engine is started and turned off when the engine is stopped.

選択還元型NOx触媒(SCR: Selective Catalytic Reduction)34は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にPtなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にCu等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ/バナジウム触媒(V25/WO3/TiO2)を担持させたもの等が例示できる。選択還元型NOx触媒34は、その触媒温度が活性温度域にあり、且つ、還元剤としての尿素が添加されているときにNOxを還元浄化する。尿素が触媒に添加されると、触媒上でアンモニアが生成され、このアンモニアがNOxと反応してNOxが還元される。 Selective reduction type NOx catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) 34 has a base material such as zeolite or alumina supporting a noble metal such as Pt, or a transition metal such as Cu supported on the surface of the base material by ion exchange. Examples thereof include those obtained by carrying a titania / vanadium catalyst (V 2 O 5 / WO 3 / TiO 2 ) on the surface of the substrate. The selective reduction type NOx catalyst 34 reduces and purifies NOx when the catalyst temperature is in the active temperature range and urea as a reducing agent is added. When urea is added to the catalyst, ammonia is produced on the catalyst and this ammonia reacts with NOx to reduce NOx.

NOx触媒34の温度は、触媒に埋設した温度センサにより直接検出することもできるが、本実施形態ではそれを推定することとしている。具体的には、ECU100が、触媒前排気温センサ52及び触媒後排気温センサ54によりそれぞれ検出された触媒前排気温及び触媒後排気温に基づき、触媒温度を推定する。なお推定方法はこのような例に限られない。   The temperature of the NOx catalyst 34 can be directly detected by a temperature sensor embedded in the catalyst, but in the present embodiment, this is estimated. Specifically, the ECU 100 estimates the catalyst temperature based on the pre-catalyst exhaust temperature and the post-catalyst exhaust temperature detected by the pre-catalyst exhaust temperature sensor 52 and the post-catalyst exhaust temperature sensor 54, respectively. Note that the estimation method is not limited to such an example.

NOx触媒34に対する尿素添加量は、NOxセンサ50により検出されるNOx濃度に基づき制御される。具体的には、検出NOx濃度の値が常にゼロになるように尿素添加弁40からの尿素噴射量が制御される。この場合、検出NOx濃度の値のみに基づいて尿素噴射量を設定してもよいし、或いは、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度とアクセル開度)に基づいてNOx濃度をゼロとするような基本尿素噴射量を設定し、且つ、この基本尿素噴射量を検出NOx濃度の値がゼロになるようにフィードバック補正してもよい。NOx触媒34が尿素添加時のみNOxを還元可能なので、基本的に尿素は、エンジン運転中且つ燃料噴射実行時に常時添加される。また、NOx還元に必要な最小限の量しか尿素が添加されないよう、制御が行われる。過剰に尿素を添加するとアンモニアが触媒下流に排出されてしまい(所謂NH3スリップ)、異臭等の原因となるからである。 The amount of urea added to the NOx catalyst 34 is controlled based on the NOx concentration detected by the NOx sensor 50. Specifically, the urea injection amount from the urea addition valve 40 is controlled so that the value of the detected NOx concentration is always zero. In this case, the urea injection amount may be set based only on the value of the detected NOx concentration, or the NOx concentration may be set to zero based on the engine operating state (for example, engine speed and accelerator opening). The urea injection amount may be set, and the basic urea injection amount may be feedback-corrected so that the detected NOx concentration value becomes zero. Since the NOx catalyst 34 can reduce NOx only when urea is added, urea is basically added constantly during engine operation and when fuel injection is performed. In addition, control is performed so that urea is added only in the minimum amount necessary for NOx reduction. This is because when urea is added excessively, ammonia is discharged downstream of the catalyst (so-called NH 3 slip), which causes a strange odor and the like.

次に、NOxセンサ50の詳細について説明する。図2にはNOxセンサ50のセンサ部の構造を示す。NOxセンサ50のセンサ部は互いに積層された6つの酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなり、これら6つの固体電解質層を以下、上から順に第1層L1、第2層L2、第3層L3、第4層L4、第5層L5、第6層L6と称する。 Next, details of the NOx sensor 50 will be described. FIG. 2 shows the structure of the sensor portion of the NOx sensor 50. The sensor part of the NOx sensor 50 is composed of six oxygen ion conductive solid electrolyte layers such as zirconia oxide laminated on each other. These six solid electrolyte layers are hereinafter referred to as a first layer L 1 and a second layer L 2 in order from the top. These are referred to as a third layer L 3 , a fourth layer L 4 , a fifth layer L 5 , and a sixth layer L 6 .

第1層L1と第3層L3との間には、例えば、多孔質材料または細孔を形成されている材料からなる第1の拡散律速部材62と第2の拡散律速部材63とが配置されている。これら拡散律速部材62,63間には、第1室64が形成される。第2の拡散律速部材63と第2層L2との間には、第2室65が形成されている。また、第3層L3と第5層L5との間には、外気に連通している大気室66が形成されている。一方、第1の拡散律速部材62の外端面は雰囲気ガスとしての排気ガスと接触されている。したがって排気ガスは第1の拡散律速部材62を通じて第1室64内に流入する。 Between the first layer L 1 and the third layer L 3 , for example, a first diffusion limiting member 62 and a second diffusion limiting member 63 made of a porous material or a material in which pores are formed are provided. Has been placed. A first chamber 64 is formed between the diffusion control members 62 and 63. A second diffusion-controlling member 63 is provided between the second layer L 2, the second chamber 65 is formed. In addition, an air chamber 66 communicating with the outside air is formed between the third layer L 3 and the fifth layer L 5 . On the other hand, the outer end surface of the first diffusion control member 62 is in contact with the exhaust gas as the atmospheric gas. Accordingly, the exhaust gas flows into the first chamber 64 through the first diffusion control member 62.

一方、第1室64に面する第1層L1の内周面上には、陰極側第1ポンプ電極67が形成されている。第1層L1の外周面上には、陽極側第1ポンプ電極68が形成されている。これら第1ポンプ電極67,68間には第1ポンプ電圧源69により電圧が印加される。第1ポンプ電極67,68間に電圧が印加されると、第1室64内の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第1ポンプ電極67と接触して酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側第1ポンプ電極68に向かって第1層L1内を流れる。したがって、第1室64内の排気ガス中に含まれる酸素は第1層L1内を移動して室外に汲み出されることになる。このとき汲み出される酸素量は第1ポンプ電圧源69の電圧が高くなるほど多くなる。 On the other hand, a cathode-side first pump electrode 67 is formed on the inner peripheral surface of the first layer L 1 facing the first chamber 64. An anode side first pump electrode 68 is formed on the outer peripheral surface of the first layer L 1 . A voltage is applied between the first pump electrodes 67 and 68 by a first pump voltage source 69. When a voltage is applied between the first pump electrodes 67 and 68, oxygen contained in the exhaust gas in the first chamber 64 comes into contact with the cathode-side first pump electrode 67 and becomes oxygen ions. The oxygen ions flow in the first layer L 1 toward the anode-side first pump electrode 68. Therefore, oxygen contained in the exhaust gas in the first chamber 64 moves through the first layer L 1 and is pumped out of the chamber. At this time, the amount of oxygen pumped out increases as the voltage of the first pump voltage source 69 increases.

このように、本実施形態では、陰極側第1ポンプ電極67および陽極側第1ポンプ電極68が、それぞれ、第1室64内の排気ガスから酸素を排出するための第1の酸素ポンプセルの対面する2つの電極板を構成する。   As described above, in the present embodiment, the cathode-side first pump electrode 67 and the anode-side first pump electrode 68 face each other of the first oxygen pump cell for discharging oxygen from the exhaust gas in the first chamber 64. Two electrode plates are configured.

