JP5831162B2

JP5831162B2 - NOx sensor abnormality diagnosis method, NOx sensor abnormality diagnosis system, and internal combustion engine

Info

Publication number: JP5831162B2
Application number: JP2011253264A
Authority: JP
Inventors: 英和藤江; 哲史塙
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: JP2013108419A

Description

本発明は、多大な実験工数を掛けることなく、また、連続してＮＯｘセンサの異常を診断できるＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関に関する。 The present invention relates to an NOx sensor abnormality diagnosis method, a NOx sensor abnormality diagnosis system, and an internal combustion engine that can continuously diagnose abnormality of a NOx sensor without taking a large number of experimental steps.

トラックやバス等の車両においては、この車両に搭載された内燃機関から排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を減少するために排気ガス浄化処理装置を用いて窒素（Ｎ₂）に還元して大気中に放出するようにしている。このＮＯｘ浄化を効率良く行うためには排気ガス中のＮＯｘ濃度及びＮＯｘ量を正確に測定する必要があり、そのために、ＮＯｘセンサが使用されている。 In vehicles such as trucks and buses, in order to reduce the amount of NOx (nitrogen oxides) discharged from the internal combustion engine mounted on the vehicle, it is reduced to nitrogen (N ₂ ) using an exhaust gas purification treatment device. In the atmosphere. In order to perform this NOx purification efficiently, it is necessary to accurately measure the NOx concentration and the NOx amount in the exhaust gas. For this purpose, a NOx sensor is used.

このＮＯｘセンサの検出値に基づいて、排気ガス中のＮＯｘを還元するのに必要な尿素等の還元剤を供給しているため、このＮＯｘセンサが正常状態であるか、故障等の異常状態であるかが重要となる。万一、ＮＯｘセンサが異常であると、還元剤の供給量を適正な量にすることができず、還元剤が不十分の場合には、排気ガス中のＮＯｘの還元浄化が不十分になった大気中に基準以上のＮＯｘが放出されてしまい、還元剤が過剰の場合には、ＮＯｘの還元で消費されなかった還元剤が大気中に放出され、還元剤が無駄に消費されることになる。 Since a reducing agent such as urea necessary for reducing NOx in the exhaust gas is supplied based on the detected value of the NOx sensor, the NOx sensor is in a normal state or in an abnormal state such as a failure. It is important whether there is. If the NOx sensor is abnormal, the amount of reducing agent supplied cannot be made appropriate, and if the reducing agent is insufficient, the reduction and purification of NOx in the exhaust gas becomes insufficient. If NOx above the standard is released into the atmosphere and the reducing agent is excessive, the reducing agent that was not consumed by the reduction of NOx is released into the atmosphere and the reducing agent is consumed wastefully. Become.

そのため、ＮＯｘセンサの異常診断が重要であり、例えば、排出ＮＯｘ流量演算記憶手段と検出ＮＯｘ濃度記憶手段を備えて、排出ＮＯｘ流量の経時変化の基準としての基準パターンと、ＮＯｘセンサによって検出される検出ＮＯｘ濃度の経時変化の基準としての追従パターンを規定して、内燃機関が通常運転モードにある場合に排出ＮＯｘ流量が基準パターンに対して所定の関係をもって推移したときに、検出ＮＯｘ濃度が追従パターンに対して所定の関係をもって推移したか否かを判別することによって、ＮＯｘセンサの応答性を判定する故障判定手段を備えたＮＯｘセンサの故障診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 For this reason, abnormality diagnosis of the NOx sensor is important. For example, the NOx sensor is provided with an exhaust NOx flow rate calculation storage means and a detected NOx concentration storage means, and is detected by the NOx sensor with a reference pattern as a reference for temporal change of the exhaust NOx flow rate A follow-up pattern is defined as a reference for the temporal change in the detected NOx concentration, and when the internal combustion engine is in the normal operation mode, the detected NOx concentration follows when the exhaust NOx flow changes with a predetermined relationship with respect to the reference pattern. There has been proposed a NOx sensor failure diagnosis device including failure determination means for determining the responsiveness of the NOx sensor by determining whether or not the pattern has changed with a predetermined relationship (for example, Patent Document 1). reference).

このＮＯｘセンサの診断方法では、予め内燃機関から排出されるＮＯｘ流量の経時変化の基準としての基準パターンと、ＮＯｘセンサによって検出される検出ＮＯｘ濃度の経時変化の基準としての追従パターンを予め設定する必要があるが、排出されるＮＯｘの流量は内燃機関の運転状態等の環境条件により大きく変化するため、基準パターンを多数設定する必要があり、多大な工数がかかってしまうという問題がある。 In this NOx sensor diagnosis method, a reference pattern as a reference for the temporal change of the NOx flow rate discharged from the internal combustion engine and a follow-up pattern as a reference for the temporal change of the detected NOx concentration detected by the NOx sensor are set in advance. Although it is necessary, since the flow rate of exhausted NOx varies greatly depending on environmental conditions such as the operating state of the internal combustion engine, it is necessary to set a large number of reference patterns, and there is a problem that it takes a lot of man-hours.

一方、還元触媒の上流側でのＮＯｘ量を算出する上流側ＮＯｘ量演算部とＮＯｘセンサ値検出部と、上流側でのＮＯｘ量の推移に現れたピークに対してＮＯｘセンサが応答しているか否かを判定することによりＮＯｘセンサの合理性を判定する合理性判定部と、内燃機関から排出される排気ガス量を算出する排気ガス量演算部とを備え、合理性診断部は、排気ガス量に応じてピークの発生を認識してＮＯｘセンサの合理性を判断するＮＯｘセンサの合理性診断装置（例えば、特許文献２参照）や内燃機関が予め設定された基準稼働条件になったとき、ＮＯｘセンサの出力値と、前記基準稼働条件に応じて予め設定された基準出力値との偏差に基づき、ＮＯｘセンサの出力を補正する第１補正手段を備えたＮＯｘ補正システム（例えば、特許文献３参照）が提案されている。 On the other hand, whether the NOx sensor is responding to the peak appearing in the transition of the NOx amount on the upstream side, the upstream NOx amount calculating unit and the NOx sensor value detecting unit for calculating the NOx amount on the upstream side of the reduction catalyst A rationality determination unit that determines the rationality of the NOx sensor by determining whether or not, and an exhaust gas amount calculation unit that calculates the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine. When the NOx sensor rationality diagnosis device (see, for example, Patent Document 2) that recognizes the occurrence of a peak in accordance with the amount and determines the rationality of the NOx sensor or the internal combustion engine reaches a preset reference operating condition, A NOx correction system comprising first correction means for correcting the output of the NOx sensor based on the deviation between the output value of the NOx sensor and a reference output value preset in accordance with the reference operating condition (for example, a patent document) 3 reference) has been proposed.

