JP4739104B2 - センサ制御装置 - Google Patents
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実施例として、内燃機関に備えられるセンサ制御装置であって、排気通路の触媒周りに取り付けられる複数の排ガスセンサを制御するセンサ制御装置について説明する。
内燃機関1は、ピストン23やシリンダ25などを備えるエンジン本体部21と、エンジン本体部21から排出される排気ガスを外部に放出する排気管31と、排気管31の排気経路に設けられる触媒41と、触媒41周囲に取り付けられる複数の排ガスセンサ43、45、47、49、51を駆動制御するセンサ制御装置11と、デジタル通信線61を介してセンサ制御装置11に接続される電子制御装置9(以下、ECU9ともいう)と、を備えて構成されている。
電子制御装置9は、内燃機関の各部に備えられる各種センサの検出結果に基づき各部の状態を検出する処理を実行すると共に、内燃機関を総合的に制御するために、種々の制御処理を実行している。
図2に、センサ制御装置11の内部構成を表す構成図を示す。
センサ制御装置11は、各排ガスセンサ43、45、47、49、51と1対1の関係で接続される複数の駆動制御回路13と、駆動制御回路13からのセンサ信号などに基づいて制御処理を実行する1つのマイクロコンピュータ15と、マイクロコンピュータ15で取得された複数のセンサ信号のうち少なくとも1つを含む複数の信号を、デジタル通信線61を介してECU9に出力する通信出力回路17と、センサ制御装置11の各部に電力供給を行う電源回路 19と、NOxセンサ49および全領域空燃比センサ43のヒータ制御を行うヒータ駆動制御回路83とを備えている。
S120では、ECU9に対して、空燃比をリッチに制御する要求信号(空燃比リッチ要求信号)を送信する処理を行う。これにより、マイクロコンピュータ15は、通信出力回路17に対して空燃比リッチ要求信号を出力し、通信出力回路17は、デジタル通信線61を介してECU9に対し、空燃比リッチ要求信号を送信する。
続くS130では、全領域空燃比センサ43による検出電流値UIpが0[mA]未満であるか否かを判断する処理を行う。S130での判定結果が肯定判定の場合にはS140に移行し、否定判定の場合にはS130の処理を繰り返し実行することにより、検出電流値UIpが0[mA]未満になるまで待機する。
次のS140では、NOxセンサ49による第1検出電流値NIp1が0[mA]未満であるか否かを判断する処理を行う。S140での判定結果が肯定判定の場合にはS150に移行し、否定判定の場合にはS140の処理を繰り返し実行することにより、第1検出電流値NIp1が0[mA]未満になるまで待機する。
続く、S150では、ECU9に対して、空燃比をリーンに制御する要求信号(空燃比リーン要求信号)を送信する処理を行う。これにより、マイクロコンピュータ15は、通信出力回路17に対して、空燃比リーン要求信号を出力し、通信出力回路17は、デジタル通信線61を介してECU9に対して空燃比リーン要求信号を送信する。
次のS160では、NOxセンサ49による第1検出電流値NIp1が0[mA]よりも大きいか否かを判断する処理を行う。S160での判定結果が肯定判定の場合にはS170に移行し、否定判定の場合にはS160の処理を繰り返し実行することにより、第1検出電流値NIp1が0[mA]よりも大きくなるまで待機する。
続くS170では、リーン時間カウンタTleanに0を設定して、リーン時間カウンタTleanを初期化する処理を実行すると共に、リーン時間カウンタTleanのカウント処理を開始する。
次のS190では、まず、マイクロコンピュータ15の内部に保存(記憶)されたn個のリーン保持時間Tl(n)について、第2番目のリーン保持時間Tl(2)に保存されているデータを第1番目のリーン保持時間Tl(1)に保存する。その後、第3番目、第4番目という順番で、第n番目のリーン保持時間Tl(n)に保存されているデータを第(n−1)番目のリーン保持時間Tl(n−1)に移動して保存する処理を実行する。なお、これにより、S190が実行される直前に第1番目のリーン保持時間Tl(1)に保存されていたデータは破棄される。
S220では、触媒41(詳細には、触媒41に備えられるNOx吸蔵還元触媒)が硫黄酸化物(化学式:SOx)の吸蔵によって劣化しているか否かを判定しており、否定判定の場合には、触媒41の硫黄酸化物による劣化は生じていないと判定されて、S110からS220までの処理を繰り返し実行することになる。
