(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気経路（１３）に設けられたガスセンサ（２０）を制御するセンサ制御装置（３０）であって、
前記ガスセンサは、前記内燃機関の排気が直接供給される位置に設けられており、
前記排気経路における前記ガスセンサよりも下流側に触媒が設けられており、前記排気経路における前記ガスセンサよりも上流側にディーゼル酸化触媒（１５）が設けられておらず、
前記排気経路の前記ガスセンサが設けられた位置における排気の温度及び流速を、所定期間においてそれぞれ所定値以上に保持する、センサクリーニングを実行するセンサクリーニング手段を備えることを特徴とする、センサ制御装置。
【請求項２】
内燃機関（１０）の排気経路（１３）に設けられたガスセンサ（２０）を制御するセンサ制御装置（３０）であって、
前記ガスセンサは、前記内燃機関の排気が直接供給される位置に設けられており、
前記排気経路における前記ガスセンサよりも下流側にディーゼル酸化触媒（１５）が設けられており、前記排気経路における前記ガスセンサよりも上流側にディーゼル酸化触媒が設けられておらず、
前記排気経路の前記ガスセンサが設けられた位置における排気の温度及び流速を、所定期間においてそれぞれ所定値以上に保持する、センサクリーニングを実行するセンサクリーニング手段を備えることを特徴とする、センサ制御装置。
【請求項３】
内燃機関（１０）の排気経路（１３）に設けられたガスセンサ（２０）を制御するセンサ制御装置（３０）であって、
前記ガスセンサは、前記内燃機関の排気が直接供給される位置に設けられており、
前記排気経路に触媒が設けられており、前記ガスセンサは、いずれの触媒よりも上流側に設けられており、
前記排気経路の前記ガスセンサが設けられた位置における排気の温度及び流速を、所定期間においてそれぞれ所定値以上に保持する、センサクリーニングを実行するセンサクリーニング手段を備えることを特徴とする、センサ制御装置。
【請求項４】
前記ガスセンサは、排気の空燃比を検出する空燃比センサであり、
前記ガスセンサが検出した空燃比のリッチ側又はリーン側への変化時における応答時間に基づいて、前記センサクリーニングの要否を判定する判定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項５】
内燃機関（１０）の排気経路（１３）に設けられたガスセンサ（２０）を制御するセンサ制御装置（３０）であって、
前記ガスセンサは、前記内燃機関の排気が直接供給される位置に設けられており、
前記排気経路の前記ガスセンサが設けられた位置における排気の温度及び流速を、所定期間においてそれぞれ所定値以上に保持する、センサクリーニングを実行するセンサクリーニング手段を備え、
前記ガスセンサは、排気の空燃比を検出する空燃比センサであり、
前記ガスセンサが検出した空燃比のリッチ側又はリーン側への変化時における応答時間に基づいて、前記センサクリーニングの要否を判定する判定手段をさらに備え、
前記排気経路には、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ（１６）が設けられており、
所定の再生条件が成立した場合に、前記フィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼させる再生処理を行う再生手段と、をさらに備え、
前記判定手段は、前記再生処理の実行開始時に、前記判定を行うことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項６】
前記センサクリーニング手段は、排気の流速を１２ｍ／ｓ以上とし、排気の温度を４００℃以上とすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
【請求項７】
前記センサクリーニング手段は、前記内燃機関への燃料の供給量の増加、又は点火時期の変更により、前記排気の温度及び流速をそれぞれ所定値以上とすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガス中の特定成分のガス濃度を検出可能なガスセンサを制御するセンサ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検出ガス中の特定成分のガス濃度を検出可能なセンサ素子を制御するセンサ制御装置は、例えば、車載エンジンより排出される排ガス（燃焼ガス）を被検出ガスとして、同ガス中の酸素濃度（空燃比：Ａ／Ｆ）を検出する空燃比検出装置として具体化されている。空燃比の検出結果はエンジンＥＣＵ等により構成される空燃比制御システムにて用いられ、空燃比をストイキ（理論空燃比）近傍でフィードバック制御するストイキ燃焼制御や、同空燃比を所定のリーン領域でフィードバック制御するリーン燃焼制御等が実現される。
【０００３】
また近年では、排ガス規制や異常検出規制（ＯＢＤ）が益々強化されつつあり、ストイキ燃焼制御等の制御性向上が望まれる他、空燃比制御レンジに相当するリーン領域だけでなく、大気状態にまで空燃比検出レンジを拡張させる必要が生じている。加えて、排ガスエミッションの改善と共に、燃費の向上を図ることも重要であり、エンジン高負荷時のリッチ状態をフィードバック制御することも重要になってきている。
【０００４】
ところで、酸素濃度センサは排気流路に設けられることから、排ガス中のＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可用性有機成分）やＳＯＯＴ（すす）からなるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）が付着する。このとき、付着したＰＭにより酸素濃度センサの通気経路が閉塞されれば、酸素濃度センサの応答性が低下し、それに伴いフィードバック制御の精度が低下する。その結果として、エミッションの改善効果及び燃費の向上効果が低下する。
【０００５】
酸素濃度センサに付着したＰＭを除去する機能を有するセンサ制御装置として、特許文献１に記載のセンサ制御装置がある。特許文献１に記載の制御装置では、燃料カット時の酸素濃度センサの出力パラメータに基づき、ＤＰＦ再生処理を行っている。このとき、ＤＰＦ再生処理による発熱を利用して、酸素濃度センサに付着したＰＭの除去を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３６０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した通り、特許文献１に記載のセンサ制御装置では、ＤＰＦ再生処理へ移行する条件として、燃料カット時の酸素濃度センサの出力パラメータを利用している。ところが、燃料カット時には、燃焼室への燃料の供給が直ちに停止されたとしても、燃焼室内及び排気管内には排気が残存するために、これらが排出され、排気管内の酸素濃度が大気の酸素濃度に準ずるものとなるまでに時間を要する。それゆえに、特許文献１に記載のセンサ制御装置では、ＤＰＦ再生処理へ移行する条件を満たす頻度が減少する。特許文献１に記載のセンサ制御装置では、ＤＰＦ再生処理による発熱を利用して酸素濃度センサに付着したＰＭを除去しているために、ＤＰＦ再生処理へ移行する頻度の低下に伴い、酸素濃度センサに付着したＰＭの除去の頻度も低下する。加えて、ＤＰＦ再生処理の際の発熱量によっては、酸素濃度センサに付着したＰＭの除去が十分に行われず、酸素濃度センサの応答性が際限なく劣化するおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、内燃機関の排気経路に設けたガスセンサに付着したＰＭの除去を、より好適に行うことが可能なセンサ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関の排気経路に設けられたガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、ガスセンサは、内燃機関の排気が直接供給される位置に設けられており、排気経路のガスセンサが設けられた位置における排気の温度及び流速を、所定期間においてそれぞれ所定値以上に保持するセンサクリーニングを実行するセンサクリーニング手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
触媒による燃料の酸化熱等を利用してガスセンサに付着したＰＭを除去する場合、発生した熱量がＰＭの除去に十分でない場合もあり、この場合には、ガスセンサへ付着するＰＭの量が際限なく増加する。この点、上記構成では、ガスセンサを内燃機関の排気が直接供給される位置に設けているため、触媒による酸化熱を必要とせず、排気経路のガスセンサが設けられた位置における排気の温度及び流速をそれぞれ所定値以上に保持することにより、ガスセンサに付着したＰＭの除去を行うことができる。
【００１１】
加えて、排気温度が所定値よりも低い場合には、ＳＯＦの酸化が十分に行われず、また、排気流速が所定値よりも低い場合には、ＳＯＯＴの除去が十分に行われない。この点、上記構成では、排気温度と排気流速とが共に所定値以上となるように制御している。そのため、排気温度の上昇によりＳＯＦを酸化させることができ、排気流速の上昇により、ＳＯＯＴの除去を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るシステムの全体概要を示す構成図である。
【図２】（ａ）がＡ／Ｆセンサの側面図であり、（ｂ）がＡ／Ｆセンサの断面図である。
【図３】Ａ／Ｆセンサの応答性の変化を示す図である。
【図４】Ａ／Ｆセンサの、ＰＭの付着量と応答性との関係を示す図である。
【図５】排気流速及び排気温度と、ＰＭの除去量との関係を示す図である。
【図６】実施形態に係るシステムにおいて実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のセンサ制御装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、車両に搭載される車載エンジン（内燃機関）の排気管に設けられたガスセンサを用い、そのガスセンサの出力に基づいてエンジンの各種制御等を実施するエンジン制御システムについて説明する。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。図１は、本システムの全体概要を示す構成図である。
【００１４】
図１において、エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置１１を備えているとともに、空気を導入する吸気管１２が吸気ポートに接続され、排気を送出する排気管１３が排気ポートに接続されている。排気管１３には、排気浄化装置として、ＬＮＴ（Ｌｅａｎ  ＮＯｘ  Ｔｒａｐ：ＮＯｘ還元触媒）１４、ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）１５、及びＤＰＦ１６が、順に設けられている。
【００１５】
ＬＮＴ１４は、例えばアルカリ土類系材料（吸蔵材）と白金とを備えて構成され、エンジン１０において燃焼に供されるガスの空燃比が理論空燃比よりも高いリーン空燃比とされる場合に排気に含まれるＮＯｘを吸蔵し、上記ガスの空燃比が理論空燃比よりも低いリッチ空燃比とされる場合に排気に含まれる還元剤（ＨＣやＣＯ）によりＬＮＴ１４に吸蔵されたＮＯｘを還元することで排気に含まれるＮＯｘを浄化する。
【００１６】
ＤＯＣ１５は公知のモノリス担体、例えばコーディエライト等のセラミックスハニカム構造体よりなる担体表面に、酸化触媒を担持してなる。ＤＯＣ１５は、ＤＰＦ１６の再生時に、供給される燃料の酸化燃焼により排気温度を上昇させる。また、ＮＯの酸化により生成するＮＯ２は、後段のＤＰＦ１６に堆積した微粒子状物質ＰＭの酸化剤として使用され、連続的な酸化を可能にする。
【００１７】
ＤＰＦ１６は、公知のウォールフロータイプのフィルタ構造を有する。例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスよりなる多孔質セラミックスハニカム構造体を成形し、ガス流路となる多数のセルの入口側または出口側のいずれか一方を、隣接するセルで互い違いになるように目封じしてフィルタとする。このとき、ガス流路を区画するセル壁を貫通して多数の細孔が形成され、ＤＰＦ１６に導入される排出ガス中の微粒子状物質ＰＭを捕獲する。
【００１８】
排気管１３の、いずれの触媒よりも上流側、すなわち、エンジン１０の排気が直接供給される位置には、空燃比を監視するために、Ａ／Ｆセンサ２０が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２０は、排気の空燃比に略比例する電気信号を出力する。
【００１９】
加えて、排気管１３には、ＤＰＦ１６に堆積したＰＭの量を監視するために、差圧センサ２５が設けられている。差圧センサ２５は、圧力導入管を介してＤＰＦ１６の上流側および下流側と接続されており、その差圧に応じた電気信号を出力する。
【００２０】
ＥＣＵ３０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ３０は、上記各種センサ等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量を演算して燃料噴射装置１１を制御する。
【００２１】
特に燃料噴射量制御に関して、ＥＣＵ３０は、Ａ／Ｆセンサ２０の検出信号に基づく空燃比フィードバック制御を実施することとしている。すなわち、ＥＣＵ３０は、Ａ／Ｆセンサ２０により検出される空燃比が、エンジン１０の制御状態に基づいて設定される目標空燃比になるようにフィードバック制御を実施する。空燃比制御として、ＥＣＵ３０は、例えば目標空燃比をストイキ（理論空燃比）又はその付近とするストイキフィードバック制御を実施する。
【００２２】
加えて、ＥＣＵ３０は、差圧センサ２５が出力した電気信号を取得し、ＤＰＦ１６の前後の差圧が閾値を超え再生条件が成立したか否かを判定する。すなわち、ＤＰＦ１６に堆積したＰＭによりＤＰＦ１６の目詰まりが所定以上となるという再生条件が成立したか否かを判定する。そして、差圧が閾値を超えていれば、ＤＰＦ１６の再生処理を実行する。具体的には、エンジン１０における燃焼行程後に、燃料噴射装置１１から燃料を噴射（ポスト噴射）する。このポスト噴射による燃料は、エンジン１０では燃焼せず、排気管１３へ流入し、ＤＯＣ１５において酸化される。ＤＯＣ１５では燃料の酸化により酸化熱が発生し、この酸化熱によりＤＰＦ１６に堆積したＰＭが燃焼除去される。
【００２３】
続いて、Ａ／Ｆセンサ２０の構造を、図２を用いて説明する。図２（ａ）はＡ／Ｆセンサ２０の外観構造を示す側面図であり、図２（ｂ）は内部構造を示す断面図である。
【００２４】
図２に示されるように、Ａ／Ｆセンサ２０は、固体電解質の積層体からなるセンサ素子２１が、外側カバー２２及び内側カバー２３により二重に被われて構成されている。ここで、センサ素子２１は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる基板上に、ガス遮蔽層や拡散抵抗層等と共に形成され、一対の電極に挟まれるセンシング部には所定の電圧が印加されている。センサ素子２１を被う外側カバー２２及び内側カバー２３には、センシング対象となる排気を取り入れるための通気孔２２ａ，２３ａ，２２ｂ，２３ｂが、側面（孔２２ａ，２３ａ）及び底面（孔２２ｂ，２３ｂ）に設けられている。これら外側カバー２２、内側カバー２３、及び通気孔２２ａ，２３ａ，２２ｂ，２３ｂにより、通気経路を形成している。そして、この通気経路を通じて内側カバー２３内に取り込まれた排気中の酸素濃度が、センサ素子２１によって検出されるようになっている。
【００２５】
Ａ／Ｆセンサ２０は排気経路に設けられており、排気をセンシング対象とすることから、外側カバー２２及び内側カバー２３には、排気に含まれるＰＭが付着する。ＰＭが付着すれば、通気経路が閉塞され、外側カバー２２、内側カバー２３、及び通気孔２２ａ，２３ａ，２２ｂ，２３ｂにより構成される通気経路を通過する気体（排気）の流速が、低下する。その結果として、センサ素子２１へと到達する排気が減少し、到達した排気の量がセンシングに必要な量となるまでに時間を要することとなるため、応答性が低下する。
【００２６】
図３を用いて、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性について説明する。実空燃比（λ）が、第１時刻Ｔ１において、リーン側（λ＞１）からリッチ側（λ＜１）へと変化したものとする。このとき、センサ出力は、リーンであることを示す電圧からリッチであることを示す電圧へと、所定の応答遅れを伴って変化する。図中、ＰＭが付着していない状態でのＡ／Ｆセンサ２０の応答性を実線で示しており、ＰＭが所定量付着した状態でのＡ／Ｆセンサ２０の応答性を破線で示している。また、応答性を計測するために、閾値λｔｈを設けており、実空燃比がリーンからリッチへと変化した第１時刻Ｔ１から、センサ出力が閾値λｔｈを下回るまでの時間（応答時間）を計測し、その時間を応答性としている。図３では、ＰＭが付着していない場合では、第２時刻Ｔ２においてセンサ出力が閾値λｔｈを下回っているため、その応答性はＲｅｓ１である。一方、ＰＭが所定量付着している場合では、第３時刻Ｔ３においてセンサ出力が閾値λｔｈを下回っているため、その応答性はＲｅｓ１よりも長いＲｅｓ２となる。
【００２７】
より具体的には、図４に示すように、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性は、付着するＰＭの量に比例して、２次曲線的に、若しくは直線的に悪化する。例えば、ＰＭが付着していない場合では、応答性が０．４秒であるのに対し、ＰＭが７０μｇ付着した状態では、応答性が１．６秒へと悪化する。
【００２８】
なお、図３では、実空燃比（λ）がリーン側（λ＞１）からリッチ側（λ＜１）へと変化する際のＡ／Ｆセンサ２０の応答性について説明しているが、実空燃比（λ）がリッチ側（λ＜１）からリーン側（λ＞１）へと変化する場合においても同様に、応答性は悪化する。
【００２９】
ゆえに、空燃比フィードバック制御の精度を向上させるためには、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭを除去する必要が生ずる。ところが、本実施形態では、いずれの触媒よりも上流側にＡ／Ｆセンサ２０を設けているため、各触媒での酸化還元反応により発生する熱を利用してＡ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭを除去することは、困難である。
【００３０】
そこで、本実施形態では、エンジン１０の制御状態を変更することにより、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭを除去する。このとき、ＰＭが、ＳＯＦとＳＯＯＴとを含んでいることに基づいて、除去を行う。すなわち、ＳＯＦは、炭素の固体微粒子を核にした硫酸塩の液体状物質であるため、高温の環境下で酸化させることにより除去する。一方、ＳＯＯＴは物理的に付着しているために、排気流速を大きくすることにより、吹き飛ばして除去する。すなわち、排気温度を所定値よりも高くすることによりＳＯＦを除去することができ、排気流速を所定値よりも高くすることによりＳＯＯＴを除去することができる。
【００３１】
Ａ／Ｆセンサ２０の近傍の排気温度（℃）及び排気流速（ｍ／ｓ）と、所定時間あたりのＰＭ除去量（μｇ）の関係を図５に示す。図５では、排気温度と排気流速とを所定の値にした状態を１０秒間継続する制御を、１５分間に９回実行した場合における、ＰＭ除去量（μｇ）を示している。図５に示すように、ＰＭ除去量は、排気温度の上昇に伴って増加し、排気流速の増加にも伴って増加する。しかしながら、排気温度及び排気流速の少なくとも一方が所定値を下回った場合、ＰＭの除去量が低下する。排気温度及び排気流速の少なくとも一方が所定値を下回った状態でＰＭの除去制御を行うものとすれば、その頻度を上昇させる必要が生ずる。若しくは、その頻度が十分なものでなければ、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性が際限無く低下する。
【００３２】
そのため、本実施形態では、排気温度及び排気流速をそれぞれ所定値以上とすべく、制御を行う。具体的には、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性が閾値を上回った場合、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭの量が所定値を超えたものとして判定する。そして、燃料噴射装置１１から供給する燃料の量を増加させて、排気温度と排気流速とをそれぞれ所定値以上とする。このとき、図５に示すように、所定時間当たりに除去可能なＰＭの量は、排気流速が１２ｍ／ｓを境に大きく増加し、且つ排気温度が４００℃を境に大きく増加する。そのため、排気管１３の、Ａ／Ｆセンサ２０が設けられた位置における排気流速を１２ｍ／ｓ以上とし、排気温度を４００℃以上とすべく、燃料の供給量を増加させる。なお、燃料の供給量と、排気温度及び排気流速との関係は、排気管１３の形状、及び、排気管１３におけるＡ／Ｆセンサ２０の取り付け位置（排気ポートからの距離）に応じて定まる。そのため、燃料の供給量を、排気流速及び排気温度と対応付けて予めＥＣＵ３０のメモリに記憶させておき、排気流速と排気温度が上記数値となるように、燃料噴射装置１１を制御すればよい。
【００３３】
なお、上述した通り、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性を測定する際には、空燃比のリーン側からリッチ側への変化時の応答性を測定するために、閾値λｔｈを設けている。これは、燃焼カットにより排気中の酸素濃度を大気の酸素濃度と等しい値とした際の応答性を測定する場合には、雰囲気が大気の酸素濃度と等しくなるまでに時間を要するためである。すなわち、燃料噴射装置１１からの燃料の供給を停止して燃料カット状態とした場合でも、エンジン１０の燃焼室内には混合気が残存し、その混合気がすべて排出されるまでに時間を要する。加えて、排気管１３内にも排気が残存し、その排気がすべて排出されるまでにも時間を要する。この点、空燃比を燃料噴射装置１１を制御することにより、強制的にリッチへと変化させているために、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性を均一の条件下で測定することができる。
【００３４】
ところで、上述した通り、ＤＰＦ１６の再生処理を行ううえで、ポスト噴射を行っている。ポスト噴射を行うことにより、供給される燃料の量は増加するため、空燃比はリッチとなる。そのため、本実施形態では、ＤＰＦ１６の再生処理においてポスト噴射が行われた際に、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性を検出する。そして、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性が予め定められた所定値よりも悪化している場合に、燃料噴射装置１１から供給する燃料の量を増加させ、排気温度及び排気流速を上昇させる。また、ＤＰＦ１６にＰＭが堆積して再生処理が必要となるまでにＡ／Ｆセンサ２０に付着するＰＭの量は、およそ５μｇであることが実験的に得られている。したがって、排気流速を１２ｍ／ｓ以上とし、排気温度を４００℃以上とする制御を所定時間継続することにより、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭをより好適に除去することができる。
【００３５】
図６は、本実施形態におけるＥＣＵ３０が実行する一連の処理を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、差圧センサ２５により取得された差圧が所定の第１閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ１０１）。このとき、差圧センサ２５とＥＣＵ３０とが協働することにより、計測手段として機能する。閾値は、ＰＭによるＤＰＦ１６の目詰まりが十分に増加したと判定することができる値である。差圧が第１閾値を超えていなければ（Ｓ１０１：ＮＯ）、ＤＰＦ１６の再生処理を行う必要はないため、一連の処理を終了する。
【００３７】
差圧が第１閾値を超えていれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０が再生手段として機能し、燃料噴射装置１１を制御してポスト噴射を行うことにより、ＤＰＦ１６の再生処理を開始する（Ｓ１０２）。ＤＰＦ１６の再生処理では、上述した通り空燃比がリッチとなるため、この再生処理の実行開始時にＥＣＵ３０が判定手段として機能することにより、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性を閾値と比較することにより、センサクリーニングの要否を判定する（Ｓ１０３）。Ａ／Ｆセンサ２０の応答性が所定の閾値以下であれば（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＰＭによるＡ／Ｆセンサ２０の応答性の低下は許容範囲内である。一方、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性が所定の閾値以上であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＰＭの除去の必要性が生じるため、ＥＣＵ３０がセンサクリーニング手段として機能し、燃料噴射装置１１を制御することにより、センサクリーニングを開始する（１０４）。
【００３８】
センサクリーニングを開始する上で、まず、排気温度及び排気流速が共に所定領域内であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。このとき、上述したとおり、燃料の供給量と、排気温度及び排気流速とは対応付けられている。そのため、この処理では、燃料の供給量が所定領域内であるか否かを判定する。
【００３９】
排気温度及び排気流速が共に所定領域内であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、エンジン１０の制御状態を変更することなくＡ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭを除去することが可能であるため、エンジン１０の制御状態を変更する必要はない。一方、排気温度及び排気流速が共に所定領域内でなければ（Ｓ１０５；ＮＯ）、排気温度と排気流速が所定領域内となるように、エンジン１０の制御状態、すなわち燃料の供給量を変更する（Ｓ１０６）。
【００４０】
続いて、センサクリーニングの開始から所定時間（例えば、１０秒間）が経過したか否かを判定する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の処理は、否定的な判定が行われれば、肯定的な判定が行われるまで繰り返し行われる。このとき、センサクリーニングに時間の制限を設けたのは、以下の理由による。すなわち、センサクリーニングでは、燃料の供給量を増加させることにより、エンジン１０の回転数を強制的に増加させる。その結果として、センサクリーニングでは、ドライバビリティが悪化するという弊害も生ずる。そのため、センサクリーニングに時間の制限を設け、ドライバビリティの悪化を抑制している。
【００４１】
センサクリーニングの開始から所定時間が経過していれば、エンジン１０の制御状態を元の制御状態へと復帰させる（Ｓ１０８）。そして、差圧センサ２５が検出した差圧が、第１閾値よりも小さい所定の第２閾値よりも小さくなったか否かを判定する（Ｓ１０９）。センサクリーニングの必要が無い場合（Ｓ１０３：ＮＯ）においても、Ｓ１０９の処理へと移行する。Ｓ１０９の処理は、ＤＰＦ１６の再生処理により、ＤＰＦ１６に付着したＰＭが十分に除去されたか否かを判定するために行われる。差圧が第２閾値よりも小さくなければ（Ｓ１０９：ＮＯ）、ＰＭの除去が不十分であるため、再生制御が継続される。差圧が第２閾値よりも小さければ（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ＤＰＦ１６に付着したＰＭの除去が十分に行われたと認められるため、再生処理に係る一連の処理を終了する。
【００４２】
なお、図６に示したフローチャートでは、ＤＰＦ１６の再生処理中にセンサクリーニングを１度のみ実行する一連の処理を例示しているが、ＤＰＦ１６の再生処理中にセンサクリーニングを複数回実行するものとしてもよい。
【００４３】
なお、センサクリーニング処理では、エンジン１０の回転数を強制的に増加させるものであるため、上述した通り、ドライバビリティの悪化を招くおそれがある。そのため、車両に設けられた各種センサの出力を用いて、停止時、加速時、定常運転時等、車両の運転状態がセンサクリーニング処理を行ううえで適した状態であるか否かを判定し、その判定結果に応じてセンサクリーニング処理を実行するものとしてもよい。この場合では、例えば、Ｓ１０３でセンサクリーニングが必要であると判定した場合に、車両の運転状態を判定する処理を実行し、その処理においてセンサクリーニングに適した運転状態であると判定した場合に、Ｓ１０４の処理へと移行するものとすればよい。また、運転者による操作により、車両の運転状態が変更されれば、センサクリーニング処理を中断するものとしてもよい。
【００４４】
上記構成により、本実施形態に係るセンサ制御装置は、以下の効果を奏する。
【００４５】
・触媒による燃料の酸化熱を利用してＡ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭを除去する場合、酸化熱がＰＭの除去に十分でない場合もあり、この場合には、Ａ／Ｆセンサ２０へ付着するＰＭの量が際限なく増加する。この点、本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２０を排気管１３のいずれの触媒よりも上流に設けているために、触媒による酸化熱を必要とせず、エンジン１０の制御状態を変更することにより、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭの除去を行うことができる。
【００４６】
・排気温度が所定値よりも低い場合には、ＳＯＦの酸化が十分に行われず、また、排気流速が所定値よりも低い場合には、ＳＯＯＴの除去が十分に行われない。上記実施形態では、排気温度と排気流速とが共に所定値以上となるようにエンジン１０の制御状態を変更している。そのため、排気温度の上昇によりＳＯＦを酸化させることができ、排気流速の上昇により、ＳＯＯＴの除去を行うことができる。
【００４７】
