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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-125035(P2015-125035A)
(43)【公開日】2015年7月6日
(54)【発明の名称】ＮＯｘ計測装置及びＮＯｘ計測方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/26 20060101AFI20150609BHJP
F01N 3/00 20060101ALI20150609BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20150609BHJP
G01N 27/416 20060101ALI20150609BHJP
【ＦＩ】
G01N27/26 391Z
F01N3/00 F
F02D45/00 368F
F02D45/00 360Z
F02D45/00 360G
G01N27/46 331
G01N27/46 311J
G01N27/26 371A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2013-268472(P2013-268472)
(22)【出願日】2013年12月26日
(71)【出願人】
【識別番号】512272672
【氏名又は名称】ボルボトラックコーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100075513
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜
(74)【代理人】
【識別番号】100120260
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅昭
(74)【代理人】
【識別番号】100137604
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100193194
【弁理士】
【氏名又は名称】菅野 裕之
(72)【発明者】
【氏名】小林 茂己
(72)【発明者】
【氏名】今野 浩之
(72)【発明者】
【氏名】林 哲久
(72)【発明者】
【氏名】中田 博和
【テーマコード（参考）】
3G091
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G091AA02
3G091BA26
3G091EA33
3G091EA34
3G384FA39Z
3G384FA40Z
3G384FA87Z
(57)【要約】 （修正有）
【課題】走行中の車両においても湿度変化の影響を受けずにエンジンやＮＯｘセンサの異常を検出可能な装置を提供する。【解決手段】エンジン６の排気管７に取り付けられ、排気管７内のＮＯｘ及び酸素を検出可能なＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセンサ２で検出された検出値が入力され、検出値に基づいてＮＯｘ値及び酸素濃度を算出するＮＯｘセンサ制御部３と、を備えるＮＯｘ計測装置１であって、ＮＯｘセンサ制御部３は、算出された酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出するとともに、算出されたＮＯｘ値を、湿度に基づいて所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換して出力され、走行している車両においてもエンジンが正常な状態で運転されているか否かを精度よく判定することが可能となり、誤った判定を減らすことができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの排気管に取り付けられ、前記排気管内のＮＯｘ及び酸素を検出可能なＮＯｘ検出部と、
前記ＮＯｘ検出部で検出された検出値が入力され、前記検出値に基づいてＮＯｘ値及び酸素濃度を算出する制御部と、を備えるＮＯｘ計測装置であって、
前記制御部は、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出するとともに、算出された前記ＮＯｘ値を、前記湿度に基づいて所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換して出力することを特徴とするＮＯｘ計測装置。
前記ＮＯｘ検出部で検出された検出値が入力され、前記検出値に基づいてＮＯｘ値及び酸素濃度を算出する制御部と、を備えるＮＯｘ計測装置であって、