一方、大気室66に面する第3層L3の内周面上には、基準電極70が形成されている。ところで酸素イオン伝導性のある固体電解質からなる層(以下、固体電解質層と称す)では、固体電解質層の両側において酸素濃度に差があると、酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向かって酸素イオンが固体電解質層内を移動する。図2に示されている例では、大気室66内の酸素濃度の方が第1室64内の酸素濃度よりも高いので、大気室66内の酸素は基準電極70と接触することによって電荷を受け取って酸素イオンとなる。この酸素イオンは第3層L3、第2層L2および第1層L1内を移動し、陰極側第1ポンプ電極67において電荷を放出する。この結果、基準電極70と陰極側第1ポンプ電極67との間に符号11で示した電圧(起電力)V0が発生する。この電圧V0は大気室66内と第1室64内との酸素濃度差に比例する。 On the other hand, a reference electrode 70 is formed on the inner peripheral surface of the third layer L 3 facing the atmospheric chamber 66. By the way, in a layer made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity (hereinafter referred to as a solid electrolyte layer), if there is a difference in oxygen concentration on both sides of the solid electrolyte layer, the oxygen concentration is changed from the higher oxygen concentration side to the lower oxygen concentration side. Thus, oxygen ions move in the solid electrolyte layer. In the example shown in FIG. 2, the oxygen concentration in the atmospheric chamber 66 is higher than the oxygen concentration in the first chamber 64, so that oxygen in the atmospheric chamber 66 is charged by contacting with the reference electrode 70. Receives oxygen ions. The oxygen ions move in the third layer L 3 , the second layer L 2, and the first layer L 1 , and discharge electric charges at the cathode side first pump electrode 67. As a result, a voltage (electromotive force) V 0 indicated by reference numeral 11 is generated between the reference electrode 70 and the cathode-side first pump electrode 67. This voltage V 0 is proportional to the oxygen concentration difference between the atmosphere chamber 66 and the first chamber 64.

図2に示されている例では、排気ガス中のNOx濃度を検出するときには、この電圧V0が、第1室64内の酸素濃度が1ppmのときに生ずる電圧に一致するように、第1ポンプ電圧源69の電圧がフィードバック制御される。すなわち、第1室64内の酸素は第1室64内の酸素濃度が1ppmとなるように第1層L1を通って汲み出され、それによって、第1室64内の酸素濃度が1ppmに維持される。 In the example shown in FIG. 2, when detecting the NOx concentration in the exhaust gas, the first voltage V 0 matches the voltage generated when the oxygen concentration in the first chamber 64 is 1 ppm. The voltage of the pump voltage source 69 is feedback controlled. That is, the oxygen in the first chamber 64 is pumped through the first layer L 1 so that the oxygen concentration in the first chamber 64 becomes 1 ppm, and thereby the oxygen concentration in the first chamber 64 becomes 1 ppm. Maintained.

このように、本実施形態では、基準電極70および陰極側第1ポンプ電極67が、それぞれ、第1室64内の排気ガス中の酸素濃度を監視するための第1酸素濃度監視セルの対面する2つの電極板を構成する。   Thus, in the present embodiment, the reference electrode 70 and the cathode-side first pump electrode 67 face each other in the first oxygen concentration monitoring cell for monitoring the oxygen concentration in the exhaust gas in the first chamber 64. Two electrode plates are formed.

なお、陰極側第1ポンプ電極67は、NOxに対しては還元性の低い材料、例えば、金(Au)と白金(Pt)との合金から形成されている。したがって、第1室64内では、排気ガス中に含まれるNO2がNOに還元されることはあるものの、NOはそれ以上還元されない。したがって、第1室64内でNOxがNOにほぼ単ガス化され、このNOxを含む排気ガスが第2の拡散律速部材63を通って第2室65内に流入する。 The cathode-side first pump electrode 67 is made of a material having a low reducing property with respect to NOx, for example, an alloy of gold (Au) and platinum (Pt). Therefore, in the first chamber 64, NO 2 contained in the exhaust gas may be reduced to NO, but NO is not reduced any more. Therefore, NOx is substantially made into NO in the first chamber 64, and the exhaust gas containing this NOx flows into the second chamber 65 through the second diffusion control member 63.

一方、第2室65に面する第1層L1の内周面上には、陰極側第2ポンプ電極72が形成されている。陰極側第2ポンプ電極72と陽極側第1ポンプ電極68との間には、第2ポンプ電圧源73によって電圧が印加される。これらポンプ電極72,68間に電圧が印加されると、第2室65内の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第2ポンプ電極72と接触して酸素イオンとなる。この酸素イオンは第1層L1内を陽極側第1ポンプ電極68に向かって流れる。したがって、第2室65内の排気ガス中に含まれる酸素は第1層L1内を移動して室外に汲み出されることになる。このときに室外に汲み出される酸素量は第2ポンプ電圧源73の電圧が高くなるほど多くなる。 On the other hand, a cathode-side second pump electrode 72 is formed on the inner peripheral surface of the first layer L 1 facing the second chamber 65. A voltage is applied by the second pump voltage source 73 between the cathode side second pump electrode 72 and the anode side first pump electrode 68. When a voltage is applied between the pump electrodes 72 and 68, oxygen contained in the exhaust gas in the second chamber 65 comes into contact with the cathode-side second pump electrode 72 and becomes oxygen ions. The oxygen ions flow in the first layer L 1 toward the anode-side first pump electrode 68. Accordingly, oxygen contained in the exhaust gas in the second chamber 65 moves through the first layer L 1 and is pumped out of the chamber. At this time, the amount of oxygen pumped out of the room increases as the voltage of the second pump voltage source 73 increases.

すなわち、本実施形態では、陰極側第2ポンプ電極72および陽極側第1ポンプ電極68が、それぞれ、第2室65内の排気ガスから酸素を排出するための第2の酸素ポンプセルの対面する2つの電極板を構成する。   In other words, in the present embodiment, the cathode-side second pump electrode 72 and the anode-side first pump electrode 68 are respectively opposed to the second oxygen pump cell for discharging oxygen from the exhaust gas in the second chamber 65. One electrode plate is constructed.

一方、上述したように、固体電解質層の両側において酸素濃度に差があると、酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図2に示されている例では、第2室65内の酸素濃度よりも大気室66内の酸素濃度のほうが高いので、大気室66内の酸素は基準電極70と接触することによって電荷を受け取って酸素イオンとなる。この酸素イオンは第3層L3、第2層L2および第1層L1内を移動し、陰極側第2ポンプ電極72において電荷を放出する。その結果、基準電極70と陰極側第2ポンプ電極72との間に符号74で示した電圧(起電力)V1が発生する。この電圧V1は大気室66内と第2室65内との酸素濃度差に比例する。 On the other hand, as described above, if there is a difference in oxygen concentration on both sides of the solid electrolyte layer, oxygen ions move in the solid electrolyte layer from the higher oxygen concentration side toward the lower oxygen concentration side. In the example shown in FIG. 2, since the oxygen concentration in the atmospheric chamber 66 is higher than the oxygen concentration in the second chamber 65, the oxygen in the atmospheric chamber 66 receives charges by contacting the reference electrode 70. It becomes oxygen ion. The oxygen ions move in the third layer L 3 , the second layer L 2, and the first layer L 1 , and discharge electric charges at the cathode side second pump electrode 72. As a result, a voltage (electromotive force) V 1 indicated by reference numeral 74 is generated between the reference electrode 70 and the cathode-side second pump electrode 72. This voltage V 1 is proportional to the oxygen concentration difference between the atmosphere chamber 66 and the second chamber 65.

