JP2015004319A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関におけるポスト噴射や燃料添加弁による燃料添加などにより、排気浄化触媒の下流側における排気の未燃ＨＣ濃度が高くなった場合でも、当該排気浄化触媒の下流側に配置されたＡ／ＦセンサやＮＯｘセンサの測定精度の低下を抑制し、結果としてＯＢＤ精度の低下を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】排気浄化手段のＯＢＤの実施時において、前記未燃燃料供給手段により未燃燃料が添加され前記排気浄化手段の下流における排気の未燃燃料量が増加する場合（Ｓ１０１）は、前記ＥＧＲ手段により再循環される排気の量を増加させた上（Ｓ１０２）でＯＢＤを開始する（Ｓ１０４）。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の排気系を通過する排気を浄化する、内燃機関の浄化システムに関する。

自動車の内燃機関から排出される排気中の有害成分（例えば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）の規制が強化されるに伴い、排気中の有害成分を排気浄化触媒によって浄化する技術が提案されている。この排気浄化触媒としては、代表的なものにＮＯｘの還元処理と、ＨＣ，ＣＯの酸化処理を同時に行う三元触媒や、排気中の酸素濃度が高いときにＮＯxを吸蔵する
とともに排気中の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在する状態でＮＯxを放出還元する吸
蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＳＲともいう。）などがあり、さらには、内燃機関から排
出される微粒子物質を捕捉するＰＭフィルタの機能と吸蔵還元型ＮＯx触媒の機能を併せ
持つＤＰＮＲも知られている。

ところで、近年では、車両に搭載されている排気浄化触媒が故障した場合、速やかにユーザーに警告を与えて修理等の実施を促すための車載式故障自己診断（ＯＢＤ）システム（On-board Diagnosis System）の開発も盛んに行われている。そして、このＯＢＤを行
うために、排気浄化触媒の前後にＡ／ＦセンサやＮＯxセンサを配置してこれらのセンサ
の出力を比較することで、排気浄化触媒の性能劣化の評価を行う構成が知られている。

ここで、Ａ／ＦセンサやＮＯxセンサは、酸素ポンピング機能を利用しているため、排
気中のＨＣ濃度に応じてセンサ出力が影響を受ける場合がある。そのため、内燃機関による燃料のポスト噴射や燃料添加弁による燃料の添加時など、排気中の未燃ＨＣの濃度が高くなる場合や排気浄化触媒をすり抜ける未燃ＨＣ量が多くなる場合には、排気浄化触媒の下流側に設けられたＡ／ＦセンサやＮＯxセンサの測定精度が低下し、排気浄化触媒が劣
化している場合と同様の信号が出力される場合があった。その結果、排気中の未燃ＨＣの濃度が高い場合にＯＢＤ精度が低下してしまう場合があった。

特開２０１２−１６３０６２号公報 特許第４８６８０９６号公報 特開２００８−２３２０５８号公報 特開２０１２−０２６４２３号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関におけるポスト噴射や燃料添加弁による燃料添加などにより、排気浄化触媒の下流側における排気の未燃ＨＣ濃度が高くなった場合や排気浄化触媒をすり抜ける未燃ＨＣ量が多くなった場合でも、当該排気浄化触媒の下流側に配置されたＡ／ＦセンサやＮＯｘセンサの測定精度の低下を抑制し、結果としてＯＢＤ精度の低下を抑制できる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、排気浄化手段の故障の自己診断時において、排気浄化手段の下流における排気の未燃燃料濃度が増加する場合や排気浄化手段をすり抜ける未燃燃料量が多くなる場合に、ＥＧＲ手段により再循環される排気の量を増加させた上で
、排気浄化手段の故障の自己診断を開始することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の特定成分を浄化する排気浄化手段と、
内燃機関の排気通路に未燃燃料を噴射または添加することで前記排気浄化手段に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
前記排気通路における前記排気浄化手段の下流に配置され酸素ポンピング機能を利用して排気中の成分を測定する排気測定手段と、
前記排気通路における前記排気浄化手段と前記排気測定手段の間の領域と内燃機関の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ手段と、
前記排気浄化手段の故障を自己診断するＯＢＤ手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記ＯＢＤ手段による前記排気浄化手段の故障の自己診断時において、前記未燃燃料供給手段により未燃燃料が添加され前記排気浄化手段の下流における排気の未燃燃料濃度が増加する場合および／または前記排気浄化手段をすり抜ける未燃燃料量が増加する場合は、前記ＥＧＲ手段により再循環される排気の量を増加させた上で前記自己診断を開始することを特徴とする。