前記制御部は、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出するとともに、算出された前記ＮＯｘ値を、前記湿度に基づいて所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換して出力することを特徴とするＮＯｘ計測装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記エンジンが燃料カット状態にあると判定した場合に、前記ＮＯｘ検出部で検出された検出値に基づき酸素濃度を算出し、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出することを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ計測装置。
【請求項3】
前記制御部は、算出された前記酸素濃度に基づいて排気ガス中の空燃比を算出するとともに、前記エンジンの運転状態から標準運転空燃比を導出し、算出された前記空燃比と導出された前記標準運転空燃比との差に基づいて湿度を算出することを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ計測装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記湿度に基づいて変換された所定の大気条件におけるＮＯｘ値と、前記エンジンの運転状態から導出される基準ＮＯｘ値と、を比較し、その差が所定値以上である場合に異常があると判定することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のＮＯｘ計測装置。
【請求項5】
ＮＯｘ検出部で検出された検出値からＮＯｘ値及び酸素濃度を算出し、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出し、算出された前記ＮＯｘ値を、前記湿度に基づいて所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換することを特徴とするＮＯｘ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジン等の排気ガス中に含まれるＮＯｘを計測する装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エンジンから排出されるＮＯｘの排出量は、湿度の影響を受けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このため、エンジンが排出ガス規制に適合しているか否かを試験する排出ガス試験法では、エンジンから排出されるＮＯｘの排出量を湿度により補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８−２８６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、実際に走行している車両では、排気ガス中のＮＯｘの排出量を計測可能なＮＯｘセンサを備えていても、排出ガス試験法と同じ条件で算出されるＮＯｘの排出量については不明であるため、ＮＯｘセンサの出力値が基準値から外れた場合、その原因がエンジンやＮＯｘセンサの異常によるものであるのか、あるいは大気中の湿度によるものであるのか判断できないおそれがあった。
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、走行中の車両においても湿度変化の影響を受けずにエンジンやＮＯｘセンサの異常を検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、エンジンの排気管に取り付けられ、前記排気管内のＮＯｘ及び酸素を検出可能なＮＯｘ検出部と、前記ＮＯｘ検出部で検出された検出値が入力され、前記検出値に基づいてＮＯｘ値及び酸素濃度を算出する制御部と、を備えるＮＯｘ計測装置であって、前記制御部は、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出するとともに、算出された前記ＮＯｘ値を、前記湿度に基づいて所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、ＮＯｘ計測装置から、大気中の湿度によるＮＯｘの排出量の変化を考慮した値が出力されるので、走行中の車両においても湿度変化の影響を受けずにエンジンやＮＯｘセンサの異常を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係るＮＯｘ計測装置とエンジンとの関係を示す構成図である。
【図2】ＮＯｘセンサの概略を示す構成図である。
【図3】大気中の湿度に基づきＮＯｘ値を換算するフローチャートである。
【図4】空燃比から大気中の湿度を算出するブロック図である。
【図5】大気中の湿度と空燃比との関係を示すマップである。
【図6】大気中の湿度とＮＯｘ値との関係を示すマップである。
【図7】大気中の湿度に基づき換算されたＮＯｘ値を用いた異常判定のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るＮＯｘ計測装置１について説明する。
【0010】
まず、図１を参照して、ＮＯｘ計測装置１の構成について説明する。