図2に示されている例では、排気ガス中のNOx濃度を検出するときには、この電圧V1が、第2室65内の酸素濃度が0.01ppmのときに生ずる電圧に一致するように、第2ポンプ電圧源73の電圧がフィードバック制御される。すなわち、第2室65内の酸素は第2室65内の酸素濃度が0.01ppmとなるように第1層L1を通って汲み出され、それによって第2室65内の酸素濃度が0.01ppmに維持される。 In the example shown in FIG. 2, when detecting the NOx concentration in the exhaust gas, this voltage V 1 matches the voltage generated when the oxygen concentration in the second chamber 65 is 0.01 ppm. The voltage of the second pump voltage source 73 is feedback controlled. That is, the oxygen in the second chamber 65 is pumped through the first layer L 1 so that the oxygen concentration in the second chamber 65 is 0.01 ppm, whereby the oxygen concentration in the second chamber 65 is 0. .01 ppm.

すなわち、本実施形態では、基準電極70および陰極側第2ポンプ電極72が、それぞれ、第2室65内の排気ガス中の酸素濃度を監視するための第2酸素濃度監視セルの対面する2つの電極板を構成する。   In other words, in the present embodiment, the reference electrode 70 and the cathode-side second pump electrode 72 are two facing each other of the second oxygen concentration monitoring cell for monitoring the oxygen concentration in the exhaust gas in the second chamber 65. Configure the electrode plate.

なお、陰極側第2ポンプ電極72もNOxに対しては還元性の低い材料、例えば、金(Au)と白金(Pt)との合金から形成されている。したがって、排気ガス中に含まれるNOxは陰極側第2ポンプ電極72と接触しても還元されない。   The cathode-side second pump electrode 72 is also formed of a material having a low reducing property with respect to NOx, for example, an alloy of gold (Au) and platinum (Pt). Therefore, NOx contained in the exhaust gas is not reduced even when it contacts the cathode-side second pump electrode 72.

一方、第2室65に面する第3層L3の内周面上には、NOx検出用の陰極側ポンプ電極75が形成されている。陰極側ポンプ電極75はNOxに対して強い還元性を有する材料、例えば、ロジウム(Rh)と白金(Pt)との合金から形成されている。したがって、第2室65内のNOx、実際には大部分を占めるNOが陰極側ポンプ電極75上においてN2とO2とに分解される。図2に示されているように、陰極側ポンプ電極75と基準電極70との間には、一定電圧76が印加されており、したがって、陰極側ポンプ電極75上において分解生成されたO2は酸素イオンとなって第3層L3内を基準電極70に向けて移動する。このとき、陰極側ポンプ電極75と基準電極70との間には、この酸素イオン量に比例した符号77で示した電流I1が流れる。 On the other hand, a cathode pump electrode 75 for NOx detection is formed on the inner peripheral surface of the third layer L 3 facing the second chamber 65. The cathode pump electrode 75 is made of a material having a strong reducing property with respect to NOx, for example, an alloy of rhodium (Rh) and platinum (Pt). Therefore, NOx in the second chamber 65, which actually occupies most of the NOx, is decomposed into N 2 and O 2 on the cathode side pump electrode 75. As shown in FIG. 2, a constant voltage 76 is applied between the cathode side pump electrode 75 and the reference electrode 70, so that O 2 decomposed and generated on the cathode side pump electrode 75 is It becomes oxygen ions and moves in the third layer L 3 toward the reference electrode 70. At this time, a current I 1 indicated by reference numeral 77 proportional to the amount of oxygen ions flows between the cathode pump electrode 75 and the reference electrode 70.

すなわち、本実施形態では、陰極側ポンプ電極75および基準電極70が、それぞれ、排気ガス中のNOxを分解して新たに酸素を生成するための酸素生成セルの対面する2つの電極板を構成する。さらに、これら陰極側ポンプ電極75および基準電極70は、それぞれ、酸素生成セルによって生成された酸素濃度を検出するためのセンサセルの対面する2つの電極板をも構成する。   That is, in this embodiment, the cathode pump electrode 75 and the reference electrode 70 constitute two electrode plates facing each other of the oxygen generation cell for decomposing NOx in the exhaust gas and newly generating oxygen. . Further, the cathode pump electrode 75 and the reference electrode 70 also constitute two electrode plates facing each other of the sensor cell for detecting the oxygen concentration generated by the oxygen generation cell.

上述したように、第1室64内ではNOxがNOにほぼ単ガス化され、また、第2室65内には酸素はほとんど存在しない。したがって電流I1は排気ガス中に含まれるNOx濃度に比例することになり、電流I1から排気ガス中のNOx濃度を検出できることになる。 As described above, NOx is almost converted into NO in the first chamber 64, and oxygen hardly exists in the second chamber 65. Therefore, the current I 1 is proportional to the NOx concentration contained in the exhaust gas, and the NOx concentration in the exhaust gas can be detected from the current I 1 .

なお、第5層L5と第6層L6との間には、NOxセンサ50のセンサ部を加熱するための電気式ヒータ79が配置されている。このヒータ79は、NOxセンサ50による通常のNOx検出時に約750〜800℃に加熱制御される。 An electric heater 79 for heating the sensor part of the NOx sensor 50 is disposed between the fifth layer L 5 and the sixth layer L 6 . The heater 79 is controlled to be heated to about 750 to 800 ° C. when normal NOx is detected by the NOx sensor 50.

次に、NOxセンサ50の異常診断について説明する。   Next, abnormality diagnosis of the NOx sensor 50 will be described.

本発明者は、鋭意研究の末、陰極側ポンプ電極75および基準電極70を備えたセンサセルに酸素吸着能があること、及びNOxセンサ50の劣化に伴って当該酸素吸着能が低下してくることを見出した。   As a result of intensive research, the present inventor has that the sensor cell including the cathode pump electrode 75 and the reference electrode 70 has an oxygen adsorption capacity, and that the oxygen adsorption capacity decreases as the NOx sensor 50 deteriorates. I found.

センサセルのうち、第2室65内に位置する陰極側ポンプ電極75は、詳しくは、ロジウム(Rh)と白金(Pt)の合金およびセラミックとしての酸化ジルコニア(ZrO2)から形成された多孔質サーメットにて構成されている。このうちロジウムが、NOをも還元し得る比較的強い触媒能と、酸素を吸着するといった酸素吸着能とを陰極側ポンプ電極75に与える主成分となる。 Among the sensor cells, the cathode-side pump electrode 75 located in the second chamber 65 is more specifically a porous cermet formed from an alloy of rhodium (Rh) and platinum (Pt) and zirconia oxide (ZrO 2 ) as a ceramic. It is composed of. Of these, rhodium is a main component that gives the cathode pump electrode 75 a relatively strong catalytic ability capable of reducing NO as well as an oxygen adsorption ability such as adsorption of oxygen.

また、上述の各セルのうち、劣化に伴ってNOx検出性能に最も大きく影響をもたらすのは、センサセルである。その理由は、センサセルの陰極側ポンプ電極75が最終的にNOを分解し、直接的にNOxを検出する電極だからであり、また、当該電極75がNOを分解する触媒能を有するRh−Pt電極であるため、劣化に伴って触媒能が低下するというように、他のPt−Au電極に比べて安定性に欠けるからである。   Of the above-described cells, the sensor cell has the greatest influence on the NOx detection performance due to deterioration. The reason is that the cathode pump electrode 75 of the sensor cell finally decomposes NO and directly detects NOx, and the electrode 75 has a catalytic ability to decompose NO. This is because the catalytic performance is reduced with deterioration, and the stability is lacking compared to other Pt—Au electrodes.