車両に搭載されている排気浄化手段の故障自己診断（以下、単にＯＢＤともいう）のために、排気浄化手段に未燃燃料を供給して、排気浄化手段の上流側と下流側の排気成分を測定して比較する排気浄化システムが知られている。しかしながら、そのような排気浄化システムにおいて、排気浄化手段に未燃燃料を供給した際に、排気浄化手段の下流における排気の未燃ＨＣ濃度が増加する場合には、排気浄化手段の下流側に設けられ酸素ポンピング機能を有する排気測定手段のセンサ特性にＨＣ濃度依存の影響を及ぼす場合があった。

また、未燃ＨＣが排気浄化手段をすり抜け、ＨＣ液滴がセンサ検知部や拡散律速部を覆ってしまうような場合には、排気測定手段の測定結果にさらなる影響を及ぼす場合があった。そうすると、排気浄化手段が正常であるにも拘わらず、排気測定手段から、排気浄化手段が劣化している場合と同様の信号が出力され、誤診断の原因となる場合があった。また上記の測定結果に対する影響には、排気浄化手段の下流の排気のＨＣ濃度に加え、排気の量が大きな要因になっていることが分かってきた。

それに対し、本発明においては、未燃燃料供給手段から未燃燃料を排気浄化手段に供給して故障自己診断を行う際には、ＥＧＲ手段によって再循環される排気の量を増加させ、排気測定手段を通過する未燃ＨＣ濃度の高い排気の量を低減することとした。これによって、未燃ＨＣによって排気測定手段の測定精度が低下することを抑制できる。その結果、ＯＢＤ手段による故障自己診断の精度を向上させることが可能となる。

なお、本発明において、「前記未燃燃料供給手段により未燃燃料が添加され前記排気浄化手段の下流における排気の未燃燃料濃度が増加する場合および／または前記排気浄化手段をすり抜ける未燃燃料量が増加する場合」とは、未燃燃料供給手段により未燃燃料の添加が開始される場合と、未燃燃料供給手段による未燃燃料の添加量が増量される場合の両方を含む。これは、ＯＢＤにおいては、未燃燃料供給手段からの未燃燃料の添加開始後の未燃ＨＣの有無のみならず未燃ＨＣ量の変化量や傾きにも着目しているからである。

また、本発明においては、前記ＥＧＲ手段により再循環される排気の量を増加させた際の、前記排気浄化手段の下流側の排気流量の減少量に基づいて、前記排気測定手段の出力における時間的変化の傾きを補正するようにしてもよい。

ここで上記のように、ＯＢＤ手段による故障自己診断を行う際に、ＥＧＲ手段によって再循環される排気の量を増加させると、排気測定手段の測定精度の低下を抑制できる一方、排気測定手段を通過する排気の流量の低下に伴い、排気測定手段の応答性に遅れが生じる場合がある。そして、応答性に遅れが生じた状態で排気測定手段の出力を用いて故障自己診断を行うと誤診断の原因になる場合があった。

これに対し、本発明においては、排気測定手段を通過する排気の流量の低下の度合いに基づいて排気測定手段の出力における時間的変化の傾きを補正することにした。これにより、より確実に排気測定手段の測定精度の低下を抑制できる。その結果、ＯＢＤ手段による故障自己診断の精度をより確実に向上させることが可能になる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、内燃機関におけるポスト噴射や燃料添加弁による燃料添加などにより、排気浄化手段の下流側における排気の未燃ＨＣ濃度が高くなった場合や排気浄化触媒をすり抜ける未燃ＨＣ量が多くなった場合でも、排気浄化手段の下流側に配置された排気測定手段の測定精度の低下を抑制し、結果としてＯＢＤ手段による故障自己診断の精度の低下を抑制できる。

