(57)【要約】【課題】排気センサの応答性が低下すると、排気センサの応答性を回復するための回復処理を実行する排気センサ管理装置および排気センサ管理方法を提供する。【解決手段】車載制御装置は、エンジン運転状態から推定したＡ／Ｆセンサの正常出力と実際の実出力とを比較し、Ａ／Ｆセンサの応答性が低下しているかを判定する。応答性が低下していると（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、車載制御装置は、Ａ／Ｆセンサの応答性異常フラグをオンにし（Ｓ４０２）、メータ内の異常ランプを点灯させる（Ｓ４０４）。ディーラにおいて診断ツールが無線または有線により車両に接続されると、診断ツールは、応答性異常フラグがオンの場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、Ａ／Ｆセンサの応答性回復処理の実行を車載制御装置に指令する。回復処理が実行され（Ｓ４１２）、Ａ／Ｆセンサの応答性が回復すると（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、車載制御装置は応答性異常フラグをオフにする（Ｓ４２２）。【選択図】図４
2010281239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の排気流路のガス状態を検出する排気センサの出力に基づいて前記排気センサの応答性を診断する応答性診断手段と、
前記排気センサの応答性を回復するための回復処理を実行する回復処理手段と、
前記排気センサの応答性が低下していると前記応答性診断手段が判定すると、前記回復処理手段に前記回復処理の実行を指令する回復指令手段と、
を備えることを特徴とする排気センサ管理装置。
【請求項２】
前記回復処理手段は、前記回復処理を実行することにより前記排気センサが設置されている位置の前記排気流路の排気温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の排気センサ管理装置。
【請求項３】
前記回復処理手段は、前記回復処理を実行することにより前記排気センサが設置されている位置の前記排気流路の排気流速を上昇させることを特徴とする請求項２に記載の排気センサ管理装置。
【請求項４】
前記回復指令手段は、前記排気センサの応答性を回復するための専用モードで前記回復処理を実行することを前記回復処理手段に指令することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の排気センサ管理装置。
【請求項５】
前記車両に搭載され、前記回復処理手段を有する制御装置と、
前記回復指令手段を有し前記排気センサの応答性の診断時に前記車両に接続されて前記制御装置と通信する診断装置と、
を備え、
前記制御装置または前記診断装置の一方が前記応答性診断手段を有し、
前記排気センサの応答性が低下していると前記応答性診断手段が判定すると、前記診断装置の前記回復指令手段は、前記制御装置と前記診断装置とが通信することにより前記制御装置の前記回復処理手段に前記回復処理の実行を指令する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の排気センサ管理装置。
【請求項６】
車両に搭載された内燃機関の排気流路のガス状態を検出する排気センサの出力に基づいて前記排気センサの応答性を診断する応答性診断段階と、
前記排気センサの応答性を回復するための回復処理を実行する回復処理段階と、
前記排気センサの応答性が低下していると前記応答性診断段階において判定されると、前記回復処理段階による前記回復処理の実行を指令する回復指令段階と、
を含むことを特徴とする排気センサ管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気流路のガス状態を検出する排気センサの応答性を診断し、応答性を回復する排気センサ管理装置および排気センサ管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気流路に設けられ、排気流路のガス状態を検出する排気センサとして、Ａ／Ｆセンサ、ＮＯｘセンサ、ＰＭ(Particulate Matter)センサ、排気温センサ等が知られている。エンジンＥＣＵ(Electronic Control Unit)は、これら排気センサの出力に基づいて燃料噴射量、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガス量を制御してエンジン運転状態を適切な状態に制御する。
【０００３】
ここで、排気センサにおいて、センサ素子が被水することを防止するためのセンサカバーに排気ガス中のＰＭ(Particulate Matter)が付着し、センサカバーの通気孔の少なくとも一部がＰＭにより塞がったり、センサ素子にＰＭが付着すると、排気センサの出力の応答性が正常な排気センサに比べて低下することがある。