【0011】
ＮＯｘ計測装置１は、エンジン６から排出される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を検出し、ＮＯｘ値を出力する装置である。ここでＮＯｘ値とは、ＮＯｘの濃度（例えば、ｐｐｍ等。）や単位時間当たりのＮＯｘの質量（例えば、ｇ／ｈ等。），単位時間単位出力当たりのＮＯｘの質量（例えば、ｇ／ｋＷｈ等。）等である。
【0012】
ＮＯｘ計測装置１が装着されるエンジン６は、車両に搭載されており、図示しないシリンダ内で空気と燃料との混合気を燃焼させ、燃焼圧力によって図示しないクランク軸を回転させる。クランク軸の回転は、変速機等を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達される。
【0013】
エンジン６のシリンダ内での燃焼により生じた排気ガスは、エンジン６に接続された排気管７を通じて大気に放出される。排気管７には、排気ガス中のＮＯｘ，ＨＣ（ハイドロカーボン），ＣＯ（一酸化炭素）を浄化するために触媒８が配置されている。触媒８としては、酸化触媒，三元触媒，ＮＯｘ吸蔵還元触媒，ＮＯｘ選択還元触媒，等の公知のものが単独で又は複数組み合わせて用いられる。
【0014】
ＮＯｘ計測装置１は、ＮＯｘ及び酸素を検出するＮＯｘ検出部としてのＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセンサ２とハーネスを介して接続される制御部としてのＮＯｘセンサ制御部３と、を備える。
【0015】
ＮＯｘセンサ２は、触媒８の下流側の排気管７に取り付けられており、後述のように、排気管７内のガスが内部に導かれる構造を有している。
【0016】
ＮＯｘセンサ制御部３は、ＮＯｘセンサ２へ供給する電圧を制御するとともにＮＯｘセンサ２内の電圧値及び電流値を検出するセンサ制御部４と、センサ制御部４で検出された値及びエンジン制御装置９（以下、ＥＣＵと称する。）から提供されるエンジン運転状態に関するパラメータの値に基づいてＮＯｘ値等を算出する演算部５と、を備える。センサ制御部４及び演算部５の具体的な機能については後述する。
【0017】
ＥＣＵ９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置），ＲＯＭ（リードオンリメモリ），ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ），及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。
【0018】
ＥＣＵ９は、エンジン６を制御するために必要なプログラムとマップとを有し、エンジン制御に関連する図示しない各種センサ（アクセル開度センサ，吸入空気量センサ，吸気圧センサ，吸気温度センサ，大気圧センサ，エンジン回転数センサ，等）からの出力が入力されるとともに、エンジン６に供給する燃料量や供給時期等を操作する信号を出力する。
【0019】
ＥＣＵ９とＮＯｘセンサ制御部３とは、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）やハーネスを介して接続されており、それぞれにおいて算出された値を送受信する。ＥＣＵ９及びＮＯｘ計測装置１には、図示しないバッテリから電力が供給される。
【0020】
次に、図２を参照し、ＮＯｘセンサ２の概略構成について説明する。
【0021】
ＮＯｘセンサ２の内部には、第１連通路２２を通じて排気管７内部と連通する酸素濃度検出室２０と、第２連通路２３を通じて酸素濃度検出室２０と連通するＮＯｘ濃度検出室２１と、が形成される。
【0022】
酸素濃度検出室２０内には、内側基準電極２５及び第１内側電極２７が設けられる。酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなる隔壁２４を介した酸素濃度検出室２０の外側には、内側基準電極２５と対向する位置に外側基準電極２６が配置される。第１内側電極２７と対向する位置には、第１外側電極２８が配置される。
【0023】
ＮＯｘ濃度検出室２１内には、第２内側電極２９が設けられ、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなる隔壁２４を介したＮＯｘ濃度検出室２１の外側には、第２内側電極２９と対向する位置に第２外側電極３０が配置される。
【0024】
酸素濃度検出室２０の外側に配置された外側基準電極２６及び第１外側電極２８と、ＮＯｘ濃度検出室２１の外側に配置された第２外側電極３０とは、大気中に露出している。
【0025】
第１内側電極２７は、酸化機能を有する金属、例えば、白金を含有することが好ましい。また、第２内側電極２９は、ＮＯｘを還元する機能を有する金属、例えば、ロジウムを含有することが好ましい。
【0026】