本発明の実施例における内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１において、燃料添加弁からの燃料添加によるＨＣ濃度増加時の、上流側Ａ／Ｆセンサ及び下流側Ａ／Ｆセンサの出力について示す図である。 本発明の実施例１におけるＯＢＤ時ＥＧＲ量制御ルーチンについてのフローチャートである。 本発明の実施例１における排気浄化装置下流の排気流量低下時の、下流側Ａ／Ｆセンサ出力の応答遅れについて示す図である。 本発明の実施例２におけるＯＢＤ時ＥＧＲ量制御ルーチン２についてのフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

〔実施例１〕
図１は本発明を適用する内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２と各気筒２に燃料を噴射する４つの燃料噴射弁３を有する。

内燃機関１には、吸気マニホールド８が接続されており、吸気マニホールド８の各枝管は吸気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド８と吸気管９との接続部近傍には、吸気管９の流路断面積を変更可能な第２スロットル弁１２が設けられている。第２スロットル弁１２は電気配線を介して後述するＥＣＵ２２に接続されている。第２スロットル弁１２は、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてその弁開度が制御される事で、吸気管９を流れる吸気の流量を調節する事ができる。第２スロットル弁１２より上流には、吸気管９を流れるガスを冷却するインタークーラ１３が設けられている。

インタークーラ１３より上流には、過給機１０のコンプレッサが格納されたコンプレッサハウジング６が設けられている。また、コンプレッサハウジング６のさらに上流側には吸気管９の流路断面積を変更可能な第１スロットル弁１７が設けられている。第１スロットル弁１７もＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいて吸気管９を流れる吸気の流量を調節する。吸気管９における第１スロットル弁１７のさらに上流側には、吸気管９を通過する吸気の量を検出するエアフローメータ２４と、新気に浮遊するゴミを除去するエアクリーナ２５が備えられている。

一方、内燃機関１には、排気マニホールド１８が接続されており、排気マニホールド１８の各枝管は排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通されている。排気マニホールド１８には集合管１６を介して過給機１０のタービンが格納されたタービンハウジング７が接続されている。タービンハウジング７の排気が流出する開口部には排気管１９が接続されている。排気管１９には排気浄化手段としての排気浄化装置２０が設けられている。この排気浄化装置２０内には、排気中のＮＯxを浄化する排気浄化触媒としての吸蔵還元型
ＮＯx触媒２０ａ及び、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ２０ｂが設けられている
。

この吸蔵還元型ＮＯx触媒２０ａは、その温度が活性温度以上に上昇した状態において
、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸収（吸蔵、吸着）し、流入す
る排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときには吸収していたＮＯxを放出しつ
つＮ_２に還元する。

排気管１９における排気浄化装置２０より下流には排気管１９の流路断面積を変更可能な排気絞り弁１１が設けられている。排気絞り弁１１より下流において排気管１９は大気に開放されている。排気絞り弁１１は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてその弁開度が制御される事で、排気管１９を流れる排気の流量を調節する事ができる。ここで排気マニホールド１８、集合管１６及び排気管１９は、本実施例における排気通路を構成する。

排気管１９における排気浄化装置２０の上流側には、上流側Ａ／Ｆセンサ３０と未燃燃料供給手段としての燃料添加弁３１が設けられている。上流側Ａ／Ｆセンサ３０は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、排気管１９における排気浄化装置２０の上流側の空燃比に応じて変化する出力信号がＥＣＵ２２に入力される。また、燃料添加弁３１は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいて所定量の燃料を排気管１９に添加することで、未燃燃料を排気浄化装置２０に供給する事ができる。また、排気管１９における排気浄化装置２０の下流側には、排気測定手段としての下流側Ａ／Ｆセンサ２６が設けられている。下流側Ａ／Ｆセンサ２６は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、排気管１９における排気浄化装置２０の下流側の空燃比に応じて変化する出力信号がＥＣＵ２２に入力される。

排気管１９の排気浄化装置２０より下流かつ下流側Ａ／Ｆセンサ２６より上流の箇所と、吸気管９のコンプレッサハウジング６より上流の箇所とは、低圧ＥＧＲ管２３によって連通されている。この低圧ＥＧＲ管２３は本実施例においてＥＧＲ通路に相当する。低圧ＥＧＲ管２３には、低圧ＥＧＲ管２３を流れるガスを冷却するＥＧＲクーラ１４、低圧ＥＧＲ管２３の流路断面積を変更可能な低圧ＥＧＲ弁５が設けられている。低圧ＥＧＲ弁５は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されている。そして、低圧ＥＧＲ弁５は、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてその弁開度が制御されることで、低圧ＥＧＲ管２３を流れるガスの量を調節する事ができる。以下、低圧ＥＧＲ管２３を用いて行う排気再循環を「低圧ＥＧＲ」という場合がある。また、低圧ＥＧＲ管２３を流れるガスを「低圧ＥＧＲガス
」という場合がある。また、本実施例ではＥＧＲ手段が低圧ＥＧＲ管２３、ＥＧＲクーラ１４、低圧ＥＧＲ弁５及びＥＣＵ２２を含んで構成される。

次に、排気マニホールド１８と吸気マニホールド８とは高圧ＥＧＲ管１５によって連通されている。高圧ＥＧＲ管１５には、高圧ＥＧＲ管１５の流路断面積を変更可能な高圧ＥＧＲ弁２１が設けられている。高圧ＥＧＲ弁２１は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてその弁開度が制御されることで、高圧ＥＧＲ管１５を流れるガスの量を調節する事ができる。

また、内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御コンピュータであるＥＣＵ２２が併設されている。ＥＣＵ２２は図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、入力ポート、出力ポート等を備え、前記各種センサによって検出される内燃機関１の運転状態や運転者による要求に応じて、燃料噴射等の既知の制御を行うとともに、高圧ＥＧＲ弁２１、低圧ＥＧＲ弁５、第２スロットル弁１２、第１スロットル弁１７、排気絞り弁１１等に対して開度指令信号を出力する。

そして、内燃機関１においては、運転状態が低負荷及び低回転数の場合には、応答性に優れる高圧ＥＧＲを優先して用いることによりＥＧＲ全体の応答性を確保している。また、内燃機関の運転状態が高負荷または高回転数の場合には、低圧ＥＧＲによる低圧ＥＧＲガスの再循環を促進するとともに高圧ＥＧＲによる高圧ＥＧＲガスの再循環を抑制し、ＥＧＲガスの温度が過剰に高温になることを抑制している。その結果、より広い運転状態の範囲において排気の再循環を可能としている。

ところで、上記の内燃機関及び吸排気系、制御系においては、排気浄化装置２０が故障した場合、速やかにユーザーに警告を与えて修理等の実施を促すための車載式故障自己診断（以下、ＯＢＤともいう）システム（On-board Diagnosis System）が搭載されている
。ＯＢＤを行うための条件が整った際には、燃料添加弁３１から排気中に燃料が添加される。そして、その際の上流側Ａ／Ｆセンサ３０の出力信号と下流側Ａ／Ｆセンサ２６の出力信号とを比較することで、排気浄化装置２０内の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒２０ａ（以下、単にＮＯｘ触媒ともいう。）の異常の検出を行う。本実施例においてＯＢＤ手段は、燃料添加弁３１、上流側Ａ／Ｆセンサ３０、下流側Ａ／Ｆセンサ２６、排気浄化装置２０及びＥＣＵ２２を含んで構成される。

しかしながら、このようなＯＢＤにおいて、燃料添加弁３１から多量の燃料を排気に添加する場合、未燃ＨＣがＮＯｘ触媒２０ａ、フィルタ２０ｂをすり抜け、下流側Ａ／Ｆセンサ２６に未燃ＨＣが到達する場合があった。下流側Ａ／Ｆセンサ２６においては、センサに流入する排気に対して最初に酸素のポンピングが行われ、ＮＯ２のＮＯ化、及びＨＣのＣＯ２、Ｈ２Ｏ化に繋がるため、ＨＣが下流側Ａ／Ｆセンサ２６に過度に流入した場合には、酸素のポンピングが阻害され、センサの測定精度が悪化する場合があった。

そして、基本的には、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のＨＣ濃度依存性によってセンサ特性が変化することによりセンサの測定精度が悪化するが、ＨＣ液滴がセンサの検知部や拡散律速部を覆うと、さらにセンサ特性が変化するので、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気のＨＣ濃度に加えてガス量に応じて下流側Ａ／Ｆセンサ２６の精度が悪化する場合があった。この場合、ＨＣ濃度の影響度が大きいことは当然であるが、下流側Ａ／Ｆセンサ２６に流入するガス量が多いほど、ＨＣが衝突する確率が高くなるためにセンサ特性が悪化する要因となる。

図２には、この場合の下流側Ａ／Ｆセンサ２６センサ特性の変化について示す。図２のグラフの縦軸は空燃比に相当するセンサ出力、横軸は時間を示している。また、グラフ中
の一点鎖線は上流側Ａ／Ｆセンサ３０の出力を示し、実線は下流側Ａ／Ｆセンサ２６の出力を示している。図２（ａ）はＮＯｘ触媒２０ａ及び下流側Ａ／Ｆセンサ２６の両方が正常である場合のグラフである。また、図２（ｂ）はＮＯｘ触媒２０ａの異常時か、あるいは、ＨＣが多量に排気浄化装置２０をすり抜けた場合のグラフである。

図２（ａ）に示すように、ＮＯｘ触媒２０ａ及び下流側Ａ／Ｆセンサ２６の双方が正常である場合には、リッチ制御が開始された直後から上流側Ａ／Ｆセンサ３０が示すＡ／Ｆは急峻に下降し所定時間経過後に回復する。これに対し、燃料添加弁３１から添加された未燃ＨＣは、ＮＯｘ触媒２０ａにおける反応によって消費され、また、消費されずに排気浄化装置２０をすり抜けた未燃ＨＣが下流側Ａ／Ｆセンサ２６に到達するまでには時間差があるため、下流側Ａ／Ｆセンサ２６が示すセンサ出力は、上流側Ａ／Ｆセンサ３０のセンサ出力に対して一定期間の遅れを伴い、また、変化幅は、上流側Ａ／Ｆセンサ３０が示すセンサ出力と比較すると小さくなっている。

ところが、図２（ｂ）に示すようにＮＯｘ触媒２０ａに異常が生じた場合には、燃料添加弁３１から排気に添加された燃料はＮＯｘ触媒２０ａで消費されないので排気浄化装置２０をすり抜ける未燃ＨＣの量が増加する。従って、下流側Ａ／Ｆセンサ２６が示すセンサ出力の、上流側Ａ／Ｆセンサ３０が示すセンサ出力に対する時間的な遅れ量が減少するとともに、変化幅が上流側Ａ／Ｆセンサ３０が示すセンサ出力に近づくことになる。

よって、ＯＢＤとしては、図２に示した下流側Ａ／Ｆセンサ２６が示すセンサ出力により囲まれる部分の面積と、上流側Ａ／Ｆセンサ３０が示すセンサ出力により囲まれる部分の面積とを比較して、その面積比によってＮＯｘ触媒２０ａの異常を判定してもよい。また、下流側Ａ／Ｆセンサ２６が示すセンサ出力により囲まれる部分の面積からＮＯｘ触媒２０ａをすり抜けた未燃ＨＣ量を検出して、未燃ＨＣのすり抜け率からＮＯｘ触媒２０ａの異常を判定してもよい。前者の場合には、下流側Ａ／Ｆセンサ２６が示すセンサ出力と、上流側Ａ／Ｆセンサ３０が示すセンサ出力の両方を利用するのに対し、後者の場合には、下流側Ａ／Ｆセンサ２６が示すセンサ出力のみを利用すればよい。

ところで、仮にＮＯｘ触媒２０ａが正常な場合であっても、燃料添加弁３１からの燃料添加量が多量である場合には、排気浄化装置２０をすり抜ける未燃ＨＣ量が増加し排気浄化装置２０の下流における排気のＨＣ濃度が上昇する。また、未燃ＨＣの液滴が下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ検知部や拡散律速部を覆うことになる。そうすると、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の測定精度が悪化し、センサ出力は触媒が異常な場合と同等な挙動を示すことになり、結果としてＯＢＤ誤検出の危険性が増大する。

これに対し、本実施例では、燃料添加弁３１からの燃料添加量が多い場合には、低圧ＥＧＲによるＥＧＲガスの再循環量を増加し、これにより下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過するＨＣ濃度の高い排気ガスの量を低減し、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の測定精度の悪化を抑制することとした。

図３には、本実施例におけるＯＢＤ時ＥＧＲ量制御ルーチンを示す。本ルーチンはＥＣＵ２２のメモリーに格納されたプログラムであり、ＯＢＤ開始前には必ず実行されるルーチンである。本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ１０１において、排気浄化装置２０に供給されるＨＣ量が所定の閾値Ｓ１より大きいか否かが判定される。これは、燃料添加弁３１からの燃料添加量を決定するためのマップからその時点における燃料添加量を導出し、その値と閾値Ｓ１とを比較することにより判定してもよい。

ここで、閾値Ｓ１の値は、燃料添加弁３１からの燃料添加量がこれ以上の場合には、排気浄化装置２０をすり抜けるＨＣの量が増加し、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気
のＨＣ濃度が上昇しまたは未燃ＨＣ液滴が下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ検知部や拡散律速部を覆うことで、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の測定精度が低下する境界の値として実験的または理論的、あるいは実験で得られた結果を用いて理論的に導出してもよい。ここで排気浄化装置２０に供給されるＨＣ量が所定の閾値Ｓ１未満であると判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、排気浄化装置２０に供給されるＨＣ量が所定の閾値Ｓ１以上と判定された場合には、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、排気絞り弁１１及び低圧ＥＧＲ弁５の開度が制御されることにより低圧ＥＧＲガスの量が増加する。これにより排気浄化装置２０を通過した排気のうち、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気の量が減少する。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の精度が確保されたかどうかが判定される。具体的には、例えば前回にＳ１０１において、排気浄化装置２０に供給されるＨＣ量が所定の閾値Ｓ１未満であると判定された場合の下流側Ａ／Ｆセンサ２６の所定期間に亘るセンサ出力を記憶しておく。そして、当該センサ出力値と、その際のＳ１０１における判定に用いられた燃料添加弁３１からの燃料添加量と、今回のＳ１０１における判定に用いられた燃料添加弁３１からの燃料添加量と、今回のＳ１０２において増加させた低圧ＥＧＲガス量とから、今回の下流側Ａ／Ｆセンサ２６の所定期間に亘るセンサ出力を推測する。

そして、そのセンサ出力の推測値と、今回の下流側Ａ／Ｆセンサ２６の所定期間に亘るセンサ出力の実測値との相違から、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の精度が確保されたかどうかを判定してもよい。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。Ｓ１０４においてはＯＢＤが開始される。Ｓ１０４の処理が終了すると本ルーチンが一旦終了する。

以上、説明したとおり、本実施例によれば、ＯＢＤ開始前において燃料添加弁３１から排気への燃料添加量が多く、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の測定精度の低下が予測される場合には、低圧ＥＧＲガス量を増加させて、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気の量を低下させる。これにより、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気のＨＣ濃度を低下させ、また、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ検知部や拡散律速部を覆う未燃ＨＣ液滴を減少させることで、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の測定精度の低下を抑制することが可能となり、結果としてＯＢＤの精度の低下を抑制することができる。

なお、本実施例において低圧ＥＧＲガス量を増加させるとは、低圧ＥＧＲを実施していない状態からＯＮする場合と、既に低圧ＥＧＲが実施されている状態で、低圧ＥＧＲガス量を増加させる場合の両方を含んでいる。

〔実施例２〕
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、実施例１で示したようにＯＢＤ実行時に低圧ＥＧＲガス量を増加させる際に、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答性に遅れが生じた場合には、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ出力における時間的変化の傾きを補正した上で、ＯＢＤを開始する例について説明する。

ここで、上流側Ａ／Ｆセンサ３０の出力と下流側Ａ／Ｆセンサ２６の出力とを比較してＯＢＤを実行するシステムにおいては、実施例１で説明したように低圧ＥＧＲガス量を増加させた場合には、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気の流量が減少するので、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答性が変化する場合があった。すなわち、Ａ／Ｆの値が同等であっても排気流量が少ないために最終的な測定値に達するまでの時間が長くなる場合があった。

図４には、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気流量の減少による応答性の変化の例を示す。図４のグラフの縦軸は空燃比に相当するセンサ出力、横軸は時間を示している。また、図中実線で示すのは通常の排気流量の場合のセンサ出力の変化、破線で示すのは排気流量が減少した場合のセンサ出力の変化である。図４に示すように、排気の流量が減少することにより、Ａ／Ｆの値が同等であってもガス流量自体が少ないために最終的な測定値に達するまでの時間が長くなる場合があった。これに対し、本実施例では、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ出力における応答遅れが閾値以上である場合には、センサ出力の傾きを補正することとした。

図５には、本実施例におけるＯＢＤ時ＥＧＲ量制御ルーチン２についてのフローチャートを示す。ここでは、実施例１で説明したＯＢＤ時ＥＧＲ量制御ルーチンとの相違点についてのみ説明する。本ルーチンにおいては、Ｓ１０２で低圧ＥＧＲガス量を増加した後に、Ｓ２０１に進む。Ｓ２０１においては、上流側Ａ／Ｆセンサ３０と下流側Ａ／Ｆセンサ２６を各々通過する排気流量の差を算出する。より具体的には、内燃機関の運転状態と、排気管１９を通過する排気の量と、低圧ＥＧＲ管２３を通過する低圧ＥＧＲガス量の値から、上流側Ａ／Ｆセンサ３０と下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気流量の差を導出するようにしても構わない。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れが所定の閾値Ｓ２より大きいか否かが判定される。ここで下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れの量は、Ｓ２０１で導出された、上流側Ａ／Ｆセンサ３０と下流側Ａ／Ｆセンサ２６との間の流量差と、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れとの間の関係を予め実験的に求めてマップ化しておき、Ｓ２０１で導出された流量差の値に対応する下流側Ａ／Ｆセンサ２６の遅れの量を読み出すことによって求めても良い。

あるいは、上流側Ａ／Ｆセンサ３０におけるセンサ出力の傾きと、下流側Ａ／Ｆセンサ２６におけるセンサ出力の傾きの差から、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れの量を導出しても構わない。また、閾値Ｓ２の値は、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れの量がこれ以上の場合には、ＯＢＤの精度が低下する境界の値として実験的または理論的、あるいは実験で得られた結果を用いて理論的に導出してもよい。

ここで、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れの量が閾値Ｓ２より小さい場合は、センサ出力の傾きを補正する必要はないと判断されるので直接Ｓ１０３に進む。一方、下流側Ａ／Ｆセンサ２６の応答遅れの量が閾値Ｓ２以上である場合は、センサ出力の傾きを補正する必要があると判断されるので２０３に進む。

Ｓ２０３においては、Ｓ２０１において導出された上流側Ａ／Ｆセンサ３０と下流側Ａ／Ｆセンサ２６を各々通過する排気流量の差に応じて、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ出力の傾きを補正する。より具体的には、予め排気流量の差の値と、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ出力の傾きの補正値との関係を実験的に導出してマップ化しておき、当該マップからＳ２０１において導出された排気流量の差に応じた補正値を読み出し、当該補正値によって傾きを補正してもよい。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ１０３に進む。Ｓ１０３及びＳ１０４の処理については図３で説明した処理内容と同等であるのでここでは説明を省略する。

以上、説明したとおり、本実施例においては、低圧ＥＧＲガス量を増加させることにより、下流側Ａ／Ｆセンサ２６を通過する排気流量が変化する場合に、下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ出力の応答遅れを補正する。そして、その上で、上流側Ａ／Ｆセンサ３０と下流側Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ出力を比較してＯＢＤを実行する。これにより、ＯＢＤ
の精度をより確実に向上させることが可能になる。

なお、上記の実施例においては、未燃燃料供給手段の例として燃料添加弁３１を用いた場合について説明したが、未燃燃料供給手段としては、他に内燃機関１においてポスト噴射を行うシステムを採用しても構わない。また、上記の実施例においては、排気測定手段として下流側Ａ／Ｆセンサ２６を用いた場合について説明したが、排気測定手段としてＮＯｘセンサを採用しても構わない。

ＮＯｘセンサの検出原理は、センサに流入する排気ガスに対して最初に酸素のポンピングを行うことで、ＮＯ_２のＮＯ化、ＨＣのＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ化が生じることを利用している。従って、ＮＯｘセンサにおいても、ＨＣが過度に流入すると酸素のポンピングが阻害され、Ａ／Ｆセンサと同様にセンサ精度が悪化する。よって、ＮＯｘセンサによるＯＢＤに対しても本発明は有効に働くと考えられる。

また、上記の実施例では、排気浄化装置２０が、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０ａ及びフィ
ルタ２０ｂの組合せで構成されている例について説明したが、本発明は、三元触媒、ＤＰＮＲ等の他のタイプの排気浄化触媒を含む排気浄化装置に適用可能であることは当然である。

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
５・・・低圧ＥＧＲ弁
８・・・吸気マニホールド
９・・・吸気管
１０・・・過給機
１１・・・排気絞り弁
１２・・・第２スロットル弁
１５・・・高圧ＥＧＲ管
１６・・・集合管
１７・・・第１スロットル弁
１８・・・排気マニホールド
１９・・・排気管
２０・・・排気浄化装置
２０ａ・・・ＮＯx触媒
２０ｂ・・・フィルタ
２２・・・ＥＣＵ
２３・・・低圧ＥＧＲ管
２６・・・下流側Ａ／Ｆセンサ
３０・・・上流側Ａ／Ｆセンサ
３１・・・燃料添加弁

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の特定成分を浄化する排気浄化手段と、
   内燃機関の排気通路に未燃燃料を噴射または添加することで前記排気浄化手段に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
   前記排気通路における前記排気浄化手段の下流に配置され酸素ポンピング機能を利用して排気中の成分を測定する排気測定手段と、
   前記排気通路における前記排気浄化手段と前記排気測定手段の間の領域と内燃機関の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ手段と、
   前記排気浄化手段の故障を自己診断するＯＢＤ手段と、
   を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記ＯＢＤ手段による前記排気浄化手段の故障の自己診断時において、前記未燃燃料供給手段により未燃燃料が添加され前記排気浄化手段の下流における排気の未燃燃料濃度が増加する場合および／または前記排気浄化手段をすり抜ける未燃燃料量が増加する場合は、前記ＥＧＲ手段により再循環される排気の量を増加させた上で前記自己診断を開始することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記ＥＧＲ手段により再循環される排気の量を増加させた際の、前記排気浄化手段の下流側の排気流量の減少量に基づいて、前記排気測定手段の出力における時間的変化の傾きを補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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