【０００４】
エンジン運転状態が一定で排気センサの出力が変化しない場合は、排気センサの応答性の遅れは問題にならないが、エンジン運転状態が定常状態から過渡状態、過渡状態から定常状態に移行する場合には、応答性の低下した排気センサの出力から検出されるエンジン運転状態は、正常な排気センサから検出される状態よりも遅れた状態になる。
【０００５】
この場合、排気センサの応答性の低下を考慮せずに、排気センサの出力から求めた排気ガスの状態と、目標の排気ガスの状態との偏差に基づいて燃料噴射量、ＥＧＲガス量等を制御すると、エミッションの悪化や燃焼音の増加を招く恐れがある。
【０００６】
そこで、特許文献１では、排気センサとして、例えば酸素濃度センサの応答性が低下したときの出力値を推定し、この低下推定値と実際の実出力値とを比較して酸素濃度センサの応答性の低下を判定しようとしている。
【０００７】
ところで、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)等の排気処理装置の再生のために、燃料噴射弁によるポスト噴射または専用の燃料添加弁により排気流路に燃料が添加されると、添加燃料の酸化反応熱により排気流路の排気温度が上昇する。このとき、酸素濃度センサ等の排気センサの応答性の低下の原因が、センサ素子自体の劣化ではなく、センサに付着しているＰＭの場合、排気温度が上昇することにより排気センサに付着しているＰＭが燃焼し、排気センサからＰＭを除去できることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３０９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、低負荷走行が繰り返されたり、センサまたは噴射系の異常によりＰＭが所定量以上に排出され、排気センサに付着することがある。この場合、ＤＰＦ等の再生処理だけでは、排気センサに付着しているＰＭを十分に除去できないことがある。
【００１０】
また、排気流路に燃料を添加してＤＰＦ等の排気処理装置を再生する処理の頻度は少ないので、排気センサの応答性が低下しているときに排気処理装置に対する再生処理が実行されず、排気センサの応答性が低下した状態で排気センサの出力に基づいてエンジン制御が実行される恐れがある。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、排気センサの応答性が低下すると、排気センサの応答性を回復するための回復処理を実行する排気センサ管理装置および排気センサ管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１から６に記載の発明によると、排気センサの応答性が低下していると、排気センサの応答性を回復する回復処理の実行を指令する。
このように、排気センサの応答性が低下すると、排気センサの応答性を回復するために回復処理の実行を指令するので、排気センサの応答性を極力早い時期に回復できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、回復処理手段は、回復処理を実行することにより排気センサが設置されている位置の排気流路の排気温度を上昇させる。
これにより、排気センサの応答性が低下すると、排気センサが設置されている位置の排気流路の排気温度を上昇させて排気センサに付着しているＰＭを燃焼させて除去し、排気センサの応答性を回復できる。
【００１４】
ところで、ＰＭは、比較的粘度の高い有機性可溶成分（ＳＯＦ）が煤（ＳＯＯＴ）を保持して構成されると考えられる。
そこで、請求項３に記載の発明によると、回復処理手段は、回復処理を実行することにより、排気センサが設置されている位置の排気温度を上昇させることに加え、排気センサが設置されている位置の排気流路の排気流速を上昇させる。
【００１５】
これにより、排気温度を上昇させてＰＭの有機性可溶成分を燃焼させ、排気流速を上昇させることにより有機性可溶成分が燃焼した後に残る煤を、排気センサから吹き飛ばして除去できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によると、回復処理手段は、排気センサの応答性を回復するための専用モードで回復処理を実行することを回復処理手段に指令する。
このように、ＤＰＦ等の排気処理装置の再生モードを利用するのではなく、排気センサの応答性を回復するための専用モードで排気センサの回復処理を指令するので、排気センサの応答性を回復するために最適な回復処理を実行できる。
【００１７】
ところで、車両走行中において、排気センサの応答性が低下していると診断された場合に排気センサの応答性の回復処理をエンジン運転状態に関係なく実行すると、車両の挙動が運転者の意図したものと異なることがある。