このように構成されたＮＯｘ計測装置１は、図３のフローチャートに示されるように、空燃比及びＮＯｘ値を算出するとともに大気中の湿度を算出し、算出された大気中の湿度によって、算出されたＮＯｘ値を所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換して出力する。
【0027】
次に、図３を参照して、各ステップについて説明する。
【0028】
ステップＳ１，Ｓ２では、ＮＯｘ計測装置１は、ＥＣＵ９から大気圧及び大気温度を取得する。なお、ＮＯｘ計測装置１内に大気圧センサ及び大気温度センサを設け、これらのセンサ出力から大気圧及び大気温度を取得する構成としてもよい。この場合、ＮＯｘ計測装置１は、単独でＮＯｘ値を換算することができる。
【0029】
ステップＳ３では、ＮＯｘ計測装置１は、空燃比を算出する。空燃比の算出方法について、主に図２を参照して説明する。
【0030】
エンジン６から排出された排気ガスは、排気管７を流れ、その一部はＮＯｘセンサ２の第１連通路２２を通じて酸素濃度検出室２０内に流入する。酸素濃度検出室２０内に排気ガスが流入すると、流入した排気ガス中の酸素濃度Ｄ１と大気中の酸素濃度Ｄ０との差に応じて、内側基準電極２５と外側基準電極２６との間に起電力が生じる。ＮＯｘセンサ制御部３のセンサ制御部４は、この起電力が予め定められた所定の電圧Ｖ０となるように、すなわち、酸素濃度検出室２０内の酸素濃度が基準となる大気中の酸素濃度Ｄ０に対して所定の濃度低い目標酸素濃度Ｄ２となるように、第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に電圧Ｖ１を印加する。
【0031】
具体的には、排気ガス中の酸素濃度Ｄ１が目標酸素濃度Ｄ２よりも高ければ、酸素濃度検出室２０内の酸素が第１内側電極２７と第１外側電極２８とを通じて大気中に排出されるように第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に電圧Ｖ１を印加する。一方、排気ガス中の酸素濃度Ｄ１が目標酸素濃度Ｄ２よりも低ければ、酸素濃度検出室２０外の大気から第１内側電極２７と第１外側電極２８とを通じて酸素が取り込まれるように第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に電圧Ｖ１を印加する。
【0032】
このようにして、センサ制御部４により、酸素濃度検出室２０内の酸素濃度は所定の目標酸素濃度Ｄ２になるよう制御される。このとき、第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に流れた電流値Ａ１は、排出された酸素量または取り込まれた酸素量と相関がある。そこで、演算部５は、電流値Ａ１に基づいて排気ガス中の酸素濃度Ｄ１を算出する。演算部５は、算出された排気ガス中の酸素濃度Ｄ１に基づいて空燃比を算出する。
【0033】
ステップＳ４では、ＮＯｘ計測装置１は、ＮＯｘ値を算出する。ＮＯｘ値の算出方法について、図２を参照して説明する。
【0034】
ステップＳ３において、排気ガス中の酸素濃度を測定するために酸素濃度が一定に制御された酸素濃度検出室２０内の排気ガスは、第２連通路２３を通じてＮＯｘ濃度検出室２１内に流入する。ＮＯｘ濃度検出室２１内に流入した排気ガス中の酸素は、第２内側電極２９と第２外側電極３０との間に所定の電圧Ｖ２が印加されることで酸素イオンとなり、第２内側電極２９と第２外側電極３０とを通じて大気中に排出される。
【0035】
ＮＯｘ濃度検出室２１内の酸素濃度が低下すると、第２内側電極２９において排気ガス中のＮＯｘが還元反応を起こし、酸素と窒素に分解される。ＮＯｘの還元反応で生じた酸素は、酸素イオンとなって第２内側電極２９と第２外側電極３０とを通じて大気中に排出されることになる。このとき、第２内側電極２９と第２外側電極３０との間に流れた電流値Ａ２は、排気ガス中に残存していた酸素濃度（目標酸素濃度Ｄ２）とＮＯｘの還元反応で生じた酸素濃度とを大気中へ排出するために要した値となる。このため、演算部５は、電流値Ａ２から目標酸素濃度Ｄ２に相当する分を差し引いた電流値Ａ３に基づいて排気ガス中のＮＯｘ値を算出することができる。
【0036】
続いて、ステップＳ５では、大気中の湿度を算出する条件を満たしているか否かを判定する。大気中の湿度を算出する条件を満たしている場合、ステップＳ６に進み、大気中の湿度を算出する。
【0037】
ここで、ＮＯｘ計測装置１においてＮＯｘ値の換算に用いられる湿度を算出する方法として二つの方法について説明する。
【0038】
まず、１つ目の方法について、図２を参照して説明する。
【0039】
前述のようなＮＯｘセンサ２では、酸素濃度を検出するため電極間に所定の電圧を印加しているが、電圧を高くすると検出室内の水分が分解され、水分の分解により生成された酸素も検出部で検出されてしまうことが知られている。
【0040】
一方、大気中の湿度は、空気中に含まれる水分により規定される。そこで、１つ目の方法では、ＮＯｘセンサ２を利用して空気中の水分を算出し、水分量に基づき湿度を算出する。
【0041】