一方、本発明者の研究結果によれば、NOxセンサひいては陰極側ポンプ電極75が劣化するにつれ、陰極側ポンプ電極75の酸素吸着能が低下していくことが判明した。その理由は、陰極側ポンプ電極75を構成するロジウム及び白金の粒子群が熱の影響で次第に凝集し、電極内でのガス拡散性が低下したり、活性点が減少したりするからと考えられる。   On the other hand, according to the research result of the present inventor, it has been found that as the NOx sensor, and thus the cathode pump electrode 75, deteriorates, the oxygen adsorption capacity of the cathode pump electrode 75 decreases. The reason is considered to be that the rhodium and platinum particles constituting the cathode pump electrode 75 are gradually aggregated due to the influence of heat, resulting in a decrease in gas diffusibility within the electrode and a decrease in active sites. .

よって、センサセルないし陰極側ポンプ電極75の酸素吸着能はNOxセンサ50の劣化度と相関することになり、本実施形態ではこのことを利用してNOxセンサ50の異常診断を行うこととしている。   Therefore, the oxygen adsorption capacity of the sensor cell or the cathode-side pump electrode 75 correlates with the deterioration degree of the NOx sensor 50, and in this embodiment, the abnormality diagnosis of the NOx sensor 50 is performed using this fact.

センサセルの酸素吸着能は、例えば以下のようにして計測される。図3は、NOxセンサ50の暖機中におけるセンサ出力I1の変化を示す試験結果である。ここでは、エンジン停止状態でNOxセンサ50を空気中に常温で所定時間放置し、陰極側ポンプ電極75上に酸素を吸着させ、その後、エンジンを始動させずに、NOxセンサ50のヒータ79をオンすると共にNOxセンサ50をオン(第1及び第2の酸素ポンプセル並びにセンサセルに電圧を印加)し、ヒータ79のみでNOxセンサ50を暖機している。図中、実線で示すのが新品センサの場合、破線で示すのが耐久試験後の劣化センサの場合である。なお、陰極側ポンプ電極75における酸素吸着は当該電極が低温であるほど起こりやすく、常温程度ではそれが確実に起こること、またNOxセンサ50の暖機後にはそれが起こらないことが分かっている。例えばNOxセンサ50のヒータ79が約750〜800℃の範囲の一定温度に制御されているような場合には酸素吸着は起こらない。 The oxygen adsorption capacity of the sensor cell is measured, for example, as follows. FIG. 3 shows test results showing changes in the sensor output I 1 during the warm-up of the NOx sensor 50. Here, when the engine is stopped, the NOx sensor 50 is left in the air at room temperature for a predetermined time, oxygen is adsorbed on the cathode pump electrode 75, and then the heater 79 of the NOx sensor 50 is turned on without starting the engine. At the same time, the NOx sensor 50 is turned on (voltage is applied to the first and second oxygen pump cells and the sensor cell), and the NOx sensor 50 is warmed up only by the heater 79. In the figure, a solid line indicates a new sensor, and a broken line indicates a deteriorated sensor after an endurance test. It is known that oxygen adsorption at the cathode-side pump electrode 75 is more likely to occur as the temperature of the electrode is lower, that it occurs reliably at about room temperature, and that it does not occur after the NOx sensor 50 is warmed up. For example, when the heater 79 of the NOx sensor 50 is controlled to a constant temperature in the range of about 750 to 800 ° C., oxygen adsorption does not occur.

時刻t0からヒータ79による加熱を開始すると、内燃機関が始動されておらず排ガス及びこれに含まれるNOxが無い状態であるにも拘わらず、暫くしてセンサ出力I1がNOx濃度ゼロ相当の値I10から立ち上がり、あたかもNOx濃度が増大したかのような挙動を示す。これは、センサ放置中に陰極側ポンプ電極75上に吸着された酸素O2が、陰極側ポンプ電極75上において分解され、酸素イオンとなって基準電極70に向かって移動し、陰極側ポンプ電極75と基準電極70との間に酸素イオン量に比例した電流I1が流れるからである。この立ち上がったセンサ出力I1は、陰極側ポンプ電極75上における吸着酸素の分解、脱離と共にやがてNOx濃度ゼロ相当の値I10に復帰する。 When heating by the heater 79 is started from time t0, the sensor output I 1 is a value corresponding to a NOx concentration of zero for a while, even though the internal combustion engine has not been started and there is no exhaust gas and NOx contained therein. It rises from I 10 and behaves as if the NOx concentration has increased. This is because oxygen O 2 adsorbed on the cathode-side pump electrode 75 while the sensor is left is decomposed on the cathode-side pump electrode 75 and moves toward the reference electrode 70 as oxygen ions. This is because a current I 1 proportional to the amount of oxygen ions flows between 75 and the reference electrode 70. The rising sensor output I 1 eventually returns to a value I 10 equivalent to zero NOx concentration along with decomposition and desorption of adsorbed oxygen on the cathode pump electrode 75.

このとき、図から分かるように、NOxセンサ50が劣化するほど、吸着酸素量が減少し、センサ出力I1の挙動が小さくなる。即ち、センサ出力I1のピーク値I1Pが小さくなり、吸着酸素に基づくセンサ出力I1が現れる時間も短くなる。 At this time, as can be seen from the figure, as the NOx sensor 50 deteriorates, the amount of adsorbed oxygen decreases and the behavior of the sensor output I 1 decreases. That is, the peak value I 1 P of the sensor output I 1 is reduced, and the time during which the sensor output I 1 based on the adsorbed oxygen appears is also reduced.

そこで、本実施形態では、かかるセンサ出力I1の挙動を利用してセンサセルの酸素吸着能、より言えばその指標値たる酸素吸着能パラメータを計測する。 Therefore, in the present embodiment, the oxygen adsorption capacity of the sensor cell, more specifically, the oxygen adsorption capacity parameter as the index value is measured using the behavior of the sensor output I 1 .

酸素吸着能計測の第1例は、センサ出力I1のピーク値I1Pに基づきセンサセルの酸素吸着能を計測するものである。即ち、ECU100によりセンサ出力I1が立ち上がったときのピーク値I1Pを取得し、その取得した値をセンサセルの酸素吸着能とするものである。 The first example of oxygen adsorption capacity measurement is to measure the oxygen adsorption capacity of the sensor cell based on the peak value I 1 P of the sensor output I 1 . That is, the ECU 100 acquires the peak value I 1 P when the sensor output I 1 rises, and uses the acquired value as the oxygen adsorption capacity of the sensor cell.

酸素吸着能計測の第2例は、センサ出力I1の積算値に基づきセンサセルの酸素吸着能を計測するものである。即ち、ECU100により、センサ出力I1が立ち上がっている間の所定のサンプリング周期毎のセンサ出力I1nを順次積算し、その最終積算値ΣI1nをセンサセルの酸素吸着能とするものである。なおここでいうセンサ出力I1nとは、実際のセンサ出力I1からNOx濃度ゼロ相当の値I10を減じた差をいう。 The second example of the oxygen adsorption capacity measurement is to measure the oxygen adsorption capacity of the sensor cell based on the integrated value of the sensor output I 1 . That is, the ECU 100 sequentially integrates the sensor output I 1n for each predetermined sampling period while the sensor output I 1 rises, and uses the final integrated value ΣI 1n as the oxygen adsorption capacity of the sensor cell. Here, the sensor output I 1n is a difference obtained by subtracting a value I 10 corresponding to zero NOx concentration from the actual sensor output I 1 .