また、S220での判定結果が肯定判定の場合には、触媒41の硫黄酸化物による劣化が生じていると判定されて、S230からS270までの処理(硫黄酸化物除去処理)を実行する。なお、図4においては、硫黄酸化物除去処理を実行した場合の各部の変化状態は省略している。
つまり、マイクロコンピュータ15で実行される触媒状態検知処理では、S110からS140までの処理において、触媒41からNOxを除去して触媒41を回復(リフレッシュ)する処理を実行し、S150からS190までの処理において、触媒41にNOxを吸蔵させる処理を実行している。また、S200からS220までの処理において、触媒41が硫黄酸化物により劣化した状態であるか否かを判定する処理を実行し、S230からS270までの処理において、劣化した触媒41を回復(リフレッシュ)する処理を実行している。
例えば、駆動制御回路は、排ガスセンサからの電気信号に応じたセンサ信号を出力するだけでなく、排ガスセンサの故障検出処理を行い、故障検出結果に応じた診断結果信号をマイクロコンピュータに出力するように構成しても良い。なお、故障検出の内容としては、センサの断線故障、センサの短絡故障、センサ素子の異常、ヒータの異常などがある。
また、微弱信号出力センサとしては、出力信号の電流値が微小(例えば、最大電流値が1[mA]以下)となるNOxセンサに限られることはなく、出力信号の電圧値が微小(例えば、最大電圧値が100[mV]以下)となる排ガスセンサも含まれる。
そこで、NOx選択還元触媒からなる第2触媒141を備える第2内燃機関101について簡単に説明する。図5に、第2内燃機関101のうち排気系周りの概略構成を表した説明図を示す。
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に設けられる触媒の周りに取り付けられる少なくとも2個以上の排ガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、
前記排ガスセンサと1対1の関係で接続され、前記排ガスセンサをそれぞれ駆動制御すると共に、前記排ガスセンサが出力する電気信号に応じたセンサ信号を出力する複数の駆動制御回路と、
前記複数の駆動制御回路と接続されて、複数の前記センサ信号を取得するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータで取得された複数の前記センサ信号のうち少なくとも1つを含む複数の信号をデジタル通信線を介して外部装置に出力する通信出力手段と、を備えており、
前記排ガスセンサのうち少なくとも1つは、最大電流値が1[mA]以下または最大電圧値が100[mV]以下である微弱信号を前記電気信号として少なくとも1つ出力する微弱信号出力センサであり、
前記駆動制御回路、前記マイクロコンピュータおよび前記通信出力手段を収容するケーシングを備えて構成されており、
当該センサ制御装置は、前記駆動制御回路から前記排ガスセンサに繋がる信号経路において、前記排ガスセンサのコネクタと1対1の関係で接続される複数のセンサ接続コネクタを備えており、
前記センサ接続コネクタは、前記排ガスセンサのコネクタが着脱可能に接続される構造であること、
を特徴とするセンサ制御装置。 - 前記微弱信号出力センサは、前記排気通路を流通する排気ガス中のNOx濃度を測定することで出力される前記電気信号の最大電流値が、1[mA]以下となるNOxセンサであること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。 - 前記微弱信号出力センサと、当該微弱信号出力センサと電気的に接続される前記駆動制御回路とを繋ぐ信号ケーブルの長さが2メートル以内であること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。 - 前記マイクロコンピュータは、前記駆動制御回路が出力する前記センサ信号の少なくとも1つに基づいて前記触媒の状態を検知し、検知した触媒状態を表す触媒状態信号を前記通信出力手段に出力する触媒状態検知手段を備え、
前記通信出力手段は、前記触媒状態信号を、前記デジタル通信線を介して前記外部装置に出力すること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。 - 前記外部装置は、前記内燃機関を制御するエンジン制御装置であり、
前記エンジン制御装置と前記センサ制御装置との間の距離が、前記センサ制御装置と前記微弱信号出力センサとの間の距離よりも長くなる関係を満たすように当該センサ制御装置が設置されること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。
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