更に、ＮＯｘセンサに到達する排気ガス中のＮＯｘ濃度を強制的に変動させ、このときにＮＯｘセンサが出力する出力値の変動が当該ＮＯｘセンサが正常であるときに取りうる変動からずれている場合に、ＮＯｘセンサに異常があると判定する故障判定手段を備えたＮＯｘセンサの故障診断装置（例えば、特許文献４参照）や、内燃機関の所定の運転状態における異常判定モード時に、ＮＯｘセンサに到達する排気ガス中のＮＯｘ濃度を、一旦増大させて減少変化させる、ＮＯｘ濃度増減変化手段と、ＮＯｘ濃度が増減変化されたとき、ＮＯｘセンサの所定の第１出力値の出力状態から、ＮＯｘセンサが所定の第２の出力値を出力するまでの経過時間を計測する経過時間計測手段と、計測された経過時間と基準経過時間とに基づき、ＮＯｘセンサの正常又は異常を判定する判定手段を備えた、排気ガス浄化システムが提案されている（例えば、特許文献５参照）。 Further, the NOx concentration in the exhaust gas reaching the NOx sensor is forcibly changed, and the output value output from the NOx sensor at this time deviates from the change that can be taken when the NOx sensor is normal. In addition, a NOx sensor failure diagnosis device (see, for example, Patent Document 4) provided with a failure determination means that determines that the NOx sensor is abnormal or reaches the NOx sensor during an abnormality determination mode in a predetermined operating state of the internal combustion engine. NOx concentration increase / decrease changing means for once increasing and decreasing the NOx concentration in the exhaust gas to be emitted, and when the NOx concentration is increased / decreased, the NOx sensor detects from the output state of the predetermined first output value of the NOx sensor. Based on the elapsed time measuring means for measuring the elapsed time until the predetermined second output value is output, the measured elapsed time and the reference elapsed time, With a determination means for determining normality or abnormality of the support, the exhaust gas purification system has been proposed (e.g., see Patent Document 5).

しかしながら、これらのＮＯｘセンサの異常診断では、内燃機関の運転状態がＮＯｘ濃度のピーク発生時や、強制的にＮＯｘ濃度を変化させて作った特定の状態で行っているので、内燃機関の特別の条件下の状態の時にしか診断できず、連続的に異常診断を行うことができないという問題がある。 However, in the abnormality diagnosis of these NOx sensors, the operation state of the internal combustion engine is performed when the peak of the NOx concentration occurs or in a specific state created by forcibly changing the NOx concentration. There is a problem that diagnosis can be performed only under conditions under conditions, and abnormality diagnosis cannot be performed continuously.

特開２００８−１９０３８３号公報JP 2008-190383 A 特開２０１０−２６５７８１号公報JP 2010-255781 A 特開２００９−１２７５５２号公報JP 2009-127552 A 特開２００３−１２０３９９号公報JP 2003-120399 A 特開２００９−１８０１５５０号公報JP 2009-181550 A

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＯｘ濃度の計算値とＮＯｘセンサの検出値を比較することで、ＮＯｘセンサの異常診断を連続的に行うことができるＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object of the present invention is to continuously perform abnormality diagnosis of the NOx sensor by comparing the calculated value of the NOx concentration with the detected value of the NOx sensor. An object of the present invention is to provide a NOx sensor abnormality diagnosis method, a NOx sensor abnormality diagnosis system, and an internal combustion engine.

上記のような目的を達成するための本発明のＮＯｘセンサの異常診断方法は、内燃機関の排気通路に配置されるＮＯｘセンサの異常診断方法であって、前記内燃機関の吸気通路に配置された吸気量センサの検出値（ｍ＿ａｉｒ）と、吸気マニホールドに配置された温度センサの検出値（Ｔｉ）と、前記吸気マニホールドに配置された圧力センサの検出値（Ｐｉ）と、燃料噴射量（ｑ）とからシリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）を算出するとともに、定常時のシリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｒｅｆ）と定常時のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｒｅｆ）と、指数ｉとが予め設定されている（５）式の、シリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）とシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）の関係から、現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）を算出して、

前記（５）式から算出された現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）と前記ＮＯｘセンサの検出値（ＮＯｘ＿ｍ）とを比較して、前記ＮＯｘセンサが異常であるか否かの診断を行うことを特徴とする方法である。 The NOx sensor abnormality diagnosis method of the present invention for achieving the above object is a NOx sensor abnormality diagnosis method disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and is disposed in an intake passage of the internal combustion engine. Detection value (m_air) of the intake air amount sensor, detection value (Ti) of the temperature sensor arranged in the intake manifold, detection value (Pi) of the pressure sensor arranged in the intake manifold, and fuel injection amount (q) The oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder is calculated from the above , and the oxygen concentration (O2_ref) in the steady state cylinder, the NOx concentration (NOx_ref) discharged from the steady state cylinder, and the index i are preset. From the relationship between the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder and the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the cylinder in the equation (5), And calculates the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from,

The NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder calculated from the equation (5) is compared with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor to diagnose whether the NOx sensor is abnormal. It is a method characterized by performing.

この方法によれば、排気ガス中のＮＯｘ濃度を計算により求めることで、多大な実験工数を掛けることなくＮＯｘセンサの異常診断を行うことができ、しかも、常時ＮＯｘ濃度を計算しているので、ＮＯｘセンサの異常診断を行う時期を内燃機関の運転状態が特別な条件の時に限定する必要がなく、連続的に行うことができる。 According to this method, by determining the NOx concentration in the exhaust gas by calculation, the abnormality diagnosis of the NOx sensor can be performed without taking a lot of experiment man-hours, and the NOx concentration is always calculated. It is not necessary to limit the timing for performing abnormality diagnosis of the NOx sensor when the operating state of the internal combustion engine is in a special condition, and it can be performed continuously.