酸素吸着能計測の第3例は、センサ出力I1の立ち上がり時間に基づきセンサセルの酸素吸着能を計測するものである。即ち、ECU100により、センサ出力I1が、NOx濃度ゼロ相当の値I10より若干大きい所定値I1s以上となっている時間Δtを計測し、この立ち上がり時間Δtをセンサセルの酸素吸着能とするものである。 The third example of oxygen adsorption capacity measurement is to measure the oxygen adsorption capacity of the sensor cell based on the rise time of the sensor output I 1 . That is, the ECU 100 measures the time Δt during which the sensor output I 1 is equal to or greater than the predetermined value I 1 s, which is slightly larger than the value I 10 equivalent to zero NOx concentration, and determines the rise time Δt as the oxygen adsorption capacity of the sensor cell. To do.

これらいずれの計測方法を採用した場合でも、NOxセンサ50が劣化するほど、各パラメータ値I1P、ΣI1n、Δtは小さくなっていく。よってこれら各パラメータ値が、予め定められた異常判定値以下であるとき、NOxセンサ50が異常である(劣化している)と判定される。 In any of these measurement methods, the parameter values I 1 P, ΣI 1n , and Δt become smaller as the NOx sensor 50 deteriorates. Therefore, when these parameter values are equal to or less than a predetermined abnormality determination value, it is determined that the NOx sensor 50 is abnormal (deteriorated).

図4〜図6には、センサセルの酸素吸着能パラメータとしてセンサ出力ピーク値I1P、センサ出力積算値ΣI1n及びセンサ出力立ち上がり時間Δtをそれぞれ用いた場合の、各パラメータとNOxセンサ劣化度との相関を表すグラフを示す。図示するように、NOxセンサ劣化度が大きくなるほど各パラメータ値は次第に減少していく。そして各パラメータ値が、対応する異常判定値I1Ps、ΣI1ns、Δtsと比較され、異常判定値以下ならばNOxセンサ50は異常と判定される。この異常判定と同時にチェックランプ等の警告装置がオンされ、NOxセンサ50の交換がユーザに促される。 4 to 6, the sensor output peak value I 1 P, the sensor output integrated value ΣI 1n, and the sensor output rise time Δt are used as the oxygen adsorption capacity parameters of the sensor cell. The graph showing the correlation of is shown. As shown in the figure, each parameter value gradually decreases as the NOx sensor deterioration degree increases. And each parameter value, the corresponding abnormality determination value I 1 Ps, ΣI 1n s, is compared to .DELTA.ts, NOx sensor 50 if the following abnormality determination value is determined to be abnormal. Simultaneously with this abnormality determination, a warning device such as a check lamp is turned on, and the user is prompted to replace the NOx sensor 50.

ところで、図示されるような各パラメータ値とNOxセンサ劣化度との相関性を利用して、本実施形態では、NOxセンサ50が正常と判定された場合に、NOxセンサ出力I1が補正される。具体的には、実際のNOxセンサ出力I1に基づいて得られる検出NOx濃度Cが、一定の劣化度のNOxセンサ、本実施形態では新品のNOxセンサ50のときに得られるようなNOx濃度となるように、検出NOx濃度Cが補正される。図7には補正マップの一例を示し、実際に得られたNOxセンサ出力I1とパラメータ値とに基づいてマップからNOx濃度補正量ΔCが算出され、このNOx濃度補正量ΔCが、実際のNOxセンサ出力I1から換算された検出NOx濃度Cに加算され、新品のNOxセンサで得られるような補正後NOx濃度C’が求められる。この補正後NOx濃度C’が前述したようなNOx触媒への還元剤添加量制御等といった各種制御に用いられる。NOx濃度補正量ΔCは、実際のNOxセンサ出力I1が大きいほど、またパラメータ値が小さいほど、大きな値となるよう設定される。なお、パラメータ値が新品NOxセンサ相当の大きな値であれば、NOx濃度補正量ΔCは当然にゼロとなる。補正方法についてはこのような補正量を加算する方法以外も可能であり、例えば補正量を乗算する方法も可能である。 By the way, using the correlation between each parameter value and the NOx sensor deterioration degree as illustrated, in this embodiment, when the NOx sensor 50 is determined to be normal, the NOx sensor output I 1 is corrected. . Specifically, the detected NOx concentration C obtained based on the actual NOx sensor output I 1 is the NOx concentration obtained when the NOx sensor has a certain degree of deterioration, that is, a new NOx sensor 50 in this embodiment. Thus, the detected NOx concentration C is corrected. FIG. 7 shows an example of the correction map. Based on the actually obtained NOx sensor output I 1 and the parameter value, the NOx concentration correction amount ΔC is calculated from the map, and this NOx concentration correction amount ΔC is calculated as the actual NOx concentration. The corrected NOx concentration C ′ obtained by a new NOx sensor is obtained by adding to the detected NOx concentration C converted from the sensor output I 1 . This corrected NOx concentration C ′ is used for various controls such as control of the amount of reducing agent added to the NOx catalyst as described above. The NOx concentration correction amount ΔC is set to be larger as the actual NOx sensor output I 1 is larger and the parameter value is smaller. If the parameter value is a large value equivalent to a new NOx sensor, the NOx concentration correction amount ΔC is naturally zero. The correction method is not limited to such a method of adding correction amounts, and for example, a method of multiplying correction amounts is also possible.

次に、具体的な異常診断処理を図8に基づいて説明する。図示されるルーチンはECU100により所定周期(例えば16msec)毎に繰り返し実行される。   Next, specific abnormality diagnosis processing will be described with reference to FIG. The illustrated routine is repeatedly executed by the ECU 100 at predetermined intervals (for example, 16 msec).

最初のステップS101では、異常診断を行うのに適した所定条件、特にエンジン始動前にNOxセンサ50のヒータ79をオンするのに適した所定条件が成立しているか否かが判断される。なお、このようなエンジン始動前のヒータオンをプレヒートという。例えば、エンジン停止状態の車両に乗員が乗り込むためドアが開放され、このドア開放と同時にドアスイッチがオンとなり、プレヒートが開始されるような車両の場合には、ドアスイッチがオンとなることが条件の一つである。また、バッテリ電圧がプレヒートに耐え得るだけの十分に高い値であることを条件の一つとするのも好ましい。このほか、エンジンスイッチ28がセルスタータオン位置手前のアクセサリオン位置にあることを条件の一つとしてもよい。   In the first step S101, it is determined whether or not a predetermined condition suitable for performing an abnormality diagnosis, in particular, a predetermined condition suitable for turning on the heater 79 of the NOx sensor 50 before starting the engine is determined. Note that such heater-on before starting the engine is referred to as preheating. For example, in the case of a vehicle in which the door is opened because an occupant enters the vehicle with the engine stopped, the door switch is turned on simultaneously with the opening of the door, and preheating is started, the door switch is turned on. one of. It is also preferable that one of the conditions is that the battery voltage is sufficiently high to withstand preheating. In addition, one condition may be that the engine switch 28 is in the accessory-on position before the cell starter-on position.

所定条件が成立していないと判断された場合、本ルーチンが終了される。他方、所定条件が成立していると判断された場合、ステップS102においてヒータ79がオンされ、NOxセンサ50の暖機が実行される。なおヒータオンと同時に各セルへの電圧印加が開始され、NOxセンサ50自体が作動開始となる。   If it is determined that the predetermined condition is not satisfied, this routine is terminated. On the other hand, if it is determined that the predetermined condition is satisfied, the heater 79 is turned on in step S102, and the NOx sensor 50 is warmed up. As soon as the heater is turned on, voltage application to each cell is started, and the NOx sensor 50 itself starts operating.