【００１８】
そこで、請求項５に記載の発明によると、制御装置は車両に搭載されて回復処理手段を有し、診断装置は回復指令手段を有し排気センサの診断時に車両に接続されて制御装置と通信し、制御装置または診断装置の一方が応答性診断手段を有している。そして、排気センサの応答性が低下していると応答性診断手段が判定すると、診断装置の回復指令手段は、制御装置と診断装置とが通信することにより制御装置の回復処理手段に回復処理の実行を指令する。
【００１９】
これにより、排気センサの応答性が低下している場合に、例えばディーラまたは修理工場等において有線または無線により車両に診断装置を接続し、車両に搭載された制御装置の回復処理手段に診断装置の回復指令手段から回復処理の実行を指令できる。その結果、排気センサの回復処理を実行することに生じる車両挙動に関わらず、排気センサの応答性を回復するために適切な回復処理を診断装置から制御装置に指令できる。
【００２０】
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態による排気浄化システムを示すブロック図。
【図２】（Ａ）はＡ／Ｆセンサの斜視図、（Ｂ）はセンサ部分の断面図。
【図３】燃料カット時の正常出力と実出力との関係を示すタイムチャート。
【図４】排気センサに対する応答性の回復処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による排気管理装置を適用した排気浄化システムを図１に示す。
（排気浄化システム１０）
本実施形態の排気浄化システム１０は、４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンとも言う。）２から排出される排気ガスを浄化するシステムである。
【００２３】
排気浄化システム１０は、スロットル弁１２、ＥＧＲ弁１６、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）２０、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)２２、Ａ／Ｆセンサ３０、ＥＣＵ４０等から構成されている。エンジン２には、図示しないコモンレールにより蓄圧された燃料が燃料噴射弁４から噴射される。
【００２４】
図示しないターボチャージャのコンプレッサは排気流路２１２に設置されたターボチャージャのタービン１４により図示しないシャフトを介して回転駆動される。そして、ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気流路２００の吸気は、図示しないインタークーラを通り、スロットル弁１２で流量を調整され、エンジン２の各気筒に吸入される。
【００２５】
スロットル弁１２は、軽負荷領域ではＥＧＲガスをより多く入れるために絞られるが、高負荷領域では吸気量増大やポンピングロスの低減等のために、ほぼ全開状態に保持される。エンジン２に吸入される吸気流量は、図示しない吸気量センサで検出される。
【００２６】
ＥＧＲ弁１６は、エンジン２の吸気流路２００と排気流路２１０とを接続するＥＧＲ流路２２０に設置され、排気側から吸気側に環流させるＥＧＲガス量を制御する。
ＤＯＣ２０は、ハニカム構造体にプラチナ等の酸化触媒を担持した構造体であり、ＤＯＣ２０はＡ／Ｆセンサ３０およびＤＰＦ２２の上流側に設置されている。排気温度上昇手段としてのＤＯＣ２０は、燃料噴射弁４からのポスト噴射により排気流路２１０に添加された燃料を酸化反応させる。この反応熱により、排気流路２１０の排気温度が上昇し、ＤＰＦ２２に捕集されているＰＭが燃焼する。燃料噴射弁４からのポスト噴射以外にも、ＤＯＣ２０の上流側の排気流路２１０に設置されたＤＰＦ２２の再生専用の燃料添加弁から燃料を添加してもよい。
【００２７】
ＤＰＦ２２は、多孔質のセラミックに白金等の酸化触媒が担持されて形成されたハニカム構造体で形成されている。ＤＰＦ２２のハニカム構造体の排気流れ方向に形成された排気流路の入口側および出口側は、互い違いに封止されている。排気中のＰＭは、入口側が封止されておらず出口側が封止されている排気流路から流入し、排気流路を形成するハニカム構造体の隔壁を通過する際に隔壁の細孔に捕集される。排気は、入口側が封止されており出口側が封止されていない排気流路から流出する。
【００２８】
Ａ／Ｆセンサ３０は、ＤＯＣ２０とＤＰＦ２２との間に設置されており、Ａ／Ｆセンサ３０の出力から排気流路２１０中の酸素濃度が検出される。Ａ／Ｆセンサ３０の出力は、酸素濃度に対して極力リニアな特性が望ましい。
【００２９】
図２に示すように、Ａ／Ｆセンサ３０は、センサ素子３２の周囲を有底円筒状のカバー３４で覆っている。センサ素子３２は、例えば、ジルコニアを使用した限界電流式である。
【００３０】
カバー３４は、排気流路２１０で生成される凝縮水または結露水に対してセンサ素子３２が被水することを防止する。また、排気ガスがカバー３４内に流入し、カバー３４から流出するように、カバー３４の周壁および底壁を貫通して複数の通気孔３６が形成されている。
【００３１】
ＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性記憶装置、通信インタフェース等を有するマイクロコンピュータにより主に構成されている。ＥＣＵ４０は、ＥＣＵ４０のＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、エンジン運転状態を制御するとともに、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の低下を診断する。
【００３２】
ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ３０、図示しない吸気温センサ、吸気量センサ、エンジン回転数センサ、アクセル開度センサ等の各種センサの出力信号からエンジン運転状態を取得する。そして、ＥＣＵ４０は、取得したエンジン運転状態に基づき、燃料噴射弁４の噴射時期および噴射量を制御する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に基づいて、エンジンの主なトルクを発生するメイン噴射を含み、メイン噴射の前のパイロット噴射、メイン噴射の後のポスト噴射等の多段噴射を実施する。
【００３３】
パイロット噴射は、メイン噴射による着火の前に空気と微少量の燃料とを予め混合させておくために実施される。ポスト噴射は、微少量の燃料を噴射してＤＰＦ２２が捕集しているＰＭを燃焼するために実施される。
【００３４】
また、ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ３０の出力信号に基づいて、以下のエンジン制御を実行する。
（１）酸素濃度を目標値にするために、ＥＧＲ弁１６の開度を調整してＥＧＲガス量を制御する。
（２）吸気量と燃料噴射量とから算出される酸素濃度と、Ａ／Ｆセンサ３０の出力から検出される酸素濃度とを比較し、指令噴射量に対する実噴射量のずれを学習して補正する。
（３）エンジン２の全負荷域の運転において、指令噴射量と実噴射量とのずれによるエンジン２の損傷、またはＰＭ排出量の増加を防止するため、Ａ／Ｆセンサ３０の出力から検出される酸素濃度の下限値を設定し、噴射量の上限を設定する。
（４）Ａ／Ｆセンサ３０の出力から検出される酸素濃度に基づき、ＤＰＦ２２を再生するために、ポスト噴射または燃料添加弁から排気流路２１０に添加される燃料量を制御する。
【００３５】
診断ツール５０は、ディーラまたは修理工場等において、無線または有線により車両に接続される車両に非搭載の装置である。診断ツール５０は、ＥＣＵ４０と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性記憶装置、通信インタフェース等を有するマイクロコンピュータにより主に構成されている。診断ツール５０は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の回復処理をＥＣＵ４０に指令する。
【００３６】
（Ａ／Ｆセンサ３０の応答性）
次に、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性について説明する。例えば、定速走行状態においてアクセルペダルがオフされ減速運転状態になると、図３の（Ａ）に示すように、ＥＣＵ４０は燃料噴射弁４からの燃料噴射をカットする。燃料カットにより噴射量３００が０になると、エンジン２の気筒内で燃焼が生じないので、図３の（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、エンジン２の気筒内の酸素濃度３１０はステップ応答的に大気相当に上昇し、オーバーシュートすることなく大気相当に収束する。
【００３７】
Ａ／Ｆセンサ３０に気筒内のガスが到達するまでには配管長等により時間遅れがあるので、Ａ／Ｆセンサ３０が設置されている位置の酸素濃度は気筒内の酸素濃度３１０の変化から遅れて変化する。この遅れ時間は、排気ガスの流速によって変化する。そして、排気ガスの流速は、エンジン回転数、燃料噴射量、吸気量等をパラメータとしたエンジン運転状態によって変化する。したがって、気筒内の酸素濃度３１０に対してＡ／Ｆセンサ３０が設置されている位置の酸素濃度が遅れて変化する遅れ時間を、エンジン運転状態に基づいて算出し、推定できる。
【００３８】
Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が正常であれば、図３の（Ｂ）に示すように、エンジン運転状態に基づいて推定された正常出力３２０と、Ａ／Ｆセンサ３０の実際の実出力３２２とは、気筒内の酸素濃度３１０に対してほぼ同じ応答性になる。
【００３９】
一方、Ａ／Ｆセンサ３０の通気孔３６をＰＭが塞いだり、センサ素子３２にＰＭが付着すると、図３の（Ｃ）に示すように、実出力３２２の応答性は正常出力３２０よりも低下する。
【００４０】
正常出力３２０は、気筒内の酸素濃度と、排気ガスが気筒からＡ／Ｆセンサ３０が設置されている位置に到達するまでに要する時間と、正常なＡ／Ｆセンサ３０の応答特性とをパラメータとして推定される。気筒内の酸素濃度は、吸気量、噴射量、ＥＧＲガス量等に基づいて算出される。
【００４１】
ＥＣＵ４０は、正常出力３２０と実出力３２２とを比較することにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下しているか否かを診断する。
前述した燃料カット時以外にも、吸気量、燃料噴射量またはＥＧＲガス量をステップ変化させて、そのときの正常出力３２０と実出力３２２とを比較することにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下しているか否かを診断してもよい。また、エンジン運転状態から推定される正常出力３２０ではなく、予めＥＣＵ４０内の記憶装置に記憶している閾値と比較することにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下しているか否かを診断してもよい。
【００４２】
（応答性回復ルーチン）
図４に、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の回復ルーチンを示す。図４の応答性回復ルーチンは常時実行される。図４において「Ｓ」はステップを表している。尚、図４のフローチャートにおいては、応答性回復ルーチンの各ステップが連続して処理されるように記載しているが、本実施形態では、Ｓ４００〜Ｓ４０４の処理は車両走行中に実行され、Ｓ４０６〜Ｓ４２２の処理はディーラまたは修理工場等において実行される。
【００４３】
Ｓ４００において、ＥＣＵ４０は、前述したように、例えば正常出力３２０と実出力３２２とを比較することにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下しているか否かを判定する。
【００４４】
応答性が低下していると（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、Ｓ４０２においてＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性異常フラグをオンにし、バックアップＲＡＭまたはフラッシュメモリ等に記憶する。そして、Ｓ４０４においてＥＣＵ４０は、フロントパネルのメータ内の異常ランプを点灯させる。このとき、ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ３０の出力を使用したエンジン制御、学習を停止することが望ましい。
【００４５】
これに対し、正常出力３２０と実出力３２２とを比較して、異常ランプを点灯させるほどではないが正常出力３２０に対して実出力３２２の応答性が低下していると判定できる場合に、ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ３０の出力を使用したエンジン制御、学習を停止してもよい。
【００４６】
運転者は、メータ内の異常ランプが点灯すると、車両に異常が発生したと判断し、ディーラ等に車両を持ち込む。そして、ディーラでは、無線または有線により車両に診断ツール５０を接続する。
【００４７】
すると、Ｓ４０６において診断ツール５０は、ＥＣＵ４０の記憶装置からＡ／Ｆセンサ３０の応答性の低下を表す応答性異常フラグを読み出し、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下しているか否かを判定する。応答性異常フラグがオフでありＡ／Ｆセンサ３０の応答性が低下していない場合（Ｓ４０６：Ｎｏ）、Ｓ４０８において診断ツール５０は、異常ランプが点灯した他の原因を解明する。
【００４８】
応答性異常フラグがオンでありＡ／Ｆセンサ３０の応答性が低下している場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、Ｓ４１０において診断ツール５０は、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性を回復する回復処理を専用モードで実行するようにＥＣＵ４０に指令する。
【００４９】
回復処理の実行を指令されたＥＣＵ４０は、Ｓ４１２において、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性を回復するための専用モードで、メイン噴射量を増加するとともにポスト噴射を実行する。これにより、Ａ／Ｆセンサ３０が設置されている位置の排気流路２１０の排気温度を上昇させるとともに、エンジン回転数を通常のアイドル回転数よりも上昇させ、Ａ／Ｆセンサ３０が設置されている位置の排気流速を上昇させる。
【００５０】
このような回復処理を所定時間実行することにより、例えば、排気温度を３５０℃以上、エンジン回転数を３０００ｒｐｍ以上にする。排気温度が３５０℃以上になると、ＰＭのうち、比較的粘度の高い有機性可溶成分（ＳＯＦ）が燃焼して除去される。したがって、排気温度を３５０℃以上にする回復処理と同時、または、その後でエンジン回転数を３０００ｒｐｍ以上にして排気流速を上昇させる回復処理を実行すると、ＳＯＦが燃焼して除去された後に残っている煤（ＳＯＯＴ）が排気流れによりＡ／Ｆセンサ３０から吹き飛ばされて除去される。Ａ／Ｆセンサ３０から除去されたＰＭは、Ａ／Ｆセンサ３０の下流側に設置されているＤＰＦ２２に捕集される。
【００５１】
そして、Ｓ４１４においてＥＣＵ４０は、正常出力３２０と実出力３２２とを比較し、Ｓ４１２において実行された回復処理によりＡ／Ｆセンサ３０の応答性が回復したか否かを判定する。Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が回復した場合（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０はＳ４２２に処理を移行する。
【００５２】
Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が回復していない場合（Ｓ４１４：Ｎｏ）、Ｓ４１６においてＥＣＵ４０は、Ｓ４１２における応答性の回復処理を所定回数以上実行したか否かを判定する。応答性の回復処理の実行回数が所定回数より少ない場合（Ｓ４１６：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０はＳ４１０に処理を移行する。これにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の回復処理が繰り返される。
【００５３】
応答性の回復処理を所定回数以上実行してもＡ／Ｆセンサ３０の応答性が回復しない場合（Ｓ４１４：Ｎｏ、Ｓ４１６：Ｙｅｓ）、Ｓ４１８においてＥＣＵ４０は、回復処理を所定回数以上実行してもＡ／Ｆセンサ３０の応答性が回復しないので、Ａ／Ｆセンサ３０は異常であると確定させる。この場合、Ｓ４２０において、Ａ／Ｆセンサ３０を正常なものに交換する等の処置が実行される。
【００５４】
Ｓ４２２においてＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の低下を表す応答性異常フラグをオフにする。
本実施形態では、ＥＣＵ４０が本発明において車両に搭載された制御装置に相当し、診断ツール５０が診断装置に相当し、ＥＣＵ４０および診断ツール５０が排気センサ管理装置に相当する。また、Ａ／Ｆセンサ３０が排気センサに相当する。また、図４のＳ４００の処理が本発明の応答性診断手段および応答性診断段階により実行される機能に相当し、Ｓ４１０の処理が回復指令手段および回復指令段階により実行される機能に相当し、Ｓ４１２の処理が回復処理手段および回復指令段階により実行される機能に相当する。そして、本実施形態では、ＥＣＵ４０が応答性診断手段、回復処理手段として機能し、診断ツール５０が回復指令手段として機能する。
【００５５】
以上説明した上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下している場合、ＤＰＦ２２に対する再生処理を待たず、専用モードでＡ／Ｆセンサ３０の応答性を回復する回復処理を実行する。これにより、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下している場合に、極力早い時期にＡ／Ｆセンサ３０の応答性を回復できる。さらに、専用モードで回復処理を実行するので、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性を回復するために最適な処理を実行できる。
【００５６】
また、応答性の診断を燃料カット中に実行することにより、外乱の影響を極力排除できるとともに、排気流路２１０の酸素濃度が大気相当にステップ応答的に上昇し、オーバーシュートすることなく大気相当に収束する。したがって、Ａ／Ｆセンサ３０の正常出力３２０を高精度に推定できる。その結果、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の低下を高精度に診断できる。
【００５７】