また、上記のＮＯｘセンサの異常診断方法において、前記ＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）の算出を行う演算ステップが、前記吸気量センサで検出した吸入空気の質量流量（ｍ＿ａｉｒ）と、前記温度センサで検出した検出値（Ｔｉ）と前記圧力センサで検出した検出値（Ｐｉ）とから算出したシリンダ内の質量流量（ｍ＿ｃｙｌ）とから、（１）式によりＥＧＲガスの質量流量（ｍ＿ｅｇｒ）を算出する第１演算ステップと、

前記吸気量センサで検出した吸入空気の質量流量（ｍ＿ａｉｒ）と前記燃料噴射量（ｑ）とから、（２）式により、排気空気過剰率（λ）を算出する第２演算ステップと、

前記排気空気過剰率（λ）からＥＧＲガスの時間遅れを考慮して算出したＥＧＲ空気過剰率（λ＿ｅｇｒ）と、大気中の酸素濃度（Ｏ２＿ａｉｒ）と、理論空燃比（Ｌ＿ｓｔ）とから、（３）式によりＥＧＲガス中の酸素濃度（Ｏ２＿ｅｇｒ）を算出する第３演算ステップと、

（４）式より、シリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）を算出する第４演算ステップと、

前記（５）式の、シリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）とシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）の関係から、現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）を算出する第５演算ステップと、
前記（５）式から算出された現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）と前記ＮＯｘセンサの検出値（ＮＯｘ＿ｍ）とを比較して、前記ＮＯｘセンサが異常であるか否かの診断を行う第６演算ステップとを備えて構成すると、排気ガス中のＮＯｘ濃度を容易に計算できる。 Further, in the abnormality diagnosis method for the NOx sensor, the calculation step for calculating the NOx concentration (NOx_cyl) includes the mass flow rate (m_air) of the intake air detected by the intake air sensor and the detection detected by the temperature sensor. A first calculation for calculating the mass flow rate (m_egr) of the EGR gas from the mass flow rate (m_cyl) in the cylinder calculated from the value (Ti) and the detected value (Pi) detected by the pressure sensor by the equation (1) Steps,

A second calculation step of calculating an exhaust air excess ratio (λ) by the equation (2) from the mass flow rate (m_air) of the intake air detected by the intake air amount sensor and the fuel injection amount (q);

From the EGR air excess rate (λ_egr) calculated from the exhaust air excess rate (λ) in consideration of the time delay of EGR gas, the oxygen concentration (O2_air) in the atmosphere, and the theoretical air-fuel ratio (L_st), (3 ) Equation to calculate the oxygen concentration (O2_egr) in the EGR gas,

A fourth calculation step for calculating the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder from the equation (4);

A fifth calculation step of calculating the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder from the relationship between the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder and the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the cylinder in the equation (5) ; ,
The NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder calculated from the equation (5) is compared with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor to diagnose whether the NOx sensor is abnormal. If it comprises including the 6th calculation step to perform, the NOx density | concentration in exhaust gas can be calculated easily.

そして、上記の目的を達成するためのＮＯｘセンサの異常診断システムは、内燃機関の排気通路に配置されるＮＯｘセンサの異常診断を行う制御装置を備えたＮＯｘセンサの異常診断システムであって、前記制御装置が、前記内燃機関の吸気通路に配置された吸気量センサの検出値（ｍ＿ａｉｒ）と吸気マニホールドに配置された温度センサの検出値（Ｔｉ）と前記吸気マニホールドに配置された圧力センサの検出値（Ｐｉ）と、燃料噴射量（ｑ）とからシリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）を算出するとともに、定常時のシリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｒｅｆ）と定常時のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｒｅｆ）と、指数ｉとが予め設定されている（５）式の、シリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）とシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）の関係から、現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）を算出するＮＯｘ濃度算出手段と、

該算出されたＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）と前記ＮＯｘセンサの検出値（ＮＯｘ＿ｍ）とを比較して、前記ＮＯｘセンサが異常であるか否かの診断を行う比較診断手段を備えて構成される。 A NOx sensor abnormality diagnosis system for achieving the above object is a NOx sensor abnormality diagnosis system comprising a control device for performing abnormality diagnosis of a NOx sensor disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, The control device detects a detected value (m_air) of an intake air amount sensor disposed in the intake passage of the internal combustion engine, a detected value (Ti) of a temperature sensor disposed in the intake manifold, and a detection of a pressure sensor disposed in the intake manifold. The oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder is calculated from the value (Pi) and the fuel injection amount (q), and the oxygen concentration (O2_ref) in the cylinder at the steady state and the NOx concentration (NO2) discharged from the cylinder at the steady state ( NOx_ref) and the index i are preset, and the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder and the exhaust from the cylinder in the equation (5) From the relationship between the NOx concentration (NOx_cyl) to a NOx concentration calculation means for calculating the NOx concentration exhausted from the current cylinder (NOx_cyl),

Comparing the calculated NOx concentration (NOx_cyl) with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor, a comparison diagnosis means for diagnosing whether or not the NOx sensor is abnormal is provided.

この構成によれば、排気ガス中のＮＯｘ濃度を計算により求めることで、多大な実験工数を掛けることなくＮＯｘセンサの異常診断を行うことができ、しかも、常時ＮＯｘ濃度を計算しているので、ＮＯｘセンサの異常診断を行う時期を内燃機関の運転状態が特別な条件の時に限定する必要がなく、連続的に行うことができる。 According to this configuration, by calculating the NOx concentration in the exhaust gas by calculation, the abnormality diagnosis of the NOx sensor can be performed without taking a lot of experiment man-hours, and the NOx concentration is always calculated. It is not necessary to limit the timing for performing abnormality diagnosis of the NOx sensor when the operating state of the internal combustion engine is in a special condition, and it can be performed continuously.

上記のＮＯｘセンサの異常診断システムにおいて、前記ＮＯｘ濃度算出手段が、前記吸気量センサで検出した吸入空気の質量流量（ｍ＿ａｉｒ）と前記温度センサで検出した検出値（Ｔｉ）と前記圧力センサで検出した検出値（Ｐｉ）とから算出したシリンダ内の質量流量（ｍ＿ｃｙｌ）とから、（１）式によりＥＧＲガスの質量流量（ｍ＿ｅｇｒ）を算出する第１演算手段と、

前記吸気量センサで検出した吸入空気の質量流量（ｍ＿ａｉｒ）と前記燃料噴射量（ｑ）とから、（２）式により、排気空気過剰率（λ）を算出する第２演算手段と、

前記排気空気過剰率（λ）からＥＧＲガスの時間遅れを考慮して算出したＥＧＲ空気過剰率（λ＿ｅｇｒ）と、大気中の酸素濃度（Ｏ２＿ａｉｒ）と、理論空燃比（Ｌ＿ｓｔ）とから、（３）式によりＥＧＲガス中の酸素濃度（Ｏ２＿ｅｇｒ）を算出する第３演算手段と、

（４）式より、シリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）を算出する第４演算手段と、

前記（５）式のシリンダ内の酸素濃度（Ｏ２＿ｃｙｌ）とシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）の関係から、現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）を算出する第５演算手段とを備え、
前記比較診断手段が、前記算出された現在のシリンダから排出されるＮＯｘ濃度（ＮＯｘ＿ｃｙｌ）と前記ＮＯｘセンサの検出値（ＮＯｘ＿ｍ）とを比較して、前記ＮＯｘセンサが異常であるか否かの診断を行う第６演算手段を備えて構成されると、排気ガス中のＮＯｘ濃度を容易に計算できる。 In the NOx sensor abnormality diagnosis system, the NOx concentration calculating means detects the intake air mass flow rate (m_air) detected by the intake air amount sensor, the detected value (Ti) detected by the temperature sensor, and the pressure sensor. First calculation means for calculating the mass flow rate (m_egr) of EGR gas from the mass flow rate (m_cyl) in the cylinder calculated from the detected value (Pi),

A second calculating means for calculating an exhaust air excess ratio (λ) from the mass flow rate (m_air) of the intake air detected by the intake air amount sensor and the fuel injection amount (q) by the equation (2);

From the EGR air excess rate (λ_egr) calculated from the exhaust air excess rate (λ) in consideration of the time delay of EGR gas, the oxygen concentration (O2_air) in the atmosphere, and the theoretical air-fuel ratio (L_st), (3 ) The third calculating means for calculating the oxygen concentration (O2_egr) in the EGR gas by the equation;

A fourth calculation means for calculating the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder from the equation (4);

Fifth arithmetic means for calculating the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder from the relationship between the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder and the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the cylinder in the equation (5). Prepared,
The comparison diagnosis means compares the calculated NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor to diagnose whether the NOx sensor is abnormal. If it comprises the 6th calculating means which performs this, the NOx density | concentration in exhaust gas can be calculated easily.

そして、上記の目的を達成するための内燃機関は、上記のＮＯｘセンサの異常診断システムを備えて構成され、上記のＮＯｘセンサの異常診断システムと同様の効果を奏することができる。 An internal combustion engine for achieving the above object includes the above NOx sensor abnormality diagnosis system, and can achieve the same effects as the above NOx sensor abnormality diagnosis system.

本発明に係るＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関によれば、排気ガス中のＮＯｘ濃度を計算により求め、この計算されたＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサで検出されたＮＯｘ濃度とを比較することで、多大な実験工数をかけることなくＮＯｘセンサの異常診断ができる。また、内燃機関の運転状態が特別な条件下にある状態ではなく、常にＮＯｘ濃度の値を計算して比較できるので、ＮＯｘセンサの異常診断を連続的に行うことができる。 According to the NOx sensor abnormality diagnosis method, the NOx sensor abnormality diagnosis system, and the internal combustion engine according to the present invention, the NOx concentration in the exhaust gas is obtained by calculation, and the calculated NOx concentration and the NOx detected by the NOx sensor are calculated. By comparing the concentration, the abnormality diagnosis of the NOx sensor can be performed without taking a lot of experiment man-hours. In addition, since the operating state of the internal combustion engine is not in a special condition and the value of the NOx concentration can always be calculated and compared, the abnormality diagnosis of the NOx sensor can be performed continuously.

本発明の実施の形態のＮＯｘセンサの異常診断システム及び内燃機関の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the abnormality diagnosis system of the NOx sensor of embodiment of this invention, and an internal combustion engine. 本発明の実施の形態のＮＯｘセンサの異常診断システムの制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus of the abnormality diagnosis system of the NOx sensor of embodiment of this invention.

以下、本発明に係る実施の形態のＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、この内燃機関１０は、エンジン本体１１と、吸気マニホールド１１ａに接続する吸気通路１２と、排気マニホールド１１ｂに接続する排気通路１８を有して構成される。 Hereinafter, an NOx sensor abnormality diagnosis method, a NOx sensor abnormality diagnosis system, and an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes an engine body 11, an intake passage 12 connected to the intake manifold 11a, and an exhaust passage 18 connected to the exhaust manifold 11b.

この吸気通路１２には、上流側から順にエアクリーナー１３、ターボチャージャー（ターボ式過給機）１４のコンプレッサー１４ａ、インタークーラー１５、吸気スロットル（吸気弁）１６が設けられている。また、排気通路１８には、ターボチャージャー１４のタービン１４ｂ、排気ガス浄化装置１９が設けられている。 The intake passage 12 is provided with an air cleaner 13, a compressor 14 a of a turbocharger (turbo turbocharger) 14, an intercooler 15, and an intake throttle (intake valve) 16 in order from the upstream side. The exhaust passage 18 is provided with a turbine 14b of the turbocharger 14 and an exhaust gas purification device 19.

なお、図１の構成では、排気ガス浄化装置１９は上流側のＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１９ａと下流側のＳＣＲ触媒（選択的還元型触媒）１９ｂを備えている。このＳＣＲ触媒１９ｂの上流側には、ＮＯｘの還元剤となる尿素水等のアンモニア系溶液（アンモニアを発生する溶液、又はアンモニア水）を排気通路１８中に噴霧する還元剤噴射装置（図示しない）が設けられている。 In the configuration of FIG. 1, the exhaust gas purification device 19 includes an upstream DPF (diesel particulate filter) 19a and a downstream SCR catalyst (selective reduction catalyst) 19b. On the upstream side of the SCR catalyst 19b, a reducing agent injection device (not shown) that sprays an ammonia-based solution (a solution that generates ammonia or ammonia water) such as urea water serving as a NOx reducing agent into the exhaust passage 18. Is provided.

更に、ＥＧＲ（排気再循環）のために、排気通路１８と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路２０が設けられ、このＥＧＲ通路２０には、ＥＧＲクーラー２１とＥＧＲ弁２２が配設されている。また、ＥＧＲガスＧｅのＥＧＲクーラー２１による過冷却を防止するために、流量調整弁２４を備えた排気戻し通路２３がＥＧＲクーラー２１の出口と排気通路１８とを接続して設けられている。 Further, for EGR (exhaust gas recirculation), an EGR passage 20 that connects the exhaust passage 18 and the intake passage 12 is provided, and an EGR cooler 21 and an EGR valve 22 are provided in the EGR passage 20. . Further, in order to prevent overcooling of the EGR gas Ge by the EGR cooler 21, an exhaust return passage 23 provided with a flow rate adjusting valve 24 is provided connecting the outlet of the EGR cooler 21 and the exhaust passage 18.

そして、空気Ａは、吸気通路１２のエアクリーナー１３で埃等を除去され、コンプレッサー１４ａにより過給されて圧力と温度が上昇した状態となり、インタークーラー１５で冷却された後、吸気スロットル１６で流量を制御され、必要に応じてＥＧＲガスＧｅと混合されて吸気マニホールド１１ａからエンジン本体１１の各シリンダ（気筒）１７内に入る。なお、ＥＧＲガスＧｅは、排気通路１８からＥＧＲ通路２０や排気戻り通路２３に分岐され、適度にＥＧＲクーラー２１で冷却され、また、ＥＧＲ弁２２や流量調整弁２４により流量を調整されて吸気通路１２に供給される。 The air A is dust removed by the air cleaner 13 in the intake passage 12, is supercharged by the compressor 14 a, rises in pressure and temperature, is cooled by the intercooler 15 , and is then flowed by the intake throttle 16. It is controlled and mixed with EGR gas Ge as necessary, and enters each cylinder (cylinder) 17 of the engine body 11 from the intake manifold 11a. The EGR gas Ge is branched from the exhaust passage 18 to the EGR passage 20 and the exhaust return passage 23, and is appropriately cooled by the EGR cooler 21, and the flow rate is adjusted by the EGR valve 22 and the flow rate adjusting valve 24, and the intake passage. 12 is supplied.

シリンダ１７内では、燃料噴射弁（図示しない）から噴射された燃料と空気Ａが混合して燃焼して排気ガスＧを発生する。発生した排気ガスＧは排気マニホールド１１ｂから排気通路１８に排出され、タービン１４ｂを駆動した後、ＤＰＦ１９ａでＰＭ（粒子状物質）等を除去されたのち、排気通路１８に供給された還元剤によりＳＣＲ触媒１９ｂでＮＯｘが窒素に還元され、その後、サイレンサー（図示しない）等を通過して大気中に放出される。なお、排気ガスＧの一部はＥＧＲ通路２０に分岐され、ＥＧＲガスＧｅとして再循環される。 In the cylinder 17, the fuel injected from a fuel injection valve (not shown) and air A are mixed and burned to generate exhaust gas G. The generated exhaust gas G is discharged from the exhaust manifold 11 b to the exhaust passage 18, and after driving the turbine 14 b , PM (particulate matter) and the like are removed by the DPF 19 a, and then the SCR is supplied by the reducing agent supplied to the exhaust passage 18. NOx is reduced to nitrogen by the catalyst 19b, and then released into the atmosphere through a silencer (not shown) or the like. A part of the exhaust gas G is branched into the EGR passage 20 and recirculated as the EGR gas Ge.

そして、この内燃機関１０の運転制御やＤＰＦ１９ａの再生制御や、ＳＣＲ触媒１９ｂにおけるＮＯｘ浄化のための還元剤供給制御等を行うために、吸気系では、エアクリーナー１３とコンプレッサー１４ａとの間に吸気量ｍ＿ａｉｒを計測するためのエアフローセンサ（吸気量センサ）３１が、吸気マニホールド１１ａに吸気温度Ｔｉを計測するための温度センサ（インテークマニホールド温度センサ）３２と吸気圧Ｐｉを計測するための圧力センサ（吸気圧センサ：ブースト圧センサ）３３が配設される。また、排気系では、ＤＰＦ１９ａとＳＣＲ触媒１９ｂとの間にＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｍを計測するＮＯｘセンサ３４が配設される。 In order to perform the operation control of the internal combustion engine 10, the regeneration control of the DPF 19a, the reducing agent supply control for NOx purification in the SCR catalyst 19b, etc., in the intake system, the intake air is interposed between the air cleaner 13 and the compressor 14a. An airflow sensor (intake air amount sensor) 31 for measuring the amount m_air includes a temperature sensor (intake manifold temperature sensor) 32 for measuring the intake air temperature Ti in the intake manifold 11a and a pressure sensor (for measuring the intake air pressure Pi). An intake pressure sensor (boost pressure sensor) 33 is provided. In the exhaust system, a NOx sensor 34 that measures the NOx concentration NOx_m is disposed between the DPF 19a and the SCR catalyst 19b.

これらのセンサ３１〜３４の検出値を入力して、内燃機関１０の運転制御、ＤＰＦ１９ａの再生制御、ＳＣＲ触媒１９ｂにおけるＮＯｘ浄化のための還元剤供給制御等を行うＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置（ＥＣＵ）３０が設けられる。 It is called an ECU (engine control unit) that inputs the detection values of these sensors 31 to 34 and performs operation control of the internal combustion engine 10, regeneration control of the DPF 19a, reductant supply control for NOx purification in the SCR catalyst 19b, and the like. A control device (ECU) 30 is provided.

そして、この内燃機関１０の排気通路１８に配置されるＮＯｘセンサ３４の異常診断のために、内燃機関１０にＮＯｘセンサの異常診断システムが備えられ、このＮＯｘセンサの異常診断システムの制御装置４０が制御装置（ＥＣＵ）３０に組み込まれて構成される。 The internal combustion engine 10 is provided with a NOx sensor abnormality diagnosis system for abnormality diagnosis of the NOx sensor 34 disposed in the exhaust passage 18 of the internal combustion engine 10, and a control device 40 of the NOx sensor abnormality diagnosis system is provided. A control unit (ECU) 30 is built in and configured.

この制御装置４０は、吸気量センサ３１の検出値ｍ＿ａｉｒと温度センサ３２の検出値（吸気温度）Ｔｉと圧力センサ３３の検出値（吸気圧力）Ｐｉと、燃料噴射量ｑとからＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌを算出するＮＯｘ濃度算出手段４１と、この算出されたＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌとＮＯｘセンサ３４の検出値ＮＯｘ＿ｍとを比較して、ＮＯｘセンサ３４が異常であるか否かの診断を行う比較診断手段４２を備えて構成される。この燃料噴射量ｑは、制御装置（ＥＣＵ）３０内の指示燃料噴射量の値とするのが簡単であるが、実燃料噴射量を計測している場合は、計測した実燃料噴射量の値としてもよい。 The control device 40 calculates the NOx concentration NOx_cyl from the detection value m_air of the intake air amount sensor 31, the detection value (intake air temperature) Ti of the temperature sensor 32, the detection value (intake air pressure) Pi of the pressure sensor 33, and the fuel injection amount q. A NOx concentration calculating means 41 for calculating, and a comparison diagnosis means 42 for comparing the calculated NOx concentration NOx_cyl and the detected value NOx_m of the NOx sensor 34 to diagnose whether or not the NOx sensor 34 is abnormal are provided. Configured. The fuel injection amount q can be easily set to the value of the commanded fuel injection amount in the control unit (ECU) 30, but when the actual fuel injection amount is measured, the value of the measured actual fuel injection amount It is good.

このＮＯｘ濃度算出手段４１は、図２に示すように、第１〜第５演算手段４１ａ〜４１ｅを備え、第１演算ステップで、第１演算手段４１ａにより、吸気量センサ３１で検出した吸入空気Ａの質量流量（新規空気流量）ｍ＿ａｉｒとシリンダ１７内の質量流量ｍ＿ｃｙｌとから、（１）式によりＥＧＲガスＧｅの質量流量ｍ＿ｅｇｒを算出する。つまり、「（ＥＧＲガスの質量流量：ｍ＿ｅｇｒ）＝（シリンダ内の質量流量ｍ＿ｃｙｌ）−（吸入空気の質量流量：ｍ＿ａｉｒ）」となる。なお、シリンダ内の質量流量ｍ＿ｃｙｌは、温度センサ３２で検出した温度Ｔｉと圧力センサ３３で検出した圧力Ｐｉとから算出する。

As shown in FIG. 2, the NOx concentration calculating means 41 includes first to fifth calculating means 41a to 41e, and the intake air detected by the intake air amount sensor 31 by the first calculating means 41a in the first calculating step. The mass flow rate m_egr of the EGR gas Ge is calculated from the mass flow rate (new air flow rate) m_air of A and the mass flow rate m_cyl in the cylinder 17 by the equation (1). That is, “(mass flow rate of EGR gas: m_egr) = (mass flow rate of cylinder m_cyl) − (mass flow rate of intake air: m_air)”. The mass flow rate m_cyl in the cylinder is calculated from the temperature Ti detected by the temperature sensor 32 and the pressure Pi detected by the pressure sensor 33.

ここで、吸入空気Ａの質量流量（新規空気流量）ｍ＿ａｉｒには、吸気量センサ３１で検出した計測値を用い、シリンダ１７内の質量流量ｍ＿ｃｙｌは、Ｖをシリンダ容積とし、Ｒをガス定数とし、ηを体積効率とすると、「ｍ＿ｃｙｌ＝〔（Ｐｉ×Ｖ）／（Ｒ×Ｔｉ）〕×η」で算出される算出値を用いる。 Here, the measured value detected by the intake air amount sensor 31 is used for the mass flow rate (new air flow rate) m_air of the intake air A, and the mass flow rate m_cyl in the cylinder 17 is set such that V is the cylinder volume and R is the gas constant. , Η is volume efficiency, a calculated value calculated by “m_cyl = [(Pi × V) / (R × Ti)] × η” is used.

また、第２演算ステップで、第２演算手段４１ｂにより、吸気量センサ３１で検出した吸入空気の質量流量ｍ＿ａｉｒと燃料噴射量ｑとから、（２）式により、排気空気過剰率λを算出する。なお、理論空燃比Ｌ＿ｓｔは、燃料によって多少変化するが、ディーゼルエンジンに使用される軽油の場合には、１４．６となり、ガソリンエンジンに使用されるガソリンの場合には、１４．５〜１４．７となる。

Further, in the second calculation step, the exhaust air excess ratio λ is calculated by the second calculation means 41b from the intake air mass flow rate m_air detected by the intake air amount sensor 31 and the fuel injection amount q by the equation (2). . The theoretical air-fuel ratio L_st varies slightly depending on the fuel, but is 14.6 in the case of light oil used in a diesel engine, and 14.5 to 14 in the case of gasoline used in a gasoline engine. 7

次に、第３演算ステップで、第３演算手段４１ｃにより、ＥＧＲガスＧ＿ｅｇｒの酸素濃度Ｏ２＿ｅｇｒを計算する。大気中の酸素濃度Ｏ２＿ａｉｒとＥＧＲ空気過剰率λ＿ｅｇｒと理論空燃比Ｌ＿ｓｔとから、（３）式により、ＥＧＲガスＧｅ中の酸素濃度Ｏ２＿ｅｇｒを算出する。このＥＧＲ空気過剰率λ＿ｅｇｒには、排気空気過剰率λからＥＧＲガスＧｅの時間遅れを考慮した値を用いる。

Next, in the third calculation step, the third calculation means 41c calculates the oxygen concentration O2_egr of the EGR gas G_egr. The oxygen concentration O2_egr in the EGR gas Ge is calculated from the oxygen concentration O2_air in the atmosphere, the excess EGR air ratio λ_egr, and the theoretical air-fuel ratio L_st by the equation (3). As the EGR excess air ratio λ_egr, a value taking into account the time delay of the EGR gas Ge from the exhaust air excess ratio λ is used.

また、第４演算ステップで、第４演算手段４１ｄにより、（４）式より、シリンダ１７内の酸素濃度Ｏ２＿ｃｙｌを算出する。

In the fourth calculation step, the fourth calculation means 41d calculates the oxygen concentration O2_cyl in the cylinder 17 from the equation (4).

また、第５演算ステップで、第５演算手段４１ｅにより、シリンダ１７内の酸素濃度Ｏ２＿ｃｙｌを変換して、シリンダ１７内のＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌを算出する。ここでは、定常時のシリンダ１７内の酸素濃度Ｏ２＿ｒｅｆと定常時のシリンダ１７から排出されるＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｒｅｆと、指数ｉとが予め設定されている（５）式及び（６）式のシリンダ１７内の酸素濃度Ｏ２＿ｃｙｌとシリンダ１７から排出されるＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌの関係から、現在のシリンダ１７から排出されるＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌを算出する。 In the fifth calculation step, the fifth calculation means 41e converts the oxygen concentration O2_cyl in the cylinder 17 to calculate the NOx concentration NOx_cyl in the cylinder 17. Here, the oxygen concentration O2_ref in the cylinder 17 at the normal time, the NOx concentration NOx_ref discharged from the cylinder 17 at the normal time, and the index i are set in advance in the cylinder 17 of the equations (5) and (6). The NOx concentration NOx_cyl discharged from the current cylinder 17 is calculated from the relationship between the oxygen concentration O2_cyl of NO2 and the NOx concentration NOx_cyl discharged from the cylinder 17.

これらの酸素濃度Ｏ２＿ｒｅｆとＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｒｅｆと指数ｉは予め定常時のエンジンの実験で求めておき、設定しておく。

The oxygen concentration O2_ref, the NOx concentration NOx_ref, and the index i are previously determined and set in advance through steady-state engine experiments.

そして、比較診断手段４２には、算出された現在のシリンダ１７から排出されるＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌとＮＯｘセンサ３４の検出値ＮＯｘ＿ｍとを比較して、ＮＯｘセンサ３４が異常であるか否かの診断を行う第６演算手段４２ａを備える。 Then, the comparison diagnosis means 42 compares the calculated NOx concentration NOx_cyl discharged from the current cylinder 17 with the detected value NOx_m of the NOx sensor 34 to diagnose whether the NOx sensor 34 is abnormal. A sixth calculating means 42a is provided.

第６演算ステップでは、この第６演算手段４２ａにより、ＮＯｘセンサ３４が異常であるか否かの診断を行うが、このＮＯｘセンサ３４が異常であるか否かの診断では、ＮＯｘセンサ３４が正常な状態であれば、算出されたＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌとＮＯｘセンサ３４の検出値ＮＯｘ＿ｍと差の絶対値が適正な値に設定された判定値ＮＯｘ＿ｊｕｄ以下となるはずであり、逆にＮＯｘセンサ３４が異常な状態であれば、その差の絶対値が判定値ＮＯｘ＿ｊｕｄを超えるはずである。従って、その差の絶対値が判定値ＮＯｘ＿ｊｕｄを超えた場合にＮＯｘセンサ３４は異常であると判定する。 In the sixth calculation step, the sixth calculation means 42a diagnoses whether or not the NOx sensor 34 is abnormal. In the diagnosis of whether or not the NOx sensor 34 is abnormal, the NOx sensor 34 is normal. If this is the case, the absolute value of the difference between the calculated NOx concentration NOx_cyl and the detected value NOx_m of the NOx sensor 34 should be equal to or less than the determination value NOx_jud set to an appropriate value. Conversely, the NOx sensor 34 is abnormal. In such a state, the absolute value of the difference should exceed the determination value NOx_jud. Accordingly, when the absolute value of the difference exceeds the determination value NOx_jud, it is determined that the NOx sensor 34 is abnormal.

つまり、｜ＮＯｘ＿ｃｙｌ−ＮＯｘ＿ｍ｜≦ＮＯｘ＿ｊｕｄで正常、｜ＮＯｘ＿ｃｙｌ−ＮＯｘ＿ｍ｜＞ＮＯｘ＿ｊｕｄで異常と判定する。これにより、計算されたＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌとＮＯｘセンサ３４の検出値ＮＯｘ＿ｍを比較することで、ＮＯｘセンサ３４の異常診断を行うことができる。 That is, it is determined that | NOx_cyl-NOx_m | ≦ NOx_jud is normal and | NOx_cyl-NOx_m |> NOx_jud is abnormal. Accordingly, the NOx sensor 34 can be diagnosed for abnormality by comparing the calculated NOx concentration NOx_cyl with the detected value NOx_m of the NOx sensor 34.

上記のＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関１０によれば、排気ガスＧ中のＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌを計算により求めることで、多大な実験工数を掛けることなくＮＯｘセンサ３４の異常診断を行うことができ、しかも、常時ＮＯｘ濃度ＮＯｘ＿ｃｙｌを計算しているので、ＮＯｘセンサ３４の異常診断を行う時期を内燃機関１０の運転状態が特別な条件の時に限定する必要がなく、連続的に行うことができる。 According to the NOx sensor abnormality diagnosis method, the NOx sensor abnormality diagnosis system, and the internal combustion engine 10 described above, the NOx concentration in the exhaust gas G NOx_cyl is obtained by calculation, so that the NOx sensor 34 does not require much experimentation. In addition, since the NOx concentration NOx_cyl is always calculated, it is not necessary to limit the timing for performing the abnormality diagnosis of the NOx sensor 34 when the operating state of the internal combustion engine 10 is in a special condition. Can be done continuously.

本発明のＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関によれば、ＮＯｘ濃度の計算値とＮＯｘセンサの検出値を比較することで、ＮＯｘセンサの異常診断を連続的に行うことができるので、車両に搭載するような多くの内燃機関に利用できる。 According to the NOx sensor abnormality diagnosis method, the NOx sensor abnormality diagnosis system, and the internal combustion engine of the present invention, the NOx sensor abnormality diagnosis is continuously performed by comparing the calculated value of the NOx concentration with the detected value of the NOx sensor. This can be used for many internal combustion engines that are mounted on vehicles.

１０内燃機関
１１エンジン本体
１１ａ吸気マニホールド
１２吸気通路
１７シリンダ（気筒）
１８排気通路
１９排気ガス浄化装置
１９ａＤＰＦ
１９ｂＳＣＲ触媒（選択的還元型触媒）
２０ＥＧＲ通路
３０制御装置（ＥＣＵ）
３１吸気量センサ（エアフローセンサ）
３２温度センサ（インテークマニホールド温度センサ）
３３圧力センサ（吸気圧センサ：ブースト圧センサ）
３４ＮＯｘセンサ
４０制御装置（ＮＯｘセンサの異常診断システムの制御装置）
４１ＮＯｘ濃度算出手段
４１ａ第１演算手段
４１ｂ第２演算手段
４１ｃ第３演算手段
４１ｄ第４演算手段
４１ｅ第５演算手段
４２比較診断手段
４２ａ第６演算手段
Ａ空気
Ｇ排気ガス
ＧｅＥＧＲガス
Ｌ＿ｓｔ理論空燃比
ＮＯｘ＿ｃｙｌＮＯｘ濃度の算出値
ＮＯｘ＿ｊｕｄ判定値
ＮＯｘ＿ｍＮＯｘ濃度の計測値
ｍ＿ａｉｒ吸気量センサの検出値
ｍ＿ｃｙｌシリンダ内の質量流量
ｍ＿ｅｇｒＥＧＲガスの質量流量
Ｏ２＿ａｉｒ大気中の酸素濃度
Ｏ２＿ｅｇｒＥＧＲ空気過剰率
Ｐｉ吸気圧
Ｔｉ吸気温度
ｑ燃料噴射量
λ 排気空気過剰率
λ＿ｅｇｒＥＧＲガスの空気過剰率 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 11 Engine main body 11a Intake manifold 12 Intake passage 17 Cylinder
18 Exhaust passage 19 Exhaust gas purification device 19a DPF
19b SCR catalyst (selective reduction catalyst)
20 EGR passage 30 control unit (ECU)
31 Intake air volume sensor (air flow sensor)
32 Temperature sensor (Intake manifold temperature sensor)
33 Pressure sensor (Intake pressure sensor: Boost pressure sensor)
34 NOx sensor 40 control device (control device for abnormality diagnosis system of NOx sensor)
41 NOx concentration calculating means 41a 1st calculating means 41b 2nd calculating means 41c 3rd calculating means 41d 4th calculating means 41e 5th calculating means 42 Comparative diagnostic means 42a 6th calculating means A Air G Exhaust gas Ge EGR gas L_st Theoretical sky Fuel ratio NOx_cyl Calculated value of NOx concentration NOx_jud Determination value NOx_m Measured value of NOx concentration m_air Detected value of intake air sensor m_cyl Mass flow rate m_egr in cylinder Mass flow rate of EGR gas O2_air Oxygen concentration O2_egr EGR air excess pressure P in air Intake air temperature q Fuel injection amount λ Exhaust air excess ratio λ_egr EGR gas excess air ratio

Claims

An abnormality diagnosis method for a NOx sensor disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
A detection value (m_air) of an intake air amount sensor arranged in the intake passage of the internal combustion engine, a detection value (Ti) of a temperature sensor arranged in the intake manifold, and a detection value (Ti) of a pressure sensor arranged in the intake manifold ( Pi) and the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder are calculated from the fuel injection amount (q) ,
The oxygen concentration (O2_ref) in the cylinder in the formula (5) in which the oxygen concentration (O2_ref) in the cylinder at a constant time, the NOx concentration discharged from the cylinder at the steady state (NOx_ref), and the index i are set in advance. And the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the cylinder, the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder is calculated,

The NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder calculated from the equation (5) is compared with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor to diagnose whether the NOx sensor is abnormal. An abnormality diagnosis method for a NOx sensor, which is performed.

An arithmetic step for calculating the NOx concentration (NOx_cyl)
Mass flow rate in the cylinder calculated from the mass flow rate (m_air) of the intake air detected by the intake air amount sensor, the detection value (Ti) detected by the temperature sensor, and the detection value (Pi) detected by the pressure sensor ( m_cyl), a first calculation step for calculating the mass flow rate (m_egr) of the EGR gas by the equation (1),

A fifth calculation step of calculating the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder from the relationship between the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder and the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the cylinder in the equation (5) ; ,
The NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder calculated from the equation (5) is compared with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor to diagnose whether the NOx sensor is abnormal. A NOx sensor abnormality diagnosis method, comprising: a sixth calculation step.

A NOx sensor abnormality diagnosis system comprising a control device for performing abnormality diagnosis of a NOx sensor disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The control device is
A detection value (m_air) of an intake air amount sensor arranged in the intake passage of the internal combustion engine, a detection value (Ti) of a temperature sensor arranged in the intake manifold, and a detection value (Pi) of a pressure sensor arranged in the intake manifold And the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder from the fuel injection amount (q) ,
The oxygen concentration (O2_ref) in the cylinder in the formula (5) in which the oxygen concentration (O2_ref) in the cylinder at a constant time, the NOx concentration discharged from the cylinder at the steady state (NOx_ref), and the index i are set in advance. NOx concentration calculating means for calculating the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder from the relationship between the NOx concentration discharged from the cylinder (NOx_cyl),

Comparing the calculated NOx concentration (NOx_cyl) with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor, a comparison diagnosis means for diagnosing whether or not the NOx sensor is abnormal is provided. NOx sensor abnormality diagnosis system.

The NOx concentration calculating means
The mass flow rate (m_cyl) in the cylinder calculated from the mass flow rate (m_air) of the intake air detected by the intake air amount sensor, the detection value (Ti) detected by the temperature sensor, and the detection value (Pi) detected by the pressure sensor. ) From the first calculation means for calculating the mass flow rate (m_egr) of the EGR gas by the equation (1),

Fifth arithmetic means for calculating the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder from the relationship between the oxygen concentration (O2_cyl) in the cylinder and the NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the cylinder in the equation (5). Prepared,
The comparison diagnosis means compares the calculated NOx concentration (NOx_cyl) discharged from the current cylinder with the detected value (NOx_m) of the NOx sensor to diagnose whether the NOx sensor is abnormal. An NOx sensor abnormality diagnosis system comprising: sixth arithmetic means for performing

An internal combustion engine comprising the NOx sensor abnormality diagnosis system according to claim 3 or 4.