次のステップS103においては、エンジンが始動されたか否か、具体的にはセルスタータがオンされたか否かが判断される。エンジンが始動された場合、本ルーチンが終了される。他方、エンジンがまだ始動されてない場合、ステップS104に進んで、センサセルの酸素吸着能を示すパラメータ、即ち、センサ出力ピーク値I1P、センサ出力積算値ΣI1n及びセンサ出力立ち上がり時間Δtのいずれかの計測が実行される。 In the next step S103, it is determined whether or not the engine has been started, specifically, whether or not the cell starter has been turned on. When the engine is started, this routine is terminated. On the other hand, if the engine has not been started yet, the process proceeds to step S104, and any of the parameters indicating the oxygen adsorption capacity of the sensor cell, that is, the sensor output peak value I 1 P, the sensor output integrated value ΣI 1n, and the sensor output rise time Δt. Is measured.

次いでステップS105では当該パラメータの計測が終了したか否かが判断される。計測がまだ終了していない場合には本ルーチンが終了され、他方、計測が終了した場合にはステップS106に進んで、NOxセンサ50の異常判定が実行される。即ち、計測されたパラメータとこれに対応する劣化判定値とが比較され、パラメータが劣化判定値より大きいときはNOxセンサ50は正常、パラメータが劣化判定値以下のときはNOxセンサ50は異常と判定される。   Next, in step S105, it is determined whether or not measurement of the parameter has been completed. If the measurement has not been finished yet, this routine is finished. On the other hand, if the measurement is finished, the routine proceeds to step S106, where the abnormality determination of the NOx sensor 50 is executed. That is, the measured parameter is compared with the deterioration determination value corresponding to the measured parameter. When the parameter is larger than the deterioration determination value, the NOx sensor 50 is normal, and when the parameter is equal to or less than the deterioration determination value, the NOx sensor 50 is determined to be abnormal. Is done.

次に、ステップS107において、判定結果が異常か否かが判断される。判定結果が異常の場合にはステップS108においてチェックランプ等の警告装置がオンされ、ユーザに警告がなされ、本ルーチンが終了される。他方、判定結果が正常の場合には、ステップS109に進んで、パラメータの計測値が更新記憶され、本ルーチンが終了される。このパラメータ計測値は、前に述べたように、以降のNOx濃度検出時にNOxセンサ出力I1を補正するための補正量を算出する際に利用される。 Next, in step S107, it is determined whether the determination result is abnormal. If the determination result is abnormal, a warning device such as a check lamp is turned on in step S108, a warning is given to the user, and this routine is terminated. On the other hand, if the determination result is normal, the process proceeds to step S109, where the measured value of the parameter is updated and stored, and this routine is terminated. As described above, this parameter measurement value is used when calculating a correction amount for correcting the NOx sensor output I 1 at the subsequent NOx concentration detection.

次に、異常診断の別の態様について説明する。上記で述べた異常診断の一態様は、エンジン始動前のヒータのプレヒート中におけるNOxセンサ出力に基づいて酸素吸着能を計測し、異常を診断するものであった。これに対し、この別の態様は、エンジン始動後のフューエルカット中にNOxセンサの酸素ポンプセルに対し、所定時間の印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行し、その後印加電圧を元の既定状態に復帰させ、当該復帰後のNOxセンサ出力に基づいて酸素吸着能を計測し、異常を診断するものである。   Next, another aspect of abnormality diagnosis will be described. One aspect of the abnormality diagnosis described above is to diagnose the abnormality by measuring the oxygen adsorption capacity based on the NOx sensor output during the preheating of the heater before starting the engine. On the other hand, in this other aspect, during the fuel cut after the engine is started, the oxygen pump cell of the NOx sensor is subjected to any one of decrease, stop and reverse of the applied voltage for a predetermined time, and then the applied voltage is restored to the original. It returns to a predetermined state, measures the oxygen adsorption capacity based on the NOx sensor output after the return, and diagnoses an abnormality.

エンジンの燃料噴射を停止するフューエルカット中には、NOxセンサ50に空気が供給され、この空気が、第1室64及び第2室65内に侵入する。そしてこれに加え、NOxセンサの酸素ポンプセルに対し、所定時間の印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行すると、印加電圧減少の場合には酸素ポンプセルによる第1室64及び第2室65からの酸素の汲み出し(排出)量が減少し、印加電圧停止の場合には酸素ポンプセルによる第1室64及び第2室65からの酸素の汲み出し量がゼロとなり、印加電圧逆転の場合には酸素ポンプセルにより第1室64及び第2室65に酸素が汲み入れられるようになり、いずれの場合も、陰極側ポンプ電極75に対し積極的に酸素を供給し、陰極側ポンプ電極75に酸素を吸着させることができるようになる。特に、フューエルカットと併せて酸素ポンプセル印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行することで、フューエルカット時間が短いような場合でも陰極側ポンプ電極75に積極的に酸素を吸着させることができる。この後、フューエルカット継続中に酸素ポンプセルの印加電圧を元の既定状態に復帰させることにより、前記一態様と同様の図3で示したようなセンサ出力挙動が得られ、これを利用してNOxセンサ50の酸素吸着能を計測し、NOxセンサ50の異常診断を実行することができる。   During a fuel cut that stops engine fuel injection, air is supplied to the NOx sensor 50, and this air enters the first chamber 64 and the second chamber 65. In addition to this, when any one of the decrease, stop and reverse of the applied voltage for a predetermined time is executed for the oxygen pump cell of the NOx sensor, the first chamber 64 and the second chamber 65 by the oxygen pump cell in the case of a decrease in the applied voltage. When the applied voltage is stopped, the amount of oxygen pumped out from the first chamber 64 and the second chamber 65 is zero, and when the applied voltage is reversed, Oxygen is pumped into the first chamber 64 and the second chamber 65 by the pump cell. In either case, oxygen is actively supplied to the cathode pump electrode 75 and oxygen is adsorbed to the cathode pump electrode 75. To be able to. In particular, the oxygen pump cell applied voltage is reduced, stopped, or reversed in combination with the fuel cut, so that even when the fuel cut time is short, the cathode pump electrode 75 can actively adsorb oxygen. it can. Thereafter, by returning the applied voltage of the oxygen pump cell to the original predetermined state while the fuel cut is continued, the sensor output behavior as shown in FIG. The oxygen adsorption capacity of the sensor 50 can be measured and abnormality diagnosis of the NOx sensor 50 can be executed.

なお、ここでいう酸素ポンプセルとは、本実施形態の場合、陰極側第1ポンプ電極67および陽極側第1ポンプ電極68を備える第1の酸素ポンプセルと、陰極側第2ポンプ電極72および陽極側第1ポンプ電極68を備える第2の酸素ポンプセルとの少なくとも一方をいう。従って、両方の酸素ポンプセルに対し印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行してもよいし、何れか一方の酸素ポンプセルに対し印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行してもよい。一方の酸素ポンプセルに対しては印加電圧を逆転し、他方の酸素ポンプセルに対しては印加電圧を停止するといったように、一方と他方とで印加電圧の印加の仕方を変えてもよい。勿論、陰極側ポンプ電極75に酸素をできるだけ吸着させるためには、両方の酸素ポンプセルの印加電圧を逆転させるのが最も好ましい。   In the present embodiment, the oxygen pump cell referred to here means a first oxygen pump cell including a cathode-side first pump electrode 67 and an anode-side first pump electrode 68, a cathode-side second pump electrode 72, and an anode-side. It means at least one of the second oxygen pump cell including the first pump electrode 68. Therefore, either the decrease, stop, or reverse of the applied voltage may be executed for both oxygen pump cells, or any of the decrease, stop, or reverse of the applied voltage may be executed for either one of the oxygen pump cells. Also good. The method of applying the applied voltage may be changed between one and the other such that the applied voltage is reversed for one oxygen pump cell and the applied voltage is stopped for the other oxygen pump cell. Of course, in order to adsorb as much oxygen as possible to the cathode pump electrode 75, it is most preferable to reverse the applied voltages of both oxygen pump cells.