具体的には、まず、ＥＣＵ９から提供されるエンジン状態を示すパラメータの値に基づいてエンジン６が燃料カット状態にあるか否かをセンサ制御部４において判定する。センサ制御部４においてエンジン６が燃料カット状態にあると判定されると、センサ制御部４は、酸素濃度検出室２０内に流入したガスの酸素濃度を検出する。エンジン６が燃料カット状態であるとき、エンジン６に吸入された空気は、燃料と混合することなくそのまま排気管７を通じて大気中に放出されるので、酸素濃度検出室２０内には、排気ガスではなく空気が流入する。
【0042】
センサ制御部４は、内側基準電極２５と外側基準電極２６との間に生じる起電力が予め定められた所定の湿度測定時電圧ＶＨとなるように、すなわち、酸素濃度検出室２０内の酸素濃度が所定の湿度測定時酸素濃度Ｄ３となるように、第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に第１排出電圧Ｖ３を印加する。これにより、酸素濃度検出室２０内の酸素は、第１内側電極２７及び第１外側電極２８を通じて酸素濃度検出室２０外へ排出される。第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に流れた電流値Ａ３は、排出された酸素量と相関するので、演算部５は、電流値Ａ３に基づいてＮＯｘセンサ２内に流入した空気中の酸素濃度Ｄ４を算出することができる。湿度測定時酸素濃度Ｄ３を可能な限り低く設定すれば、酸素濃度Ｄ４は大気中の酸素濃度Ｄ０に極めて近い値となる。
【0043】
続いて、センサ制御部４は、空気中の水分を測定するために、第１内側電極２７と第１外側電極２８との間に第１排出電圧Ｖ３よりも高い第２排出電圧Ｖ４を印加する。第２排出電圧Ｖ４は、空気中の水分が分解されて酸素を生成する程度の値に設定される。このとき酸素濃度検出室２０内の酸素を排出するために要した電流値Ａ４は、空気中の酸素と空気中の水分が分解されて生成された酸素とを合わせた酸素量と相関する。このため、電流値Ａ４と電流値Ａ３との差分は、空気中の水分量と相関することになるので、演算部５は、この差分に基づいて、空気中の水分量を算出し、水分量に基づき湿度を算出する。
【0044】
この方法により大気中の湿度を算出する場合、ステップＳ５の湿度算出条件としては、エンジン６が燃料カット状態にあることである。
【0046】
前述のように、演算部５は、排気ガス中の酸素濃度Ｄ１に基づいて空燃比を算出している。ここで、酸素濃度Ｄ１を算出する基準となる目標酸素濃度Ｄ２は、大気中の酸素濃度Ｄ０に基づいて設定されるので、大気中の酸素濃度Ｄ０が湿度に応じて変化した場合、目標酸素濃度Ｄ２も同様に変化する。
【0047】
しかしながら、演算部５において空燃比を算出するにあたっては、大気中の酸素濃度Ｄ０は常に標準大気状態の酸素濃度（例えば２１％）を有しているものとしている。このため、演算部５で算出される空燃比は、湿度が高いほど小さな値となってしまう。ここで、逆の見方をすれば、演算部５で算出される空燃比と、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気条件（例えば、大気圧力１００ｋＰａ，大気温度２５℃，相対湿度３０％。）でエンジン６を運転したときの空燃比（以下、標準運転空燃比と称する。）と、の差は、大気中の湿度に相関することがわかる。そこで、二つ目の方法では、この相関性を利用して大気中の湿度を算出する。
【0048】
演算部５は、図４に示すように、ＮＯｘセンサ２の出力に基づいて空燃比を算出する空燃比算出ブロック４１と、標準運転空燃比を推定する空燃比推定ブロック４２と、空燃比算出ブロック４１で算出された算出空燃比と空燃比推定ブロック４２で推定された標準運転空燃比とから大気中の湿度を演算する湿度算出ブロック４３と、を備える。
【0049】
空燃比算出ブロック４１では、上述の通り、ＮＯｘセンサ２の検出値に基づいて算出空燃比ＲＣが算出される。
【0050】
空燃比推定ブロック４２には、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気条件（例えば、大気圧力１００ｋＰａ，大気温度２５℃，相対湿度３０％。）でエンジン６を運転したときの標準運転空燃比を、エンジン６の運転状態を示すパラメータであるアクセル開度や吸入空気量，エンジン回転数等に対してマップ化したものが格納されている。空燃比推定ブロック４２では、ＥＣＵ９から供給される現在のエンジン状態を示すパラメータの値に基づいて、標準運転空燃比ＲＲが推定される。
【0051】
湿度算出ブロック４３には、図５に示されるような、算出空燃比ＲＣと標準運転空燃比ＲＲとの差分と、大気中の湿度と、の相関関係を示すマップが格納されている。図５において、横軸は大気中の湿度であり、縦軸は算出空燃比ＲＣと標準運転空燃比ＲＲとの差分である。算出空燃比ＲＣが標準運転空燃比ＲＲより小さいほど湿度が高いことを示している。湿度算出ブロック４３では、入力された算出空燃比ＲＣ及び標準運転空燃比ＲＲに基づいて、大気中の湿度が算出される。
【0052】
この方法により大気中の湿度を算出する場合、ステップＳ５の湿度算出条件としては、エンジン６が回転数及び負荷が安定した定常運転状態にあり、空燃比が安定した状態にあることである。
【0053】
算出された湿度は演算部５に記憶される。湿度の算出はキースイッチをオンした後、算出条件が成立した時に行われ、算出された湿度は次に湿度が算出されるまで保存される。湿度を算出する頻度は、キースイッチがオンされてから少なくとも１回行われればよいが、複数回実施してもよい。湿度の算出を複数回実施した場合、その平均値から湿度を算出することによって算出精度を向上することができる。
【0054】
ステップＳ７では、ステップＳ４で算出されたＮＯｘ値が、後述のように、ステップＳ６で算出された湿度により所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換される。ステップＳ５において条件を満たさなかった場合、ＮＯｘ値の換算は、以前に算出された湿度によって行われる。なお、湿度の算出方法は前述の方法に限定されるものではなく、ＮＯｘセンサ２の出力値を利用して湿度を求めることができればどのような方法でもよい。また、複数の算出方法により算出された湿度の平均値を用いる構成としてもよい。この場合、湿度の算出精度が向上し、より正確にＮＯｘ値の換算を行うことができる。
【0055】
ここで、ステップＳ７においてＮＯｘ値を湿度に応じて所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換する方法について説明する。
【0056】
演算部５には、図６に示されるような、大気中の湿度を変化させた場合にエンジンから排出されるＮＯｘ値がどのように変化するのかが、エンジン回転数やエンジン負荷毎にマップとして格納されている。図６において、横軸は大気中の湿度であり、縦軸はＮＯｘ値である。実線はエンジン試験により測定されたＮＯｘ値を示しており、大気中の湿度が高くなるほどエンジンから排出されるＮＯｘ値は低下することが示されている。破線は湿度が所定の大気条件における湿度（例えば、３０％）であったときのＮＯｘ値を示している。算出された湿度における実線と破線との差分から、算出されたＮＯｘ値を所定の大気条件におけるＮＯｘ値に換算するための換算係数が求められる。
【0057】
すなわち、算出された湿度と所定の大気条件における湿度との差が大きいほど、換算係数は大きくなる。また、算出された湿度が所定の大気条件における湿度よりも高い場合、算出されたＮＯｘ値は増加する方向に換算され、算出された湿度が所定の大気条件における湿度よりも低い場合、算出されたＮＯｘ値は減少する方向に換算される。
【0058】
この結果、算出されたＮＯｘ値は、算出された湿度に基づいて、例えば、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気条件（例えば、大気圧力１００ｋＰａ，大気温度２５℃，相対湿度３０％。）でエンジン６を運転した場合に相当する値に変換される。所定の大気条件は、排出ガス試験方法と同じ大気条件に限らず任意に設定可能である。なお、湿度によってＮＯｘ値を所定の大気条件におけるＮＯｘ値に換算するにあたっては、公知のＮＯｘ値換算式を用いることもできる。
【0059】
また、一般的に、ＮＯｘセンサや空燃比センサの出力値は湿度に応じて誤差が生じることから、ステップＳ７でＮＯｘ値を換算する前に、ステップＳ３において算出された空燃比及びステップＳ４で算出されたＮＯｘ値をステップＳ６で算出した湿度によって補正し、湿度によるＮＯｘセンサ２の出力誤差を排除しておくことが好ましい。
【0060】
ステップＳ７にて湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨは、ステップＳ８において、ＮＯｘ計測装置１からＥＣＵ９へ出力され、大気中の湿度によるＮＯｘ値の換算が終了する。このように大気中の湿度によって換算されたＮＯｘ値ＥＨは、走行中の車両における異常をＥＣＵ９で判定するために用いられる。
【0061】
以下、図７を参照して、湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨを用いて走行中の車両における異常を判定する方法について説明する。
【0062】
ステップＳ１１では、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ計測装置１から湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨを取得する。ステップＳ１２，Ｓ１３では、ＥＣＵ９が、大気圧センサ及び吸入空気温度センサの出力値に基づいて、湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨを大気圧及び大気温度で補正する。なお、ＮＯｘ計測装置１の演算部５において、すでに大気圧及び大気温度に基づいてＮＯｘ値を補正している場合は、ステップＳ１２及びＳ１３は実行されない。
【0063】
ステップＳ１４では、湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨが一定の値に固定されているか否かを判定する。エンジンの負荷や回転数が変化しているにも関わらず、所定時間に渡って値が変化しない場合は、値が固定されていると判定し、ステップＳ１５に進み異常と判定する。
【0064】
湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨが一定の値に固定されていないと判定された場合は、ステップＳ１６に進み、湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨが上限値または下限値を超えているか否かを判定する。上限値及び下限値は、通常のエンジン運転状態では発生し得ない値に設定される。湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨが上限値または下限値を超えた場合、ステップＳ１５に進み異常と判定し、超えていない場合には、ステップＳ１７に進む。
【0065】
ステップＳ１７では、エンジン６の運転状態から予測されるＮＯｘ値を導出し、導出された予測ＮＯｘ値ＥＰと湿度により換算されたＮＯｘ値ＥＨとを比較し、その差分を算出する。予測ＮＯｘ値ＥＰの導出には、ＥＣＵ９に格納された基準ＮＯｘ値マップが用いられる。基準ＮＯｘ値マップは、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気状態（例えば、大気圧１００ｋＰａ，大気温度２５℃，相対湿度３０％。）でエンジン６を運転したときに排出されたＮＯｘ値を、エンジン６の運転状態を示すパラメータであるアクセル開度や吸入空気量，エンジン回転数等に対してマップ化したものである。
【0066】
ステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出された差分が閾値より大きいか否かを判定する。閾値は、エンジン６の個体差によるＮＯｘ値のばらつきやＮＯｘ値の法規制値に対する許容範囲等を考慮して設定される。差分が閾値より大きい場合には、ステップＳ１５に進み異常と判定し、差分が閾値以下の場合には、ステップＳ１９に進み正常と判定して、判定を終了する。
【0067】
なお、異常の判定は、ＥＣＵ９ではなく、ＮＯｘ計測装置１で行われる構成としてもよい。その場合、判定結果がＮＯｘ計測装置１からＥＣＵ９へ送信される。
【0068】
また、異常の判定に用いられるＮＯｘ値としては、瞬間値を用いても、所定期間における積算値を用いてもよい。
【0069】
また、ＮＯｘ計測装置１は、触媒８の下流ではなく、上流に配置してもよい。この場合、触媒８の劣化によるＮＯｘ値の変化を考慮する必要がなくなる。
【0070】
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【0071】
従来、実際に走行している車両では、排気ガス中のＮＯｘの排出量を計測可能なＮＯｘセンサを備えていても、排出ガス試験法と同じ条件で算出されるＮＯｘの排出量については不明であるため、ＮＯｘセンサの出力値が基準値から外れた場合、その原因がエンジンやＮＯｘセンサの異常によるものであるのか、あるいは大気中の湿度によるものであるのか判断できないおそれがあった。
【0072】
これに対して、ＮＯｘ計測装置１では、大気中の湿度で換算されたＮＯｘ値が出力されるので、この換算されたＮＯｘ値に基づいて、走行している車両においてもエンジンが正常な状態で運転されているか否かを精度よく判定することが可能となり、誤った判定を減らすことができる。
【0073】
また、ＮＯｘ計測装置１から出力されるＮＯｘ値は、所定の大気条件におけるＮＯｘ値に変換されるので、例えば、排出ガス試験法と同じ条件で計測されたエンジン単体でのＮＯｘ値を異常判定のための比較基準として用いることが可能となる。
【0074】
また、従来、大気中の湿度を測定するには、湿度センサを別途設けなければならなかったが、大気中の湿度をＮＯｘセンサで検出された値に基づいて算出するので、湿度センサを別途設ける必要がなく、コストが低減される。また、湿度センサを別途設けた場合、湿度センサの異常判定を行わなければならないが、従来から取り付けられているＮＯｘセンサを利用するのでそのような必要がない。
【0075】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【0076】
１ ＮＯｘ計測装置２ ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出部）
３ ＮＯｘセンサ制御部（制御部）
４ センサ制御部
５ 演算部
６ エンジン
７ 排気管
８ 触媒
９ エンジン制御装置
２０ 酸素濃度検出室
２１ ＮＯｘ濃度検出室
２５ 内側基準電極
２６ 外側基準電極
２７ 第１内側電極
２８ 第１外側電極
２９ 第２内側電極
３０ 第２外側電極