また、燃料カットのように、燃料噴射量が変化し酸素濃度を含むガス状態がステップ応答的に変化する状態を、エンジン運転状態に関わらず強制的に燃料噴射量を増減して実行すると、ディーゼルエンジン２においては、燃料噴射量の増減によりトルク変動が生じ、運転者に違和感を与える。さらに、燃焼音の増大、エミッションの悪化を招く恐れがある。これに対し、アクセル操作に伴う燃料カットでは、運転者に違和感を与えず、燃焼音の増大およびエミッションの悪化を招くことなく、酸素濃度を含むガス状態をステップ応答的に変化させることができる。
【００５８】
尚、燃料カット中においては、排気ガスに与える外乱の影響が小さく排気ガスの成分を大気相当に特定できるので、Ａ／Ｆセンサ３０に限らず他の排気センサについても、正常出力を高精度に推定できる。その結果、排気センサの応答性の低下程度を高精度に診断できる。
【００５９】
また、燃料カット中においては排気流路２１０の酸素濃度を含むガス状態は大気相当になる。したがって、例えばＡ／Ｆセンサ３０については、大気相当の酸素濃度と実出力３２２の値とが一致するように実出力３２２を補正できる。
【００６０】
尚、応答性回復ルーチンにおいてＡ／Ｆセンサ３０の応答性を診断するときに排気流路２１０のガス状態の変動が大きくなる以下に示すような事象が生じた場合には、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の低下の診断が困難であると判断し、応答性回復ルーチンの実行を停止する。
・２段階段以上の減速または加速が実行された。
・ブレーキ操作、シフトチェンジ、クラッチ断が実行された。
・エンジン回転数または吸気量の変化量が所定値以上になる。
・燃料カット以外の過渡状態でＡ／Ｆセンサ３０の応答性を診断する場合において、酸素濃度が収束するときにオーバーシュートまたはアンダーシュートする場合。
【００６１】
［他の実施形態］
上記実施形態では、排気センサとして、排気流路２１０の酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ３０を使用した。Ａ／Ｆセンサ３０以外にも、排気流路２１０のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ、排気温度を検出する排気温センサ、排気中のパティキュレート量を検出するＰＭセンサ等、排気流路２１０のガス状態を検出するのであれば、どのような排気センサの応答性の回復に本発明の排気センサ管理装置を用いてもよい。
【００６２】
また、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性が低下したときに、専用モードに限らず、ＤＰＦ２２の再生モードを利用してＡ／Ｆセンサ３０の応答性の回復処理を実行してもよい。
また、上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ３０の応答性の低下をＥＣＵ４０で診断した。これに対し、定期点検等でディーラに車両を持ち込んだときに、診断ツール５０によりＡ／Ｆセンサ３０の応答性の低下を診断してもよい。
【００６３】
また、診断装置等の外部ツールを使用することなく、排気センサの応答性の診断、回復処理の実行指令、回復処理の実行をＥＣＵ４０がすべて実行してもよい。
また、上記実施形態では、燃料カットによる減速運転中の排気流路２１０のガス状態に基づいて排気センサとしてのＡ／Ｆセンサ３０の応答性の低下を診断した。これに対し、加速運転中の排気流路２１０のガス状態に基づいて排気センサの応答性の低下を診断してもよい。
【００６４】
また、排気処理装置としては、ＤＰＦ２２に限らず、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を使用する構成でもよい。また、ＰＭを排出するエンジンであれば、ディーゼルエンジンに限らず、例えば直噴ガソリンエンジンに本発明の排気センサ管理装置を適用してもよい。
【００６５】
上記実施形態では、応答性診断手段、回復処理手段、回復指令手段の機能を制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ４０および診断ツール５０により実現している。これに対し、上記手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。
【００６６】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２：ディーゼルエンジン（内燃機関）、３０：Ａ／Ｆセンサ（排気センサ）、４０：ＥＣＵ（排気センサ管理装置、制御装置、応答性診断手段、回復処理手段）、５０：診断ツール（排気センサ管理装置、診断装置、回復指令手段）、２００：吸気流路、２１０：排気流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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