この別の態様に係る具体的な異常診断処理を図9に基づいて説明する。図示されるルーチンはECU100により所定周期(例えば16msec)毎に繰り返し実行される。   A specific abnormality diagnosis process according to another aspect will be described with reference to FIG. The illustrated routine is repeatedly executed by the ECU 100 at predetermined intervals (for example, 16 msec).

最初のステップS201では、異常診断を行うのに適した所定条件が成立しているか否かが判断される。ここではエンジンがフューエルカット中であることが所定条件成立のための必須条件である。なおアクセル開度センサ27によって検出されるアクセル開度が略全閉であり、且つ、クランク角センサ16の出力に基づいて計算されるエンジン回転速度がアイドルより若干高い所定速度以上であるとき、フューエルカット(減速フューエルカット)が実行される。このほか、エンジンが暖機後であること、NOxセンサ50が活性済みであることなどを条件に含めるのが好ましい。   In first step S201, it is determined whether or not a predetermined condition suitable for performing abnormality diagnosis is satisfied. Here, an essential condition for satisfying the predetermined condition is that the engine is in a fuel cut. When the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 27 is substantially fully closed and the engine speed calculated based on the output of the crank angle sensor 16 is equal to or higher than a predetermined speed slightly higher than the idle, the fuel Cut (deceleration fuel cut) is executed. In addition, it is preferable to include that the engine is warmed up and that the NOx sensor 50 has been activated.

所定条件が成立していないと判断された場合、本ルーチンが終了される。他方、所定条件が成立していると判断された場合、ステップS202に進んで、陰極側ポンプ電極75に酸素を積極的に吸着させるべく、酸素ポンプセルの印加電圧が減少、停止又は逆転させられる。なお、このときより積極的に酸素を吸着させるため、陰極側ポンプ電極75の温度を低下させるべく、NOxセンサ50のヒータ79の加熱を減少又は停止するのが好ましい。   If it is determined that the predetermined condition is not satisfied, this routine is terminated. On the other hand, if it is determined that the predetermined condition is satisfied, the process proceeds to step S202, and the applied voltage of the oxygen pump cell is decreased, stopped, or reversed in order to actively adsorb oxygen to the cathode pump electrode 75. In order to more actively adsorb oxygen at this time, it is preferable to reduce or stop the heating of the heater 79 of the NOx sensor 50 in order to lower the temperature of the cathode pump electrode 75.

次いで、ステップS203において、この酸素ポンプセルの印加電圧の減少、停止又は逆転開始から所定時間が経過したか否かが判断される。この所定時間は、陰極側ポンプ電極75に必要量の酸素が吸着されるような時間として設定される。   Next, in step S203, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the decrease, stop, or reverse rotation start of the applied voltage of the oxygen pump cell. This predetermined time is set as a time such that a necessary amount of oxygen is adsorbed to the cathode pump electrode 75.

所定時間がまだ経過していない場合、本ルーチンが終了される。他方、所定時間が経過した場合には、ステップS204に進んで、酸素ポンプセルの印加電圧が元の既定状態に復帰させられる。   If the predetermined time has not yet elapsed, this routine is terminated. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S204, where the applied voltage of the oxygen pump cell is restored to the original predetermined state.

この後は、前記ステップS104〜S109と同様のステップS205〜S210が実行され、即ち、センサセルの酸素吸着能を示すパラメータが計測され、この計測されたパラメータに基づいてNOxセンサ50の異常判定等が実行される。   Thereafter, steps S205 to S210 similar to steps S104 to S109 are executed, that is, a parameter indicating the oxygen adsorption capacity of the sensor cell is measured, and abnormality determination of the NOx sensor 50 is performed based on the measured parameter. Executed.

以上で述べた異常診断は、いずれの態様も、NOxセンサ50の上流側に位置するNOx触媒34の影響を受けない。即ち、NOxセンサ50のヒータ79のプレヒート中に行う異常診断の一態様の場合、エンジン始動前、即ちエンジン停止中に酸素吸着能の計測を行うため、エンジンの燃焼室から排気ガスは排出されておらず、NOxセンサ50の雰囲気ガスが空気であるときに計測が行われる。また、エンジンのフューエルカット中に行う異常診断の別の態様の場合も、エンジンの燃焼室から排出されNOx触媒34を素通りした空気がNOxセンサ50に供給されているときに酸素吸着能の計測が行われる。よって、一般的には困難なエンジン搭載状態或いは車載状態での診断も好適に行える利点がある。   The abnormality diagnosis described above is not affected by the NOx catalyst 34 located upstream of the NOx sensor 50 in any aspect. That is, in the case of the abnormality diagnosis performed during the preheating of the heater 79 of the NOx sensor 50, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber of the engine in order to measure the oxygen adsorption capacity before starting the engine, that is, while the engine is stopped. The measurement is performed when the atmospheric gas of the NOx sensor 50 is air. Further, in the case of another aspect of abnormality diagnosis performed during engine fuel cut, the oxygen adsorption capacity is measured when the air exhausted from the combustion chamber of the engine and passing through the NOx catalyst 34 is supplied to the NOx sensor 50. Done. Therefore, there is an advantage that diagnosis in an engine mounted state or in-vehicle state that is generally difficult can be suitably performed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、本発明は任意の内燃機関に適用可能であり、圧縮着火式内燃機関のほか、例えば火花点火式内燃機関、特に直噴リーンバーンガソリンエンジンにも適用可能である。また排気浄化システムとして前記尿素SCRシステムの他、任意の形態の排気浄化システムに本発明は適用可能である。NOxセンサについても図2に示したような構造以外のものに本発明は適用可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also take other embodiment. For example, the present invention can be applied to an arbitrary internal combustion engine, and can be applied to, for example, a spark ignition internal combustion engine, particularly a direct injection lean burn gasoline engine, in addition to a compression ignition internal combustion engine. In addition to the urea SCR system, the present invention can be applied to any form of exhaust purification system as an exhaust purification system. The present invention can also be applied to a NOx sensor other than the structure shown in FIG.

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

本発明の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。1 is a schematic system diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. NOxセンサのセンサ部の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the sensor part of a NOx sensor. NOxセンサの暖機中におけるセンサ出力の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the sensor output in warming up of a NOx sensor. センサセルの酸素吸着能パラメータとNOxセンサ劣化度との相関を示すグラフであり、パラメータとしてセンサ出力ピーク値を用いた場合である。It is a graph which shows the correlation with the oxygen adsorption capacity parameter of a sensor cell, and a NOx sensor deterioration degree, and is a case where a sensor output peak value is used as a parameter. センサセルの酸素吸着能パラメータとNOxセンサ劣化度との相関を示すグラフであり、パラメータとしてセンサ出力積算値を用いた場合である。It is a graph which shows the correlation with the oxygen adsorption capacity parameter of a sensor cell, and a NOx sensor deterioration degree, and is a case where a sensor output integrated value is used as a parameter. センサセルの酸素吸着能パラメータとNOxセンサ劣化度との相関を示すグラフであり、パラメータとしてセンサ出力立ち上がり時間を用いた場合である。It is a graph which shows the correlation with the oxygen adsorption capacity parameter of a sensor cell, and a NOx sensor degradation degree, and is a case where sensor output rise time is used as a parameter. 補正マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a correction map. 異常診断の一態様に係る異常診断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality diagnosis process which concerns on the one aspect | mode of abnormality diagnosis. 異常診断の別の態様に係る異常診断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality diagnosis process which concerns on another aspect of abnormality diagnosis.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
15 排気通路
26 クランク角センサ
27 アクセル開度センサ
34 選択還元型NOx触媒
40 尿素添加弁
50 NOxセンサ
67 陰極側第1ポンプ電極
68 陽極側第1ポンプ電極
70 基準電極
72 陰極側第2ポンプ電極
75 陰極側ポンプ電極
79 ヒータ
100 電子制御ユニット(ECU)
1 NOxセンサ出力
1P NOxセンサ出力ピーク値
ΣI1n NOxセンサ出力積算値
Δt NOxセンサ出力立ち上がり時間
10 Engine 15 Exhaust passage 26 Crank angle sensor 27 Accelerator opening sensor 34 Selective reduction type NOx catalyst 40 Urea addition valve 50 NOx sensor 67 Cathode side first pump electrode 68 Anode side first pump electrode 70 Reference electrode 72 Cathode side second pump Electrode 75 Cathode side pump electrode 79 Heater 100 Electronic control unit (ECU)
I 1 NOx sensor output I 1 P NOx sensor output peak value ΣI 1n NOx sensor output integrated value Δt NOx sensor output rise time