・Ａ／Ｆセンサ２０の応答性の判定を、ＤＰＦ１６の再生処理の際、すなわち、空燃比がリッチとなることを条件に、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性の判定を行っている。したがって、応答性の判定を同一の条件下で行うことが可能となり、これにより、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭの量が許容量を超えたことをより正確に判定することができる。
【００４８】
＜変形例＞
・上記実施形態では、排気流速及び排気温度の制御を燃料の噴射量により制御しているが、Ａ／Ｆセンサ２０の近傍に排気流速を検出するセンサ及び排気温度を検出するセンサを設け、検出した排気流速及び排気温度を燃料の噴射量にフィードバックさせることにより、排気流速及び排気温度の制御を行うものとしてもよい。こうすることにより、外的要因により、排気流速及び排気温度が変化した場合においても、所望の排気流速及び排気温度とすることができる。
【００４９】
・上記実施形態では、センサクリーニングの際に、燃料噴射装置１１から供給する燃料の供給量を変更するものとしているが、センサクリーニングにおける制御はこれに限られない。例えば、排気弁及び吸気弁を、それぞれ進角又は遅角することにより、エンジン１０における燃料の点火時期を変更し、それにより排気温度及び排気流速を変更してもよく、燃料の供給量の変更と、点火時期の変更とを共に用いてもよい。
【００５０】
・上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性を判定し、応答性が閾値よりも悪化した場合にセンサクリーニングを行うものとしているが、応答性の判定は必須の処理ではない。一般的に、ＤＰＦ１６に捕集されたＰＭの量に比例して、Ａ／Ｆセンサ２０に付着するＰＭの量も増加する。すなわち、ＤＰＦ１６の再生処理が必要となれば、その時点において、所定量のＰＭがＡ／Ｆセンサ２０に付着していると推測される。このとき、所定量は、実験的に予め得られている値（実施形態に示したように、例えば５μｇ）である。したがって、ＤＰＦ１６の再生処理を行うごとにセンサクリーニングも行う、若しくは、ＤＰＦ１６の再生処理を所定回数行うごとに、センサクリーニングを行うものとしても、上記実施形態と同様に、Ａ／Ｆセンサ２０に付着したＰＭを好適に除去することができる。
【００５１】
・上記実施形態において、Ａ／Ｆセンサ２０を排気管１３に設けるものとしたが、Ａ／Ｆセンサ２０以外のセンサを設けるものとしてもよく、その場合においても、上記実施形態におけるセンサクリーニングに係る処理を適用可能である。具体的には、Ｏ２センサ、ＮＯｘセンサ、ＰＭセンサ、Ｈ２センサ、ＮＨ３センサ等に適用することができる。
【００５２】
・上記実施形態では、排気管１３に設ける触媒としてＬＮＴ１４、ＤＯＣ１５、及び、ＤＰＦ１６を備えるものとしているが、排気管１３に設ける触媒はこれらに限られない。例えば、ＳＣＲ（選択触媒還元脱硝装置：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：）等を設けるものとしてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、ＤＰＦ１６の再生制御の際にＡ／Ｆセンサ２０の応答性を判定しているが、Ａ／Ｆセンサ２０の応答性の判定タイミングはこれに限られない。すなわち、リッチ制御が行われる状態であれば、上記実施形態と同様にＡ／Ｆセンサ２０の応答性をより正確に測定することができる。このとき、リッチ制御が行われる制御状態としては、例えば、ＮＯｘ還元触媒の活性制御、ＳＯｘ脱硫触媒の活性制御、早期暖気制御等が挙げられる。上述した通り、排気管１３に設けられる触媒は上記実施形態に限られず、必要に応じて選択することができることから、それに伴い、リッチ制御をいずれの制御状態において行うかについても、排気管１３に設けられた触媒に応じて選択すればよい。
【００５４】
・上記実施形態では、空燃比がリッチ側へと変化した場合における応答時間を用いてセンサクリーニングの要否を判定しているが、空燃比がリーン側へと変化した場合における応答時間を用いてセンサクリーニングの要否を判定してもよい。
【００５５】
・上記実施形態では、エンジン１０を車両に搭載するものとしているが、搭載対象は車両に限られることはない。
【符号の説明】
【００５６】
１０…エンジン、１３…排気管、２０…Ａ／Ｆセンサ、３０…ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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