Claims (3)

内燃機関の排気通路に設けられたNOxセンサの異常診断装置であって、
前記NOxセンサのセンサセルにおける酸素吸着能を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された酸素吸着能に基づき、前記NOxセンサの異常を判定する判定手段と
を備え
前記計測手段は、前記内燃機関の始動前に前記NOxセンサのヒータをオンし、このヒータオン実行中における前記NOxセンサの出力に基づいて前記酸素吸着能を計測する
ことを特徴とするNOxセンサの異常診断装置。
An abnormality diagnosis device for a NOx sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Measuring means for measuring the oxygen adsorption capacity in the sensor cell of the NOx sensor;
Determination means for determining abnormality of the NOx sensor based on the oxygen adsorption capacity measured by the measurement means ,
The measuring means turns on the heater of the NOx sensor before starting the internal combustion engine, and measures the oxygen adsorption capacity based on the output of the NOx sensor while the heater is turned on.
An abnormality diagnosis apparatus for a NOx sensor.
内燃機関の排気通路に設けられたNOxセンサの異常診断装置であって、  An abnormality diagnosis device for a NOx sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
前記NOxセンサのセンサセルにおける酸素吸着能を計測する計測手段と、  Measuring means for measuring the oxygen adsorption capacity in the sensor cell of the NOx sensor;
前記計測手段により計測された酸素吸着能に基づき、前記NOxセンサの異常を判定する判定手段と  Determination means for determining abnormality of the NOx sensor based on the oxygen adsorption capacity measured by the measurement means;
を備え、  With
前記計測手段は、前記内燃機関のフューエルカット中に前記NOxセンサの酸素ポンプセルに対し所定時間の印加電圧の減少、停止及び逆転のいずれかを実行し、その後印加電圧を元の既定状態に復帰させ、当該復帰後のNOxセンサ出力に基づいて、前記酸素吸着能を計測する  The measuring means executes any one of decrease, stop, and reverse rotation of the applied voltage for a predetermined time to the oxygen pump cell of the NOx sensor during the fuel cut of the internal combustion engine, and then restores the applied voltage to the original predetermined state. The oxygen adsorption capacity is measured based on the NOx sensor output after the return.
ことを特徴とするNOxセンサの異常診断装置。  An abnormality diagnosis apparatus for a NOx sensor.
前記判定手段により前記NOxセンサが正常と判定されたとき、少なくとも前記計測手段により計測された酸素吸着能に基づき、前記NOxセンサの出力を補正する補正手段を備えた  When the determination means determines that the NOx sensor is normal, the correction means includes a correction means for correcting the output of the NOx sensor based on at least the oxygen adsorption capacity measured by the measurement means.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のNOxセンサの異常診断装置。  The abnormality diagnosis apparatus for a NOx sensor according to claim 1 or 2.
JP2008007096A 2008-01-16 2008-01-16 NOx sensor abnormality diagnosis device Expired - Fee Related JP5067663B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008007096A JP5067663B2 (en) 2008-01-16 2008-01-16 NOx sensor abnormality diagnosis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008007096A JP5067663B2 (en) 2008-01-16 2008-01-16 NOx sensor abnormality diagnosis device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009168617A JP2009168617A (en) 2009-07-30
JP5067663B2 true JP5067663B2 (en) 2012-11-07

Family

ID=40969955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008007096A Expired - Fee Related JP5067663B2 (en) 2008-01-16 2008-01-16 NOx sensor abnormality diagnosis device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5067663B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103003690A (en) * 2010-06-23 2013-03-27 丰田自动车株式会社 Fault diagnosis system for gas sensor
US9528462B2 (en) * 2012-06-15 2016-12-27 GM Global Technology Operations LLC NOx sensor plausibility monitor
JP6984696B2 (en) * 2015-12-25 2021-12-22 株式会社デンソー Gas sensor control device
JP6776533B2 (en) * 2015-12-25 2020-10-28 株式会社デンソー Gas sensor control device
DE102022202627A1 (en) 2022-03-17 2023-01-19 Vitesco Technologies GmbH Method for operating an exhaust gas sensor for an internal combustion engine, exhaust gas sensor and internal combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5857050A (en) * 1981-09-29 1983-04-05 Toyota Motor Corp Air-fuel ratio control device of internal-combustion engine
JP4632506B2 (en) * 2000-02-29 2011-02-16 株式会社豊田中央研究所 NOx gas detector
JP2004198351A (en) * 2002-12-20 2004-07-15 Denso Corp Gas concentration detector
JP3763298B2 (en) * 2003-01-09 2006-04-05 トヨタ自動車株式会社 Fault diagnosis device for gas concentration detector
JP4603471B2 (en) * 2005-11-25 2010-12-22 日本特殊陶業株式会社 Sensor element deterioration determination device and sensor element deterioration determination method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009168617A (en) 2009-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108691625B (en) Abnormal Diagnosis Device of Ammonia Detection Device
JP4737010B2 (en) Catalyst deterioration diagnosis device
JP2009175013A (en) NOx sensor degradation diagnosis device
US9670817B2 (en) Systems and methods for running a NOx self-diagnostic test
US10125656B2 (en) Method for diagnosing degradation of catalyst and catalyst degradation diagnosis system
US10125657B2 (en) Method for diagnosing degradation of catalyst and catalyst degradation diagnosis system
US20160223488A1 (en) Gas sensor control device
JP5093672B2 (en) NOx sensor deterioration determination control device and deterioration recovery control device
WO2011161785A1 (en) Fault diagnosis system for gas sensor
JP2016108979A (en) Catalyst deterioration diagnostic method
JP6421771B2 (en) Sulfur oxide detector
CN108956867B (en) Gas sensor control apparatus
JP5067663B2 (en) NOx sensor abnormality diagnosis device
JP2018162740A (en) NOx sensor abnormality detection device
JP4983726B2 (en) Gas concentration sensor warm-up control device
CN110678744A (en) Gas sensor control device
JP2009175014A (en) NOx sensor and its deterioration diagnosis device
US11174807B2 (en) Operation control method of vehicle engine and vehicle system
JP5559960B2 (en) NOx sensor and its degradation suppression recovery control device
JP6255948B2 (en) Gas sensor control device
WO2020145042A1 (en) Gas concentration detection device
JP4894748B2 (en) Gas concentration detector
JP2009180150A (en) NOx sensor abnormality determination device used in exhaust gas purification system
JP4873329B2 (en) NOx sensor activity determination device, abnormality diagnosis device, and output correction device
US20200224600A1 (en) Control apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100923

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120720

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120802

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150824

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5067663

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150824

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees