センサ制御装置
【課題】 検知した排気ガスの状態を微弱な電気信号として出力するセンサや、駆動に大きな電流容量を必要とするデバイス等の駆動を、一つの制御装置として統合して制御することができるセンサ制御装置を提供する。
【解決手段】 センサ制御装置１００は、排気管３０の経路において触媒４０の下流側に設けられるＮＯｘセンサ６０から出力される微弱な電気信号が入力される。センサ制御装置１００は双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０と接続されるため、センサ制御装置１００はＮＯｘセンサ６０に近い位置に配置させ、ノイズ等による検知精度の低下を防止できる。さらに追加インジェクタ５４をセンサ制御装置１００により駆動制御したので、その駆動のための大きな電流の流れる信号ケーブルをＥＣＵ９０まで配線する必要がない。
【解決手段】 センサ制御装置１００は、排気管３０の経路において触媒４０の下流側に設けられるＮＯｘセンサ６０から出力される微弱な電気信号が入力される。センサ制御装置１００は双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０と接続されるため、センサ制御装置１００はＮＯｘセンサ６０に近い位置に配置させ、ノイズ等による検知精度の低下を防止できる。さらに追加インジェクタ５４をセンサ制御装置１００により駆動制御したので、その駆動のための大きな電流の流れる信号ケーブルをＥＣＵ９０まで配線する必要がない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に取り付けられる複数の排気用センサの駆動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】
自動車から排出される排気ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）以外に窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。近年、この有害な窒素酸化物を無害なガスに還元して排出する処理が行われている。例えば、エンジンから排出される排気ガスの排気通路の途中にＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）を排気通路に設置し、還元剤溶液としての尿素水を排気ガスに噴射してから上記触媒を通過させることで、ＮＯｘを二酸化炭素（ＣＯ２）や窒素（Ｎ２）などの無害なガスに還元するシステムが提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を設置し、ＮＯｘ排出量を低減するシステムも提案されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチとなったときに吸蔵したＮＯｘを還元して放出する特性を有する。この触媒を利用したシステムでは、リーン運転中に間欠的に空燃比がリッチとなるように排気ガスに対し燃料の噴射を行い、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを無害なガスに還元して排出する処理が行われる。
【０００４】
このようなシステムを搭載する内燃機関では、排気通路に設けられるＮＯｘ吸蔵還元触媒あるいはＮＯｘ選択還元触媒、ＤＰＦの周りに複数のセンサが取り付けられる。具体的には、全領域空燃比センサや温度センサ、圧力センサ等（これらの排気ガスに関する状態を検出するためのセンサを総称し、以下、「排気用センサ」という。）のうち少なくとも一つが、上記触媒の上流側や下流側に取り付けられる。また、上記触媒の下流側に排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサが取り付けられる。
【０００５】
これらの排気用センサやＮＯｘセンサは、空燃比制御や点火制御などエンジンの駆動に関する各種制御を司るエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）に接続され、制御される。ＥＣＵは通常、エンジンルーム付近など排気通路から離れた位置に設置され、排気用センサとは長い信号ケーブルを介して接続される。しかし排気用センサには、その特性上、検知した排気ガスの状態（例えば温度や特定ガスの濃度など）を微弱な電気信号としてしか出力できないものがあり、ノイズや信号ケーブルによる抵抗損失などの影響を受けると検知精度の低下を招く虞がある。そこで、このような排気用センサの駆動制御を司るセンサ制御装置を、ＥＣＵとは別途に設けつつ排気用センサの取り付け位置近傍に配置し、このセンサ制御装置をＥＣＵにより制御することは有効である（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３３９４８号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたシステムにおいて排気ガスに燃料を噴射する噴射装置や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたシステムにおいて排気ガスに尿素を噴射する噴射装置を駆動するための駆動回路には、上記排気用センサの駆動制御のための電流容量よりも大きな電流容量が通常必要である。そして、噴射装置の駆動回路をＥＣＵに設けた場合、ＥＣＵの大型化を招く虞があり、また、発熱量が増加する虞があるため、熱を放散するための構造を設ける必要性が生じた。また、上記したようにＥＣＵは排気通路から離れた位置に設置されるので、ＥＣＵと噴射装置とを電気的に接続する信号ケーブルには劣化や断線等の可能性が高くなる。このため、信号ケーブルには劣化、断線に伴う大電流のリークや電圧降下、発熱を防止するための仕様が必要となり、コストを低減することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、検知した排気ガスの状態を微弱な電気信号として出力するセンサや、駆動に大きな電流容量を必要とするデバイス等の駆動を、一つの制御装置として統合して制御することができるセンサ制御装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のセンサ制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒の位置より排気ガスの流路方向下流側に設けられ、前記排気通路を流通される排気ガスの状態を検知し、検知結果を最大電流値が１ｍＡ以下または最大電圧値が１００ｍＶ以下である電気信号として出力する微弱信号出力センサと、前記微弱信号出力センサに接続され、前記微弱信号出力センサの駆動を制御すると共に、前記微弱信号出力センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を出力する微弱信号出力センサ駆動制御回路と、前記排気通路中の前記触媒の位置またはその位置よりも排気ガスの流路方向上流側に設けられ、前記触媒による排気ガスの浄化を補助するための浄化液を前記排気通路内に噴射する触媒浄化液噴射装置に接続され、受信した駆動信号に基づいて前記触媒浄化液噴射装置の駆動を制御する触媒浄化液噴射装置駆動制御回路と、前記微弱信号出力センサ駆動制御回路から受信したセンサ信号に基づいて、前記触媒浄化液噴射装置駆動制御回路に前記触媒浄化液噴射装置を駆動させるための前記駆動信号を出力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に接続され、双方向シリアル通信によって前記内燃機関を制御するエンジン制御装置との通信を行う通信回路とを備えている。
【０００９】
また、請求項２に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記微弱信号出力センサに加えて、前記触媒の周りに取り付けられる少なくとも１つ以上の排気用センサと、前記排気用センサに対応して設けられ、前記排気用センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を前記マイクロコンピュータに出力する排気用センサ駆動制御回路とを備えている。
【００１０】
また、請求項３に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、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１ｍＡ以下となるＮＯｘセンサであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記マイクロコンピュータは、前記触媒浄化液噴射装置の駆動に異常が発生しているか否かを判断する異常判断手段を備え、前記異常判断手段により異常が発生していると判断されたときに、前記通信回路を用いて前記エンジン制御装置に異常信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、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、前記センサ制御装置が前記内燃機関に設置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明のセンサ制御装置では、排気ガスの状態に関する検知結果を最大電流値が１ｍＡ以下または最大電圧値が１００ｍＶ以下である電気信号として出力する微弱信号出力センサと、触媒浄化液噴射装置とのそれぞれの駆動制御回路である微弱信号出力センサ駆動制御回路と触媒浄化液噴射装置駆動制御回路とを備え、エンジン制御装置とは双方向シリアル通信によって通信を行うので、エンジン制御装置とセンサ制御装置との間の距離を離してそれぞれを配置させることができる。すなわち、微弱信号出力センサと微弱信号出力センサ駆動制御回路とを近づけて配置させることができるので、両者間を電気的に接続する信号ケーブルを全体的に短めに設定することができ、ノイズや信号ケーブルの抵抗損失などの影響で排気ガスの状態に関する検知精度の低下を招く虞がない。同様に、触媒浄化液噴射装置と触媒浄化液噴射装置駆動制御回路とを近づけて配置させることができるので、両者間の距離を離して配置させた場合のように、信号ケーブルの引き回しに伴う劣化や断線等の虞を低減することができる。
【００１４】
そして、エンジン制御装置とは独立して、微弱信号出力センサ駆動制御回路と触媒浄化液噴射装置駆動制御回路とを一体に組み込んでセンサ制御装置を構成することで、エンジン制御装置の大型化や構造の複雑化を招くのを防ぐことができる。また、センサ制御装置とエンジン制御装置との間の通信を双方向シリアル通信によって行うので、両者間の通信精度の低下を防止することができる。さらに、シリアル通信であるので、信号ケーブルを構成する信号線の本数を減らすことができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１に係る発明の構成に加え、少なくとも１つ以上の排気用センサと、その排気用センサを駆動するための排気用センサ駆動制御回路とを備えている。このため、微弱信号出力センサに加え排気用センサについてもエンジン制御装置により駆動制御を行う必要がなく、エンジン制御装置の処理負荷を低減することができる。また、排気用センサも微弱信号出力センサの設置位置に近い位置に配置されるため、排気用センサ駆動制御回路を排気用センサに近づけて配置させることができる。これにより、両者間を電気的に接続する信号ケーブルを全体的に短めに設定することができ、ノイズや信号ケーブルの抵抗損失などの影響で排気ガスの状態に関する検知精度の低下を招く虞がない。
【００１６】
また、請求項３に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１または２に係る発明の構成に加え、出力される電気信号の最大電流値が１ｍＡ以下のＮＯｘセンサを微弱信号出力センサとして特定したものである。このようにＮＯｘセンサの出力する電気信号の電流値は非常に小さいため、本発明の排気ガス浄化装置をＮＯｘセンサの近傍に配置すれば、その電気信号の流れる信号ケーブルを短くすることができる。これにより、ノイズや信号ケーブルの抵抗損失などの影響でＮＯｘセンサの検知精度の低下を招く虞がない。
【００１７】
また、請求項４に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の構成に加え、異常判断手段により触媒浄化液噴射装置の駆動に異常が発生しているか否かを判断し、異常発生時には通信回路を用いてエンジン制御装置に異常信号を出力する。センサ制御装置がこうした異常判断手段を備えることにより、触媒浄化液噴射装置の故障診断のために外部装置やセンサ等を設ける必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。また、エンジン制御装置自身が触媒浄化液噴射装置の故障診断処理を行う必要がなく、エンジン制御装置の処理負荷を低減することもできる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の効果に加え、センサ制御装置に対して微弱信号出力センサが出力する電気信号は、その値が非常に小さく、ノイズ等の影響を受けやすいが、エンジン制御装置とセンサ制御装置との間は双方向シリアル通信によって通信が行われるため、両者間の距離が長くても信号の通信精度の高い通信を行うことができる。これにより、微弱信号出力センサと微弱信号出力センサ駆動制御回路との間の距離に対し、センサ制御装置とエンジン制御装置との間の距離が長くなるような関係を保った状態で三者の配置位置を決定すれば、信号の通信精度を維持したままで配置位置の自由度を高めることができるとともに、微弱信号出力センサの出力におけるノイズ等の影響を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化したセンサ制御装置を備える排気ガス浄化制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、排気ガス浄化制御装置の一例としてのＮＯｘセンサ６０、追加インジェクタ５４およびセンサ制御装置１００を備えた内燃機関１の排気系周りの概略的な構成について説明する。図１は、内燃機関１の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【００２０】
図１に示す内燃機関１は、ピストン２１やシリンダ２２を備え自動車を駆動するためのエンジン２０と、エンジン２０から排出される排気ガスを車外に放出するための排気管３０と、排気管３０の経路上に設けられた触媒４０と、触媒４０の周囲に設けられた排気用センサを駆動制御するセンサ制御装置１００と、双方向シリアル通信によりセンサ制御装置１００と通信を行うＥＣＵ（エンジン制御装置）９０とを備えている。なお、内燃機関１は、ＥＣＵ９０からの指令に基づき空燃比を所定のリーン領域（例えば、Ａ／Ｆ＝２２）で制御し、エンジン２０にてリーン燃焼を実現する構成となっている。
【００２１】
排気管３０の経路上に設けられた触媒４０は、本実施の形態ではＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを還元して放出する特性を有する。図示しないが、触媒４０は、酸化触媒および排気ガス中の煤を除去するためＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、微粒子除去フィルタ）を備えている。なお、排気管３０が、本発明における「排気通路」に相当する。
【００２２】
次に内燃機関１は、排気用センサとして全領域空燃比センサ５５、第１温度センサ５６、第２温度センサ５９、第１圧力センサ５２および後述する第２圧力センサ５８を備えている。また、排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を検出し、微弱な信号を出力する微弱信号出力センサとして、ＮＯｘセンサ６０も備えている。これら各排気用センサ等は、それぞれ個別に設けられるアナログ形式の信号ケーブルを介し、センサ制御装置１００に接続されている。
【００２３】
全領域空燃比センサ５５は、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって検出するためのセンサであり、その酸素濃度に応じて変化する電流値をセンサ制御装置１００に対し出力する。排気管３０の経路上において、全領域空燃比センサ５５は触媒４０よりも上流側で、エンジン２０（燃焼室）に近い位置に設けられている。
【００２４】
第１温度センサ５６および第２温度センサ５９は、触媒４０の活性温度を管理したり、ＤＰＦに蓄積された煤の焼却除去（リフレッシュ）を行う際に排気ガスの温度を管理したりするためのセンサである。それぞれ、検出した排気ガスの温度に応じて抵抗値が変化し、その抵抗値がセンサ制御装置１００にて検出される。第１温度センサ５６および第２温度センサ５９は、排気管３０の経路上において触媒４０を間に挟むように、その上流側および下流側にそれぞれ設けられている。
【００２５】
また、触媒４０を跨ぐように排気管３０の上流側と下流側とを接続するバイパス５７の通路上には、第２圧力センサ５８が設けられている。第２圧力センサ５８は、排気管３０の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出し、センサ制御装置１００に対して出力する。この第２圧力センサ５８の検出結果に基づいて、ＤＰＦの目詰まりの判定や、ＤＰＦの故障検知が行われる。
【００２６】
次に、排気管３０の経路上で触媒４０の下流側に設けられたＮＯｘセンサ６０は、触媒４０を通過した排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を検出するためのセンサである。ＮＯｘセンサ６０は、排気ガス中の酸素濃度に応じて変化する電流値と、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて変化する電流値との２種類の電流値をセンサ制御装置１００に対して出力する。なお、ＮＯｘセンサ６０および後述するＮＯｘセンサ制御回路１４０は、公知の構成を採用したものであれば良く、具体的には特開平１１−３０４７５８号公報にて開示された構造を採用することができるため、これ以上の詳細な説明は省略する。このＮＯｘセンサ６０により検出されるＮＯｘ濃度は、一般に数１０〜数１００ｐｐｍであり、それに相当する電流値は、その大きさが０．１〜数１００（μＡ）の微弱な電流である。なお、ＮＯｘセンサ６０が、本発明における「微弱信号出力センサ」に相当する。
【００２７】
また、内燃機関１は、排気ガスに対し触媒４０の浄化を促す浄化液としての燃料を噴射するための追加インジェクタ５４を備えている。追加インジェクタ５４は排気管３０内を通過する排気ガスに燃料を噴射して空燃比をリッチにするために設けられ、全領域空燃比センサ５５よりも排気管３０の上流側にて、排気管３０内に噴射口を向けて配置されている。この追加インジェクタ５４もセンサ制御装置１００に電気的に接続されており、駆動のための駆動電圧が印加されている。また追加インジェクタ５４には、噴射する燃料を燃料タンク（図示外）から供給するための燃料供給管５３が接続されている。この燃料供給管５３にはセンサ制御装置１００に電気的に接続された制御バルブ５１が設けられており、センサ制御装置１００により開閉の制御が行われている。なお、追加インジェクタ５４が、本発明における「触媒浄化液噴射装置」に相当する。
【００２８】
さらに、燃料供給管５３の制御バルブ５１と追加インジェクタ５４との間には、第１圧力センサ５２が設けられている。第１圧力センサ５２は、追加インジェクタ５４に供給される燃料の圧力を検出し、その圧力に応じた電圧値をセンサ制御装置１００に対し出力する。
【００２９】
このような内燃機関１において、ＮＯｘセンサ６０のような微弱な電気信号を出力する微弱信号出力センサとセンサ制御装置１００とを接続する信号ケーブルは、抵抗損失やノイズなどの影響による検知精度の低下を防止するためにも２メートル以下であることが望ましい。このため本実施の形態では、触媒４０の配置位置から半径１メートル以内にセンサ制御装置１００が配置されている。
【００３０】
一方で、ＥＣＵ９０は、通常、自動車のエンジンルーム付近などに配置されている。このため、センサ制御装置１００とＥＣＵ９０との間の距離は、排気用センサとセンサ制御装置１００との間の距離よりも長い。こうしたことから両者間での信号のやり取りを確実に行えるように、センサ制御装置１００とＥＣＵ９０とは、双方向シリアル通信ケーブル２１０によって電気的に接続されている。本実施の形態では、その通信プロトコルとして、ＩＳＯ１１８９８として規格化されている国際標準プロトコルのＣＡＮ（Controller Area Network）を用いている。
【００３１】
次に、図２を参照し、センサ制御装置１００の内部構成について説明する。図２は、センサ制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。
【００３２】
図２に示すように、センサ制御装置１００は、図示しないケーシング内に、センサ制御装置１００の制御を司るＣＰＵ１１１と、各種のデータを一時的に記憶するＲＡＭ１１３と、後述する触媒浄化プログラムや、触媒浄化プログラムで使用される変数の初期値やしきい値等が記憶されたＲＯＭ１１２とを有するマイクロコンピュータ１１０を備えている。
【００３３】
なお、マイクロコンピュータ１１０のＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２およびＲＡＭ１１３は公知の構成からなるものである。ＲＯＭ１１２には図示外の各種記憶エリアが設けられており、後述する触媒浄化プログラムや、触媒浄化プログラムで使用される各種係数、計算式等が所定の記憶エリアに記憶されている。同様に、ＲＡＭ１１３にも図示外の各種記憶エリアが設けられており、触媒浄化プログラムの実行時には、触媒プログラムや、触媒プログラムで使用される各種変数、タイマカウント値等が一時的に所定の記憶エリアに記憶される。
【００３４】
また、センサ制御装置１００には、上記したＮＯｘセンサ６０、各排気用センサや追加インジェクタ５４等の制御をそれぞれ行う制御回路が設けられ、各々マイクロコンピュータ１１０に接続されている。具体的には、温度センサ入力回路１２０、圧力センサ入力回路１３０、ＮＯｘセンサ制御回路１４０、空燃比センサ制御回路１５０、ドライバ回路１６０，１７０が設けられ、それぞれに対応する排気用センサや追加インジェクタ５４等が接続されている。また、センサ制御装置１００には通信回路１８０が設けられている。さらにセンサ制御装置１００には、外部の電源２００から供給される電圧を、上記マイクロコンピュータ１１０や各回路で使用する電位に降圧させるための電源回路１９０が設けられている。そしてドライバ回路１６０，１７０には電源２００から電圧（電位ＶＢＡＴ）が供給されている。なお、上記各排気用センサそれぞれの制御を行う制御回路、具体的には、温度センサ入力回路１２０、圧力センサ入力回路１３０、空燃比センサ制御回路１５０が、本発明における「排気用センサ駆動制御回路」に相当する。
【００３５】
温度センサ入力回路１２０は、第１，第２温度センサ５６，５９の抵抗値に基づいて、それぞれのセンサで検出された排気ガスの温度に応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。圧力センサ入力回路１３０は、第１，第２圧力センサ５２，５８が出力する電圧値に基づいて、第１圧力センサ５２で検出された噴射燃料圧力に応じたセンサ信号や、第２圧力センサ５８で検出された排気管３０における触媒４０の上流と下流との差圧に応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。なお、第１，第２温度センサ５６，５９および第１，第２圧力センサ５２，５８の信号線のうち一方は、それぞれグランドに接地されている。
【００３６】
ＮＯｘセンサ制御回路１４０は、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づきＮＯｘセンサ６０の制御を行い、ＮＯｘセンサ６０の出力する電流値に基づいて、排気ガス中の酸素濃度と、ＮＯｘ濃度とのそれぞれに応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。空燃比センサ制御回路１５０は、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づき全領域空燃比センサ５５の制御を行い、全領域空燃比センサ５５の出力する電流値に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。なお、ＮＯｘセンサ制御回路１４０が、本発明における「微弱信号出力センサ駆動制御回路」に相当する。
【００３７】
ドライバ回路１７０は、電源２００から電圧ＶＢＡＴが供給され、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づき制御バルブ５１に印加する電圧を制御することで、制御バルブ５１の開閉制御を行っている。なお、制御バルブ５１は、グランドに接地されている。また、ドライバ回路１６０は、電源２００から電圧ＶＢＡＴが追加インジェクタ５４を介して供給され、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づき追加インジェクタ５４に印加する電圧を制御することで、追加インジェクタ５４の噴射制御を行っている。このドライバ回路１６０には、グランドに接地された電流検知回路１６１が接続されている。電流検知回路１６１は、後述する触媒浄化プログラムにおいて、ドライバ回路１６０による追加インジェクタ５４の制御の際の電流値のモニタリングを行っている。そして異常時には、マイクロコンピュータ１１０に対し異常信号を出力しており、これによりセンサ制御装置１００は、故障診断（ＯＢＤ：On Board Diagnostics）を行うことができる。なお、ドライバ回路１６０が、本発明における「触媒浄化液噴射装置駆動制御回路」に相当する。
【００３８】
通信回路１８０は、双方向シリアル通信ケーブル２１０を介し、ＥＣＵ９０（図１参照）と双方向通信を行うための回路である。通信回路１８０は、前述したようにプロトコルＣＡＮを用い、ＥＣＵ９０に対して各種情報を含む信号を送信するとともに、ＥＣＵ９０から各種情報を含む信号を受信可能に構成されている。
【００３９】
このような構成のセンサ制御装置１００において実行される制御プログラムのうち、排気ガスを浄化するための触媒４０の状態を検知して触媒４０をリフレッシュするための触媒浄化プログラムについて、以下、図３〜図５を参照して説明する。図３は、触媒制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図４は、触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。図５は、触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。以下、フローチャートの各ステップを「Ｓ」と略記する。
【００４０】
なお、マイクロコンピュータ１１０では、触媒浄化プログラムが実行される前に、ＲＡＭ１１３の所定の記憶エリアにｎ個（例えば５００個）のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）を記憶するための処理が実行される。リーン保持時間Ｔｌ（ｎ）は、希薄空燃比状態において、触媒４０がリフレッシュ直後からＮＯｘ吸蔵飽和状態となるまでの継続時間に相当するものであり、触媒４０の劣化状態を判定する際の判定指標となる。
【００４１】
内燃機関１の触媒４０は、排気ガスの空燃比がリーン状態のときにＮＯｘを吸蔵する。本実施の形態の触媒浄化プログラムは、この触媒４０のＮＯｘの吸蔵が飽和状態となったら、排気ガス中に燃料を噴射して空燃比をリッチ状態とすることでＮＯｘを還元して放出させることで、触媒４０をリフレッシュする一連の処理を行う。
【００４２】
図３に示す触媒浄化プログラムが実行されると、まず、第２温度センサ５９により検出される触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が、触媒活性温度Ｔｅｔｈ１（例えば１５０℃）よりも大きいか否かを判断する処理が行われる（Ｓ１）。触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒活性温度Ｔｅｔｈ１以下であるうちは、Ｓ１を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ１：ＮＯ）。そして、触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒活性温度Ｔｅｔｈ１より大きくなることで、触媒４０が活性状態、すなわちＮＯｘを吸蔵還元可能な状態と判断され（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ２に進む。
【００４３】
次に、排気ガスの空燃比がリッチとなるように制御するための燃料噴射処理（Ｒｉｃｈ ｓｐｉｋｅ噴射処理）のサブルーチンが実行される（Ｓ２）。図４，図５に示すように、Ｒｉｃｈ ｓｐｉｋｅ噴射処理では、まず、ＥＣＵ９０に対し、ＣＤＲ（ＥＣＵ９０側で設定される燃料の狙い噴射量）値の要求が行われる（Ｓ２０）。ＣＰＵ１１１から出力されたＣＤＲ値要求信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０は、ＣＤＲ要求信号を受信すると、センサ制御装置１００に対してＣＤＲ値を送信する。
【００４４】
センサ制御装置１００では、ＣＤＲ値をまだ受信しないうちはＳ２０に戻り、ＥＣＵ９０に対し繰り返し継続してＣＤＲ値の要求が行われる（Ｓ２１：ＮＯ，Ｓ２０）。そしてＥＣＵ９０からＣＤＲ値を受信すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、このＣＤＲ値に予め定められた係数Ｌが乗じられ、さらに第１圧力センサ５２により検出した燃料供給管５３内の燃料圧としての噴射ライン圧力センサ出力Ｐｉｎｊに対応して予め定められた関数ｇ（Ｐｉｎｊ）で除した値（Ｌ×ＣＤＲ／ｇ（Ｐｉｎｊ））の算出が行われる。この算出結果は、追加インジェクタ５４による燃料の噴射時間ＴＣＤＲとしてＲＡＭ１１３に記憶され、また、後述する噴射時間ＴＣＤＲの調整を行うための調整値Ｍとして「１」が記憶される（Ｓ２２）。そしてＲＯＭ１１２に記憶されているｄｕｔｙ比算出関数ｆ（ＴＣＤＲ）に基づく計算が行われ、その計算結果が追加インジェクタ５４の駆動電力を決定するための追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊとして記憶される（Ｓ２３）。
【００４５】
次に、ドライバ回路１７０より制御バルブ５１に駆動電圧が印加されてバルブが開放され、追加インジェクタ５４に燃料圧がかかるようになる（Ｓ２５）。そしてドライバ回路１６０より追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊに基づく追加インジェクタ５４への電力供給が行われることで追加インジェクタ５４の駆動が開始され（Ｓ２６）、排気ガスに対する燃料の噴射が行われる。
【００４６】
次いで、ＥＣＵ９０よりＳｈｕｔ−ｏｆｆ（駆動停止）信号を受信しているか確認が行われる（Ｓ２７）。Ｓｈｕｔ−ｏｆｆ信号を受信していれば（Ｓ２７：ＹＥＳ）、追加インジェクタ５４への電力供給が中止されて駆動が停止されるとともに（Ｓ５１）、制御バルブ５１の駆動によりバルブが閉鎖され（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。
【００４７】
Ｓｈｕｔ−ｏｆｆ信号を受信していなければ（Ｓ２７：ＮＯ）、図５に示すＳ３０〜Ｓ３３の判断処理により、電流検知回路１６１にてドライバ回路１６０の異常診断が行われる。まずＳ３０において、追加インジェクタドライバ駆動信号電圧Ｖｉｎｊ（追加インジェクタ５４に印加される電圧）がＨｉｇｈレベルとなるタイミングまでＳ３０を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ３０：ＮＯ）。追加インジェクタドライバ駆動信号電圧ＶｉｎｊがＨｉｇｈレベルとなると（Ｓ３０：ＹＥＳ）、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊ（追加インジェクタ５４に流れる電流）と、ＲＯＭ１１２に記憶された追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｈｉｇｈとが比較される（Ｓ３１）。追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｈｉｇｈ以下である場合（Ｓ３１：ＮＯ）、Ｈｉｇｈレベル時の電流に異常があるとして、ＥＣＵ９０に対して追加インジェクタ配線異常信号が出力される（Ｓ３５）。ＣＰＵ１１１から出力された追加インジェクタ配線異常信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。そして図４に示すように、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。一方、図５に示すように、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｈｉｇｈより大きければ（Ｓ３１：ＹＥＳ）、Ｈｉｇｈレベル時の電流に問題はないとしてＳ３２に進む。
【００４８】
Ｓ３２では、追加インジェクタドライバ駆動信号電圧ＶｉｎｊがＬｏｗレベルとなるタイミングまでＳ３２を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ３２：ＮＯ）。追加インジェクタドライバ駆動信号電圧ＶｉｎｊがＬｏｗレベルとなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊと、ＲＯＭ１１２に記憶された追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｌｏｗとが比較される（Ｓ３３）。追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｌｏｗ以上である場合（Ｓ３３：ＮＯ）、Ｌｏｗレベル時の電流に異常があるとして、上記同様、ＥＣＵ９０に対して追加インジェクタ配線異常信号が出力される（Ｓ３５）。ＣＰＵ１１１から出力された追加インジェクタ配線異常信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。そして図４に示すように、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。一方、図５に示すように、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｌｏｗ未満であれば（Ｓ３３：ＹＥＳ）、Ｌｏｗレベル時の電流に問題はないとして、図４に示すＳ４０に進む。なお、上記Ｓ３０〜Ｓ３３の各判断手段が、本発明における「異常判断手段」に相当する。
【００４９】
図４のＳ４０〜Ｓ５０の処理では、追加インジェクタ５４から噴射される燃料の噴射量の調整（加減）が行われる。まず、全領域空燃比センサ５５により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じた電流値に基づく、空燃比センサ制御回路１５０からの出力（空燃比センサＡ／Ｆ出力）Ｕａｆが、ＲＯＭ１１２に記憶されたリッチＡ／Ｆ設定下限値ＴＨｒｉｃｈ（例えば１０）と比較される（Ｓ４０）。空燃比センサＡ／Ｆ出力ＵａｆがリッチＡ／Ｆ設定下限値ＴＨｒｉｃｈより大きければ（Ｓ４０：ＹＥＳ）、次いで、ＲＯＭ１１２に記憶されたリッチＡ／Ｆ設定上限値ＴＨｌｅａｎ（例えば１３．５）と比較される（Ｓ４１）。空燃比センサＡ／Ｆ出力ＵａｆがリッチＡ／Ｆ設定上限値ＴＨｌｅａｎより小さければ（Ｓ４０：ＹＥＳ）、排気ガス中の酸素濃度が正常範囲内にあるとしてＳ４２に進む。
【００５０】
Ｓ４２では、ＮＯｘセンサ６０により検出される触媒４０通過後の排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電流値ＮＩｐ１が、リッチスパイク終了判定閾値ＴＨｒｓ未満であるか否かが確認される（Ｓ４２）。電流値ＮＩｐ１がリッチスパイク終了判定閾値ＴＨｒｓ以上である場合（Ｓ４２：ＮＯ）、触媒４０に吸蔵されたＮＯｘの還元にリッチ分の燃料が利用されている状態であり、ＮＯｘがすべて還元されていない（触媒４０がリフレッシュされていない）と判断される。よってＳ２７に戻り、追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊはそのままの状態で、追加インジェクタ５４からの燃料噴射が継続される。そして、触媒４０通過後の排気ガス中の酸素濃度に応じた電流値ＮＩｐ１がリッチスパイク終了判定閾値ＴＨｒｓ未満となれば（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＮＯｘがすべて還元され、触媒４０はリフレッシュされたと判断され、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。
【００５１】
また、図４のＳ４０において、空燃比センサＡ／Ｆ出力Ｕａｆが、リッチＡ／Ｆ設定下限値ＴＨｒｉｃｈ以下となった場合（Ｓ４０：ＮＯ）、予め設定されＲＯＭ１１２に記憶された定数βが、噴射時間ＴＣＤＲの調整を行うための調整値Ｍ（初めてＳ４３またはＳ４５の処理が行われた場合には「１」が記憶されている。）から減算され（Ｍ−β）、その結果が新しい調整値Ｍとして記憶される（Ｓ４５）。一方で、Ｓ４１において、空燃比センサＡ／Ｆ出力Ｕａｆが、リッチＡ／Ｆ設定上限値ＴＨｌｅａｎ以上となった場合（Ｓ４１：ＮＯ）、予め設定されＲＯＭ１１２に記憶された定数αが、上記同様、調整値Ｍに加算され（Ｍ＋α）、その結果が新しい調整値Ｍとして記憶される（Ｓ４３）。
【００５２】
そして、Ｓ４３またはＳ４５の処理により値の変化した調整値Ｍは、予め設定されＲＯＭ１１２に記憶された調整値Ｍの上限値Ｍｍａｘおよび下限値Ｍｍｉｎのそれぞれと比較される（Ｓ４６）。まず調整値Ｍが上限値Ｍｍａｘと比較され、上限値Ｍｍａｘ未満であれば、さらに下限値Ｍｍｉｎと比較される。そして調整値Ｍが下限値Ｍｍｉｎより大きければ（Ｓ４６：ＹＥＳ）、調整値Ｍは正常な値の範囲内にあると判断され、Ｓ４３またはＳ４５で値の更新された調整値Ｍと噴射時間ＴＣＤＲとが乗じられる（Ｍ×ＴＣＤＲ）。この計算結果により更新された噴射時間ＴＣＤＲが、新しい噴射時間ＴＣＤＲとして記憶される（Ｓ４７）。噴射時間ＴＣＤＲが更新されたことに伴い、Ｓ２３と同様にｄｕｔｙ比算出関数ｆ（ＴＣＤＲ）に基づく計算が再度行われ、その計算結果が追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊとして記憶される（Ｓ４８）。ドライバ回路１６０から追加インジェクタ５４に供給される電力は追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊに従うため、この処理によって追加インジェクタ５４から噴射される燃料の噴射量が変更されることとなる。そしてＳ２７に戻り、それ以降の処理が継続される。
【００５３】
ところで、Ｓ４６において、調整値Ｍが上限値Ｍｍａｘ以上となった場合、または調整値Ｍが下限値Ｍｍｉｎ以下となった場合（Ｓ４６：ＮＯ）、追加インジェクタ５４の噴射量の調整に問題が発生したと判断され、ＥＣＵ９０に対して追加インジェクタ異常信号が出力される（Ｓ５０）。ＣＰＵ１１１から出力された追加インジェクタ異常信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。そして図４に示すように、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。
【００５４】
図３に示すＲｉｃｈ ｓｐｉｋｅ噴射処理（Ｓ２）が終了するとＳ５に進み、触媒４０通過後の排気ガスの空燃比がリッチの状態のままで、ＮＯｘセンサ制御回路１４０からの出力電流値ＮＩｐ１が０ｍＡ以下であるか否かを判定し、電流値ＮＩｐ１が０ｍＡ以下であればＳ５を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ５：ＮＯ）。電流値ＮＩｐ１が０ｍＡより大きくなって触媒４０通過後の排気ガスがリーンの状態となったと判断されると（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ１１３に記憶されるリーン時間カウンタＴｌｅａｎに「０」が設定されて初期化されるとともに、リーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント処理が開始される（Ｓ６）。
【００５５】
次に、ＮＯｘセンサ６０により検出される触媒４０通過後の排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた電流値に基づく、ＮＯｘセンサ制御回路１４０からの出力電流値ＮＩｐ２が、予めＲＯＭ１１２に記憶されたＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈと比較される（Ｓ７）。ＮＯｘの濃度が低く、出力電流値ＮＩｐ２がＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈ以下であるうちは（Ｓ７：ＮＯ）、触媒４０によってＮＯｘが吸蔵され、触媒４０より下流側でＮＯｘが検出されていない状態であることを示し、Ｓ７が繰り返されて待機が行われる。出力電流値ＮＩｐ２が、ＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈより大きくなると（Ｓ７：ＹＥＳ）、Ｓ９に進む。
【００５６】
Ｓ９では、ＲＡＭ１１３に記憶された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）として記憶されているデータを第１番目のリーン保持時間Ｔｌ（１）として記憶する処理が実行される。同様に、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）として記憶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）として記憶する処理が行われる。なお、この処理が実行される前に第１番目のリーン保持時間Ｔｌ（１）として記憶されていたデータは破棄される。
【００５７】
そしてこれらのデータ移行処理が完了すると、リーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント値が、第ｎ番目のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）として記憶される。すなわち、Ｓ６にてカウントが開始されたリーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント値が、最新のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）として記憶される。
【００５８】
このようにして、リーン保持時間、すなわち触媒４０のリフレッシュ後にＮＯｘの吸蔵が飽和状態となるまでの時間が、過去ｎ回分にわたって記憶される。ここで、ｎ回分のリーン保持時間の平均値と、最新のＣ回分のリーン保持時間の平均値とを求め比較すれば、リーン保持時間が短くなっていないか確認することができる。排気ガスには硫黄酸化物が含まれる場合があり、硫黄酸化物が触媒４０に吸着してＮＯｘの吸蔵を阻害すると、ＮＯｘの吸蔵量が低下してリーン保持時間が短くなってしまう。このとき、触媒４０に熱処理を施せば、硫黄酸化物を解離させ、触媒４０の劣化状態を回復させることができる。以下の処理では、この触媒４０に対する熱処理（ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理）を実行するか否か判断するための一連の処理が行われる。
【００５９】
まず、ＲＡＭ１１３に記憶されたｎ回分のリーン保持時間の平均値ＴｌＡ１の算出が行われる（Ｓ１０）。この処理では、以下の計算式に基づいてリーン保持時間平均値ＴｌＡ１が算出され、ＲＡＭ１１３の所定の記憶エリアに記憶される。
【００６０】
【数１】
【００６１】
さらに同様に、ｎ回分のリーン保持時間のうち、最新のＣ回分のリーン保持時間の平均値ＴｌＡ２の算出が行われる（Ｓ１１）。この処理では、以下の計算式に基づいてリーン保持時間平均値ＴｌＡ２が算出され、ＲＡＭ１１３の所定の記憶エリアに記憶される。
【００６２】
【数２】
なお、Ｃは、予め定められた整数値（例えば１０）であり、ｎよりも小さい値が設定されている。
【００６３】
そして、リーン保持時間平均値ＴｌＡ２が、リーン保持時間平均値ＴｌＡ１に予め定められた係数Ｋを乗じた値（ＴｌＡ１×Ｋ）よりも小さいか否かの判断が行われる（Ｓ１２）。この判定用の係数Ｋには、０より大きく１より小さい値（例えば０．８）が設定される。リーン保持時間平均値ＴｌＡ２が、リーン保持時間平均値ＴｌＡ１に係数Ｋを乗じた値以上である場合（Ｓ１２：ＮＯ）、リーン保持時間は短くなっていない、すなわち硫黄酸化物により触媒４０が劣化していないと判断されＳ１に戻る。
【００６４】
触媒４０によるＮＯｘの還元と吸蔵とが繰り返し行われると（Ｓ１〜Ｓ１２）、触媒４０は硫黄酸化物により次第に劣化していき、触媒４０によるＮＯｘの吸蔵量が減少することでリーン保持時間が短くなっていく。最新のＣ回分のリーン保持時間の平均値ＴｌＡ２が、過去ｎ回分のリーン保持時間平均値ＴｌＡ１に係数Ｋを乗じた値よりも小さくなると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３〜Ｓ１８の処理が実行され、触媒４０からの硫黄酸化物の解離が図られる。
【００６５】
まず、Ｓ１３では、ＥＣＵ９０に対し、触媒４０への熱処理（触媒４０の温度を硫黄酸化物の除去が可能な高温に制御する処理）を実行させるためのバーニング要求信号（ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ要求信号）が送信される（Ｓ１３）。ＣＰＵ１１１から出力されたバーニング要求信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。
【００６６】
ＥＣＵ９０は、バーニング要求信号を受信すると、エンジン２０の吸気側に設けられたインジェクタ（図示外）からの燃料噴射量を所定量増やし、燃料混合気における燃料の割合を増加させて空燃比をリッチ領域に制御することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０内に備えられた酸化触媒での反応によって排気ガス温度を上昇させて触媒４０を加熱させる。
【００６７】
次に、第２温度センサ５９により検出される触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が、触媒４０に吸着した硫黄酸化物を除去可能な温度としての触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２（例えば６００℃）よりも大きいか否かを判断する処理が行われる（Ｓ１５）。触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２以下であれば（Ｓ１５：ＮＯ）、触媒４０が十分に加熱されていないとしてＳ１５が繰り返されて待機が行われる。
【００６８】
そして触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２より大きくなると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ１１３に記憶されるバーニング時間カウンタＴｂｕｒｎに「０」が設定されて初期化されるとともに、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント処理が開始される（Ｓ１６）。
【００６９】
次のＳ１７では、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント値が、ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理を行う時間として予め定められたバーニング処理時間閾値Ｔｔｈより大きいか否か判断する処理が行われる（Ｓ１７）。バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント値が、バーニング処理時間閾値Ｔｔｈ以下であれば（Ｓ１７：ＮＯ）、触媒４０の劣化状態を回復させるのに十分な時間が経過していないとして、Ｓ１７が繰り返されて待機が行われる。
【００７０】
そしてバーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント値が、バーニング処理時間閾値Ｔｔｈより大きくなれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、触媒４０が十分に加熱され劣化状態を回復させるのに十分な時間が経過したとして判断される。これに伴い次のＳ１８で、ＥＣＵ９０に対し、バーニング終了信号（ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ終了信号）が送信される（Ｓ１８）。ＣＰＵ１１１から出力されたバーニング終了信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０は、バーニング終了信号を受信すると、エンジン２０の吸気側に設けられたインジェクタ（図示外）からの燃料噴射量を減らし、燃料混合気における燃料の割合を減少させて空燃比をリーン領域に制御することにより、エンジン２０でのリーン燃焼を再開させる。そしてＳ５に戻り、触媒４０によるＮＯｘの吸蔵と還元との各処理が繰り返し実行される（Ｓ１〜Ｓ１２）。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、通信回路１８０によるＥＣＵ９０との通信は、本実施の形態ではＣＡＮを用いたが、これに限らず任意の通信プロトコルを用いてもよい。また、本実施の形態では、触媒４０としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたが、ＮＯｘ選択還元触媒を用いてもよい。この場合、追加インジェクタ５４からは、燃料のかわりに尿素水やアンモニア等を噴射するようにすればよい。もっとも、各係数等についても、ＮＯｘ選択還元触媒にあわせて最適となる係数を設定すればよい。
【００７２】
また、センサ制御装置１００による故障診断の内容としては、本実施の形態で説明したもの以外にも様々な形態のものを設けてもよい。例えば、センサの断線や短絡等の診断や、センサ素子の異常の診断などを行ってもよい。
【００７３】
さらに、本実施の形態では、ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理を実行するにあたり、ＥＣＵにバーニング要求信号を送信し、ＥＣＵより吸気側のインジェクタの燃料噴射量を所定量増やすように制御したが、ＥＣＵを介さずに追加インジェクタ５４の燃料噴射量を増やすようにしてＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理を行うようにセンサ制御装置１００を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、微弱な電気信号を出力するセンサと、その駆動制御回路とを備えたセンサ制御装置に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】内燃機関１の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【図２】センサ制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。
【図３】触媒制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図４】触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。
【図５】触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１ 内燃機関
３０ 排気管
４０ 触媒
５４ 追加インジェクタ
５５ 全領域空燃比センサ
６０ センサ
９０ ＥＣＵ
１００ センサ制御装置
１１０ マイクロコンピュータ
１４０ ＮＯｘセンサ制御回路
１５０ 空燃比センサ制御回路
１６０ ドライバ回路
１８０ 通信回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に取り付けられる複数の排気用センサの駆動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】
自動車から排出される排気ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）以外に窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。近年、この有害な窒素酸化物を無害なガスに還元して排出する処理が行われている。例えば、エンジンから排出される排気ガスの排気通路の途中にＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）を排気通路に設置し、還元剤溶液としての尿素水を排気ガスに噴射してから上記触媒を通過させることで、ＮＯｘを二酸化炭素（ＣＯ２）や窒素（Ｎ２）などの無害なガスに還元するシステムが提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を設置し、ＮＯｘ排出量を低減するシステムも提案されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチとなったときに吸蔵したＮＯｘを還元して放出する特性を有する。この触媒を利用したシステムでは、リーン運転中に間欠的に空燃比がリッチとなるように排気ガスに対し燃料の噴射を行い、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵したＮＯｘを無害なガスに還元して排出する処理が行われる。
【０００４】
このようなシステムを搭載する内燃機関では、排気通路に設けられるＮＯｘ吸蔵還元触媒あるいはＮＯｘ選択還元触媒、ＤＰＦの周りに複数のセンサが取り付けられる。具体的には、全領域空燃比センサや温度センサ、圧力センサ等（これらの排気ガスに関する状態を検出するためのセンサを総称し、以下、「排気用センサ」という。）のうち少なくとも一つが、上記触媒の上流側や下流側に取り付けられる。また、上記触媒の下流側に排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサが取り付けられる。
【０００５】
これらの排気用センサやＮＯｘセンサは、空燃比制御や点火制御などエンジンの駆動に関する各種制御を司るエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）に接続され、制御される。ＥＣＵは通常、エンジンルーム付近など排気通路から離れた位置に設置され、排気用センサとは長い信号ケーブルを介して接続される。しかし排気用センサには、その特性上、検知した排気ガスの状態（例えば温度や特定ガスの濃度など）を微弱な電気信号としてしか出力できないものがあり、ノイズや信号ケーブルによる抵抗損失などの影響を受けると検知精度の低下を招く虞がある。そこで、このような排気用センサの駆動制御を司るセンサ制御装置を、ＥＣＵとは別途に設けつつ排気用センサの取り付け位置近傍に配置し、このセンサ制御装置をＥＣＵにより制御することは有効である（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３３９４８号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたシステムにおいて排気ガスに燃料を噴射する噴射装置や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたシステムにおいて排気ガスに尿素を噴射する噴射装置を駆動するための駆動回路には、上記排気用センサの駆動制御のための電流容量よりも大きな電流容量が通常必要である。そして、噴射装置の駆動回路をＥＣＵに設けた場合、ＥＣＵの大型化を招く虞があり、また、発熱量が増加する虞があるため、熱を放散するための構造を設ける必要性が生じた。また、上記したようにＥＣＵは排気通路から離れた位置に設置されるので、ＥＣＵと噴射装置とを電気的に接続する信号ケーブルには劣化や断線等の可能性が高くなる。このため、信号ケーブルには劣化、断線に伴う大電流のリークや電圧降下、発熱を防止するための仕様が必要となり、コストを低減することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、検知した排気ガスの状態を微弱な電気信号として出力するセンサや、駆動に大きな電流容量を必要とするデバイス等の駆動を、一つの制御装置として統合して制御することができるセンサ制御装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のセンサ制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒の位置より排気ガスの流路方向下流側に設けられ、前記排気通路を流通される排気ガスの状態を検知し、検知結果を最大電流値が１ｍＡ以下または最大電圧値が１００ｍＶ以下である電気信号として出力する微弱信号出力センサと、前記微弱信号出力センサに接続され、前記微弱信号出力センサの駆動を制御すると共に、前記微弱信号出力センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を出力する微弱信号出力センサ駆動制御回路と、前記排気通路中の前記触媒の位置またはその位置よりも排気ガスの流路方向上流側に設けられ、前記触媒による排気ガスの浄化を補助するための浄化液を前記排気通路内に噴射する触媒浄化液噴射装置に接続され、受信した駆動信号に基づいて前記触媒浄化液噴射装置の駆動を制御する触媒浄化液噴射装置駆動制御回路と、前記微弱信号出力センサ駆動制御回路から受信したセンサ信号に基づいて、前記触媒浄化液噴射装置駆動制御回路に前記触媒浄化液噴射装置を駆動させるための前記駆動信号を出力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に接続され、双方向シリアル通信によって前記内燃機関を制御するエンジン制御装置との通信を行う通信回路とを備えている。
【０００９】
また、請求項２に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記微弱信号出力センサに加えて、前記触媒の周りに取り付けられる少なくとも１つ以上の排気用センサと、前記排気用センサに対応して設けられ、前記排気用センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を前記マイクロコンピュータに出力する排気用センサ駆動制御回路とを備えている。
【００１０】
また、請求項３に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、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１ｍＡ以下となるＮＯｘセンサであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記マイクロコンピュータは、前記触媒浄化液噴射装置の駆動に異常が発生しているか否かを判断する異常判断手段を備え、前記異常判断手段により異常が発生していると判断されたときに、前記通信回路を用いて前記エンジン制御装置に異常信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、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、前記センサ制御装置が前記内燃機関に設置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明のセンサ制御装置では、排気ガスの状態に関する検知結果を最大電流値が１ｍＡ以下または最大電圧値が１００ｍＶ以下である電気信号として出力する微弱信号出力センサと、触媒浄化液噴射装置とのそれぞれの駆動制御回路である微弱信号出力センサ駆動制御回路と触媒浄化液噴射装置駆動制御回路とを備え、エンジン制御装置とは双方向シリアル通信によって通信を行うので、エンジン制御装置とセンサ制御装置との間の距離を離してそれぞれを配置させることができる。すなわち、微弱信号出力センサと微弱信号出力センサ駆動制御回路とを近づけて配置させることができるので、両者間を電気的に接続する信号ケーブルを全体的に短めに設定することができ、ノイズや信号ケーブルの抵抗損失などの影響で排気ガスの状態に関する検知精度の低下を招く虞がない。同様に、触媒浄化液噴射装置と触媒浄化液噴射装置駆動制御回路とを近づけて配置させることができるので、両者間の距離を離して配置させた場合のように、信号ケーブルの引き回しに伴う劣化や断線等の虞を低減することができる。
【００１４】
そして、エンジン制御装置とは独立して、微弱信号出力センサ駆動制御回路と触媒浄化液噴射装置駆動制御回路とを一体に組み込んでセンサ制御装置を構成することで、エンジン制御装置の大型化や構造の複雑化を招くのを防ぐことができる。また、センサ制御装置とエンジン制御装置との間の通信を双方向シリアル通信によって行うので、両者間の通信精度の低下を防止することができる。さらに、シリアル通信であるので、信号ケーブルを構成する信号線の本数を減らすことができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１に係る発明の構成に加え、少なくとも１つ以上の排気用センサと、その排気用センサを駆動するための排気用センサ駆動制御回路とを備えている。このため、微弱信号出力センサに加え排気用センサについてもエンジン制御装置により駆動制御を行う必要がなく、エンジン制御装置の処理負荷を低減することができる。また、排気用センサも微弱信号出力センサの設置位置に近い位置に配置されるため、排気用センサ駆動制御回路を排気用センサに近づけて配置させることができる。これにより、両者間を電気的に接続する信号ケーブルを全体的に短めに設定することができ、ノイズや信号ケーブルの抵抗損失などの影響で排気ガスの状態に関する検知精度の低下を招く虞がない。
【００１６】
また、請求項３に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１または２に係る発明の構成に加え、出力される電気信号の最大電流値が１ｍＡ以下のＮＯｘセンサを微弱信号出力センサとして特定したものである。このようにＮＯｘセンサの出力する電気信号の電流値は非常に小さいため、本発明の排気ガス浄化装置をＮＯｘセンサの近傍に配置すれば、その電気信号の流れる信号ケーブルを短くすることができる。これにより、ノイズや信号ケーブルの抵抗損失などの影響でＮＯｘセンサの検知精度の低下を招く虞がない。
【００１７】
また、請求項４に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の構成に加え、異常判断手段により触媒浄化液噴射装置の駆動に異常が発生しているか否かを判断し、異常発生時には通信回路を用いてエンジン制御装置に異常信号を出力する。センサ制御装置がこうした異常判断手段を備えることにより、触媒浄化液噴射装置の故障診断のために外部装置やセンサ等を設ける必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。また、エンジン制御装置自身が触媒浄化液噴射装置の故障診断処理を行う必要がなく、エンジン制御装置の処理負荷を低減することもできる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明のセンサ制御装置では、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の効果に加え、センサ制御装置に対して微弱信号出力センサが出力する電気信号は、その値が非常に小さく、ノイズ等の影響を受けやすいが、エンジン制御装置とセンサ制御装置との間は双方向シリアル通信によって通信が行われるため、両者間の距離が長くても信号の通信精度の高い通信を行うことができる。これにより、微弱信号出力センサと微弱信号出力センサ駆動制御回路との間の距離に対し、センサ制御装置とエンジン制御装置との間の距離が長くなるような関係を保った状態で三者の配置位置を決定すれば、信号の通信精度を維持したままで配置位置の自由度を高めることができるとともに、微弱信号出力センサの出力におけるノイズ等の影響を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化したセンサ制御装置を備える排気ガス浄化制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、排気ガス浄化制御装置の一例としてのＮＯｘセンサ６０、追加インジェクタ５４およびセンサ制御装置１００を備えた内燃機関１の排気系周りの概略的な構成について説明する。図１は、内燃機関１の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【００２０】
図１に示す内燃機関１は、ピストン２１やシリンダ２２を備え自動車を駆動するためのエンジン２０と、エンジン２０から排出される排気ガスを車外に放出するための排気管３０と、排気管３０の経路上に設けられた触媒４０と、触媒４０の周囲に設けられた排気用センサを駆動制御するセンサ制御装置１００と、双方向シリアル通信によりセンサ制御装置１００と通信を行うＥＣＵ（エンジン制御装置）９０とを備えている。なお、内燃機関１は、ＥＣＵ９０からの指令に基づき空燃比を所定のリーン領域（例えば、Ａ／Ｆ＝２２）で制御し、エンジン２０にてリーン燃焼を実現する構成となっている。
【００２１】
排気管３０の経路上に設けられた触媒４０は、本実施の形態ではＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘを還元して放出する特性を有する。図示しないが、触媒４０は、酸化触媒および排気ガス中の煤を除去するためＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、微粒子除去フィルタ）を備えている。なお、排気管３０が、本発明における「排気通路」に相当する。
【００２２】
次に内燃機関１は、排気用センサとして全領域空燃比センサ５５、第１温度センサ５６、第２温度センサ５９、第１圧力センサ５２および後述する第２圧力センサ５８を備えている。また、排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を検出し、微弱な信号を出力する微弱信号出力センサとして、ＮＯｘセンサ６０も備えている。これら各排気用センサ等は、それぞれ個別に設けられるアナログ形式の信号ケーブルを介し、センサ制御装置１００に接続されている。
【００２３】
全領域空燃比センサ５５は、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって検出するためのセンサであり、その酸素濃度に応じて変化する電流値をセンサ制御装置１００に対し出力する。排気管３０の経路上において、全領域空燃比センサ５５は触媒４０よりも上流側で、エンジン２０（燃焼室）に近い位置に設けられている。
【００２４】
第１温度センサ５６および第２温度センサ５９は、触媒４０の活性温度を管理したり、ＤＰＦに蓄積された煤の焼却除去（リフレッシュ）を行う際に排気ガスの温度を管理したりするためのセンサである。それぞれ、検出した排気ガスの温度に応じて抵抗値が変化し、その抵抗値がセンサ制御装置１００にて検出される。第１温度センサ５６および第２温度センサ５９は、排気管３０の経路上において触媒４０を間に挟むように、その上流側および下流側にそれぞれ設けられている。
【００２５】
また、触媒４０を跨ぐように排気管３０の上流側と下流側とを接続するバイパス５７の通路上には、第２圧力センサ５８が設けられている。第２圧力センサ５８は、排気管３０の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出し、センサ制御装置１００に対して出力する。この第２圧力センサ５８の検出結果に基づいて、ＤＰＦの目詰まりの判定や、ＤＰＦの故障検知が行われる。
【００２６】
次に、排気管３０の経路上で触媒４０の下流側に設けられたＮＯｘセンサ６０は、触媒４０を通過した排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を検出するためのセンサである。ＮＯｘセンサ６０は、排気ガス中の酸素濃度に応じて変化する電流値と、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて変化する電流値との２種類の電流値をセンサ制御装置１００に対して出力する。なお、ＮＯｘセンサ６０および後述するＮＯｘセンサ制御回路１４０は、公知の構成を採用したものであれば良く、具体的には特開平１１−３０４７５８号公報にて開示された構造を採用することができるため、これ以上の詳細な説明は省略する。このＮＯｘセンサ６０により検出されるＮＯｘ濃度は、一般に数１０〜数１００ｐｐｍであり、それに相当する電流値は、その大きさが０．１〜数１００（μＡ）の微弱な電流である。なお、ＮＯｘセンサ６０が、本発明における「微弱信号出力センサ」に相当する。
【００２７】
また、内燃機関１は、排気ガスに対し触媒４０の浄化を促す浄化液としての燃料を噴射するための追加インジェクタ５４を備えている。追加インジェクタ５４は排気管３０内を通過する排気ガスに燃料を噴射して空燃比をリッチにするために設けられ、全領域空燃比センサ５５よりも排気管３０の上流側にて、排気管３０内に噴射口を向けて配置されている。この追加インジェクタ５４もセンサ制御装置１００に電気的に接続されており、駆動のための駆動電圧が印加されている。また追加インジェクタ５４には、噴射する燃料を燃料タンク（図示外）から供給するための燃料供給管５３が接続されている。この燃料供給管５３にはセンサ制御装置１００に電気的に接続された制御バルブ５１が設けられており、センサ制御装置１００により開閉の制御が行われている。なお、追加インジェクタ５４が、本発明における「触媒浄化液噴射装置」に相当する。
【００２８】
さらに、燃料供給管５３の制御バルブ５１と追加インジェクタ５４との間には、第１圧力センサ５２が設けられている。第１圧力センサ５２は、追加インジェクタ５４に供給される燃料の圧力を検出し、その圧力に応じた電圧値をセンサ制御装置１００に対し出力する。
【００２９】
このような内燃機関１において、ＮＯｘセンサ６０のような微弱な電気信号を出力する微弱信号出力センサとセンサ制御装置１００とを接続する信号ケーブルは、抵抗損失やノイズなどの影響による検知精度の低下を防止するためにも２メートル以下であることが望ましい。このため本実施の形態では、触媒４０の配置位置から半径１メートル以内にセンサ制御装置１００が配置されている。
【００３０】
一方で、ＥＣＵ９０は、通常、自動車のエンジンルーム付近などに配置されている。このため、センサ制御装置１００とＥＣＵ９０との間の距離は、排気用センサとセンサ制御装置１００との間の距離よりも長い。こうしたことから両者間での信号のやり取りを確実に行えるように、センサ制御装置１００とＥＣＵ９０とは、双方向シリアル通信ケーブル２１０によって電気的に接続されている。本実施の形態では、その通信プロトコルとして、ＩＳＯ１１８９８として規格化されている国際標準プロトコルのＣＡＮ（Controller Area Network）を用いている。
【００３１】
次に、図２を参照し、センサ制御装置１００の内部構成について説明する。図２は、センサ制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。
【００３２】
図２に示すように、センサ制御装置１００は、図示しないケーシング内に、センサ制御装置１００の制御を司るＣＰＵ１１１と、各種のデータを一時的に記憶するＲＡＭ１１３と、後述する触媒浄化プログラムや、触媒浄化プログラムで使用される変数の初期値やしきい値等が記憶されたＲＯＭ１１２とを有するマイクロコンピュータ１１０を備えている。
【００３３】
なお、マイクロコンピュータ１１０のＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２およびＲＡＭ１１３は公知の構成からなるものである。ＲＯＭ１１２には図示外の各種記憶エリアが設けられており、後述する触媒浄化プログラムや、触媒浄化プログラムで使用される各種係数、計算式等が所定の記憶エリアに記憶されている。同様に、ＲＡＭ１１３にも図示外の各種記憶エリアが設けられており、触媒浄化プログラムの実行時には、触媒プログラムや、触媒プログラムで使用される各種変数、タイマカウント値等が一時的に所定の記憶エリアに記憶される。
【００３４】
また、センサ制御装置１００には、上記したＮＯｘセンサ６０、各排気用センサや追加インジェクタ５４等の制御をそれぞれ行う制御回路が設けられ、各々マイクロコンピュータ１１０に接続されている。具体的には、温度センサ入力回路１２０、圧力センサ入力回路１３０、ＮＯｘセンサ制御回路１４０、空燃比センサ制御回路１５０、ドライバ回路１６０，１７０が設けられ、それぞれに対応する排気用センサや追加インジェクタ５４等が接続されている。また、センサ制御装置１００には通信回路１８０が設けられている。さらにセンサ制御装置１００には、外部の電源２００から供給される電圧を、上記マイクロコンピュータ１１０や各回路で使用する電位に降圧させるための電源回路１９０が設けられている。そしてドライバ回路１６０，１７０には電源２００から電圧（電位ＶＢＡＴ）が供給されている。なお、上記各排気用センサそれぞれの制御を行う制御回路、具体的には、温度センサ入力回路１２０、圧力センサ入力回路１３０、空燃比センサ制御回路１５０が、本発明における「排気用センサ駆動制御回路」に相当する。
【００３５】
温度センサ入力回路１２０は、第１，第２温度センサ５６，５９の抵抗値に基づいて、それぞれのセンサで検出された排気ガスの温度に応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。圧力センサ入力回路１３０は、第１，第２圧力センサ５２，５８が出力する電圧値に基づいて、第１圧力センサ５２で検出された噴射燃料圧力に応じたセンサ信号や、第２圧力センサ５８で検出された排気管３０における触媒４０の上流と下流との差圧に応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。なお、第１，第２温度センサ５６，５９および第１，第２圧力センサ５２，５８の信号線のうち一方は、それぞれグランドに接地されている。
【００３６】
ＮＯｘセンサ制御回路１４０は、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づきＮＯｘセンサ６０の制御を行い、ＮＯｘセンサ６０の出力する電流値に基づいて、排気ガス中の酸素濃度と、ＮＯｘ濃度とのそれぞれに応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。空燃比センサ制御回路１５０は、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づき全領域空燃比センサ５５の制御を行い、全領域空燃比センサ５５の出力する電流値に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ信号をマイクロコンピュータ１１０に送信する。なお、ＮＯｘセンサ制御回路１４０が、本発明における「微弱信号出力センサ駆動制御回路」に相当する。
【００３７】
ドライバ回路１７０は、電源２００から電圧ＶＢＡＴが供給され、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づき制御バルブ５１に印加する電圧を制御することで、制御バルブ５１の開閉制御を行っている。なお、制御バルブ５１は、グランドに接地されている。また、ドライバ回路１６０は、電源２００から電圧ＶＢＡＴが追加インジェクタ５４を介して供給され、マイクロコンピュータ１１０の指示に基づき追加インジェクタ５４に印加する電圧を制御することで、追加インジェクタ５４の噴射制御を行っている。このドライバ回路１６０には、グランドに接地された電流検知回路１６１が接続されている。電流検知回路１６１は、後述する触媒浄化プログラムにおいて、ドライバ回路１６０による追加インジェクタ５４の制御の際の電流値のモニタリングを行っている。そして異常時には、マイクロコンピュータ１１０に対し異常信号を出力しており、これによりセンサ制御装置１００は、故障診断（ＯＢＤ：On Board Diagnostics）を行うことができる。なお、ドライバ回路１６０が、本発明における「触媒浄化液噴射装置駆動制御回路」に相当する。
【００３８】
通信回路１８０は、双方向シリアル通信ケーブル２１０を介し、ＥＣＵ９０（図１参照）と双方向通信を行うための回路である。通信回路１８０は、前述したようにプロトコルＣＡＮを用い、ＥＣＵ９０に対して各種情報を含む信号を送信するとともに、ＥＣＵ９０から各種情報を含む信号を受信可能に構成されている。
【００３９】
このような構成のセンサ制御装置１００において実行される制御プログラムのうち、排気ガスを浄化するための触媒４０の状態を検知して触媒４０をリフレッシュするための触媒浄化プログラムについて、以下、図３〜図５を参照して説明する。図３は、触媒制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図４は、触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。図５は、触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。以下、フローチャートの各ステップを「Ｓ」と略記する。
【００４０】
なお、マイクロコンピュータ１１０では、触媒浄化プログラムが実行される前に、ＲＡＭ１１３の所定の記憶エリアにｎ個（例えば５００個）のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）を記憶するための処理が実行される。リーン保持時間Ｔｌ（ｎ）は、希薄空燃比状態において、触媒４０がリフレッシュ直後からＮＯｘ吸蔵飽和状態となるまでの継続時間に相当するものであり、触媒４０の劣化状態を判定する際の判定指標となる。
【００４１】
内燃機関１の触媒４０は、排気ガスの空燃比がリーン状態のときにＮＯｘを吸蔵する。本実施の形態の触媒浄化プログラムは、この触媒４０のＮＯｘの吸蔵が飽和状態となったら、排気ガス中に燃料を噴射して空燃比をリッチ状態とすることでＮＯｘを還元して放出させることで、触媒４０をリフレッシュする一連の処理を行う。
【００４２】
図３に示す触媒浄化プログラムが実行されると、まず、第２温度センサ５９により検出される触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が、触媒活性温度Ｔｅｔｈ１（例えば１５０℃）よりも大きいか否かを判断する処理が行われる（Ｓ１）。触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒活性温度Ｔｅｔｈ１以下であるうちは、Ｓ１を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ１：ＮＯ）。そして、触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒活性温度Ｔｅｔｈ１より大きくなることで、触媒４０が活性状態、すなわちＮＯｘを吸蔵還元可能な状態と判断され（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ２に進む。
【００４３】
次に、排気ガスの空燃比がリッチとなるように制御するための燃料噴射処理（Ｒｉｃｈ ｓｐｉｋｅ噴射処理）のサブルーチンが実行される（Ｓ２）。図４，図５に示すように、Ｒｉｃｈ ｓｐｉｋｅ噴射処理では、まず、ＥＣＵ９０に対し、ＣＤＲ（ＥＣＵ９０側で設定される燃料の狙い噴射量）値の要求が行われる（Ｓ２０）。ＣＰＵ１１１から出力されたＣＤＲ値要求信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０は、ＣＤＲ要求信号を受信すると、センサ制御装置１００に対してＣＤＲ値を送信する。
【００４４】
センサ制御装置１００では、ＣＤＲ値をまだ受信しないうちはＳ２０に戻り、ＥＣＵ９０に対し繰り返し継続してＣＤＲ値の要求が行われる（Ｓ２１：ＮＯ，Ｓ２０）。そしてＥＣＵ９０からＣＤＲ値を受信すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、このＣＤＲ値に予め定められた係数Ｌが乗じられ、さらに第１圧力センサ５２により検出した燃料供給管５３内の燃料圧としての噴射ライン圧力センサ出力Ｐｉｎｊに対応して予め定められた関数ｇ（Ｐｉｎｊ）で除した値（Ｌ×ＣＤＲ／ｇ（Ｐｉｎｊ））の算出が行われる。この算出結果は、追加インジェクタ５４による燃料の噴射時間ＴＣＤＲとしてＲＡＭ１１３に記憶され、また、後述する噴射時間ＴＣＤＲの調整を行うための調整値Ｍとして「１」が記憶される（Ｓ２２）。そしてＲＯＭ１１２に記憶されているｄｕｔｙ比算出関数ｆ（ＴＣＤＲ）に基づく計算が行われ、その計算結果が追加インジェクタ５４の駆動電力を決定するための追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊとして記憶される（Ｓ２３）。
【００４５】
次に、ドライバ回路１７０より制御バルブ５１に駆動電圧が印加されてバルブが開放され、追加インジェクタ５４に燃料圧がかかるようになる（Ｓ２５）。そしてドライバ回路１６０より追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊに基づく追加インジェクタ５４への電力供給が行われることで追加インジェクタ５４の駆動が開始され（Ｓ２６）、排気ガスに対する燃料の噴射が行われる。
【００４６】
次いで、ＥＣＵ９０よりＳｈｕｔ−ｏｆｆ（駆動停止）信号を受信しているか確認が行われる（Ｓ２７）。Ｓｈｕｔ−ｏｆｆ信号を受信していれば（Ｓ２７：ＹＥＳ）、追加インジェクタ５４への電力供給が中止されて駆動が停止されるとともに（Ｓ５１）、制御バルブ５１の駆動によりバルブが閉鎖され（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。
【００４７】
Ｓｈｕｔ−ｏｆｆ信号を受信していなければ（Ｓ２７：ＮＯ）、図５に示すＳ３０〜Ｓ３３の判断処理により、電流検知回路１６１にてドライバ回路１６０の異常診断が行われる。まずＳ３０において、追加インジェクタドライバ駆動信号電圧Ｖｉｎｊ（追加インジェクタ５４に印加される電圧）がＨｉｇｈレベルとなるタイミングまでＳ３０を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ３０：ＮＯ）。追加インジェクタドライバ駆動信号電圧ＶｉｎｊがＨｉｇｈレベルとなると（Ｓ３０：ＹＥＳ）、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊ（追加インジェクタ５４に流れる電流）と、ＲＯＭ１１２に記憶された追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｈｉｇｈとが比較される（Ｓ３１）。追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｈｉｇｈ以下である場合（Ｓ３１：ＮＯ）、Ｈｉｇｈレベル時の電流に異常があるとして、ＥＣＵ９０に対して追加インジェクタ配線異常信号が出力される（Ｓ３５）。ＣＰＵ１１１から出力された追加インジェクタ配線異常信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。そして図４に示すように、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。一方、図５に示すように、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｈｉｇｈより大きければ（Ｓ３１：ＹＥＳ）、Ｈｉｇｈレベル時の電流に問題はないとしてＳ３２に進む。
【００４８】
Ｓ３２では、追加インジェクタドライバ駆動信号電圧ＶｉｎｊがＬｏｗレベルとなるタイミングまでＳ３２を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ３２：ＮＯ）。追加インジェクタドライバ駆動信号電圧ＶｉｎｊがＬｏｗレベルとなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊと、ＲＯＭ１１２に記憶された追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｌｏｗとが比較される（Ｓ３３）。追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｌｏｗ以上である場合（Ｓ３３：ＮＯ）、Ｌｏｗレベル時の電流に異常があるとして、上記同様、ＥＣＵ９０に対して追加インジェクタ配線異常信号が出力される（Ｓ３５）。ＣＰＵ１１１から出力された追加インジェクタ配線異常信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。そして図４に示すように、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。一方、図５に示すように、追加インジェクタ駆動電流Ｉｉｎｊが追加インジェクタ配線異常判定閾値ＴＨｌｏｗ未満であれば（Ｓ３３：ＹＥＳ）、Ｌｏｗレベル時の電流に問題はないとして、図４に示すＳ４０に進む。なお、上記Ｓ３０〜Ｓ３３の各判断手段が、本発明における「異常判断手段」に相当する。
【００４９】
図４のＳ４０〜Ｓ５０の処理では、追加インジェクタ５４から噴射される燃料の噴射量の調整（加減）が行われる。まず、全領域空燃比センサ５５により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じた電流値に基づく、空燃比センサ制御回路１５０からの出力（空燃比センサＡ／Ｆ出力）Ｕａｆが、ＲＯＭ１１２に記憶されたリッチＡ／Ｆ設定下限値ＴＨｒｉｃｈ（例えば１０）と比較される（Ｓ４０）。空燃比センサＡ／Ｆ出力ＵａｆがリッチＡ／Ｆ設定下限値ＴＨｒｉｃｈより大きければ（Ｓ４０：ＹＥＳ）、次いで、ＲＯＭ１１２に記憶されたリッチＡ／Ｆ設定上限値ＴＨｌｅａｎ（例えば１３．５）と比較される（Ｓ４１）。空燃比センサＡ／Ｆ出力ＵａｆがリッチＡ／Ｆ設定上限値ＴＨｌｅａｎより小さければ（Ｓ４０：ＹＥＳ）、排気ガス中の酸素濃度が正常範囲内にあるとしてＳ４２に進む。
【００５０】
Ｓ４２では、ＮＯｘセンサ６０により検出される触媒４０通過後の排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電流値ＮＩｐ１が、リッチスパイク終了判定閾値ＴＨｒｓ未満であるか否かが確認される（Ｓ４２）。電流値ＮＩｐ１がリッチスパイク終了判定閾値ＴＨｒｓ以上である場合（Ｓ４２：ＮＯ）、触媒４０に吸蔵されたＮＯｘの還元にリッチ分の燃料が利用されている状態であり、ＮＯｘがすべて還元されていない（触媒４０がリフレッシュされていない）と判断される。よってＳ２７に戻り、追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊはそのままの状態で、追加インジェクタ５４からの燃料噴射が継続される。そして、触媒４０通過後の排気ガス中の酸素濃度に応じた電流値ＮＩｐ１がリッチスパイク終了判定閾値ＴＨｒｓ未満となれば（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＮＯｘがすべて還元され、触媒４０はリフレッシュされたと判断され、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。
【００５１】
また、図４のＳ４０において、空燃比センサＡ／Ｆ出力Ｕａｆが、リッチＡ／Ｆ設定下限値ＴＨｒｉｃｈ以下となった場合（Ｓ４０：ＮＯ）、予め設定されＲＯＭ１１２に記憶された定数βが、噴射時間ＴＣＤＲの調整を行うための調整値Ｍ（初めてＳ４３またはＳ４５の処理が行われた場合には「１」が記憶されている。）から減算され（Ｍ−β）、その結果が新しい調整値Ｍとして記憶される（Ｓ４５）。一方で、Ｓ４１において、空燃比センサＡ／Ｆ出力Ｕａｆが、リッチＡ／Ｆ設定上限値ＴＨｌｅａｎ以上となった場合（Ｓ４１：ＮＯ）、予め設定されＲＯＭ１１２に記憶された定数αが、上記同様、調整値Ｍに加算され（Ｍ＋α）、その結果が新しい調整値Ｍとして記憶される（Ｓ４３）。
【００５２】
そして、Ｓ４３またはＳ４５の処理により値の変化した調整値Ｍは、予め設定されＲＯＭ１１２に記憶された調整値Ｍの上限値Ｍｍａｘおよび下限値Ｍｍｉｎのそれぞれと比較される（Ｓ４６）。まず調整値Ｍが上限値Ｍｍａｘと比較され、上限値Ｍｍａｘ未満であれば、さらに下限値Ｍｍｉｎと比較される。そして調整値Ｍが下限値Ｍｍｉｎより大きければ（Ｓ４６：ＹＥＳ）、調整値Ｍは正常な値の範囲内にあると判断され、Ｓ４３またはＳ４５で値の更新された調整値Ｍと噴射時間ＴＣＤＲとが乗じられる（Ｍ×ＴＣＤＲ）。この計算結果により更新された噴射時間ＴＣＤＲが、新しい噴射時間ＴＣＤＲとして記憶される（Ｓ４７）。噴射時間ＴＣＤＲが更新されたことに伴い、Ｓ２３と同様にｄｕｔｙ比算出関数ｆ（ＴＣＤＲ）に基づく計算が再度行われ、その計算結果が追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊとして記憶される（Ｓ４８）。ドライバ回路１６０から追加インジェクタ５４に供給される電力は追加インジェクタ駆動ｄｕｔｙ比Ｄｉｎｊに従うため、この処理によって追加インジェクタ５４から噴射される燃料の噴射量が変更されることとなる。そしてＳ２７に戻り、それ以降の処理が継続される。
【００５３】
ところで、Ｓ４６において、調整値Ｍが上限値Ｍｍａｘ以上となった場合、または調整値Ｍが下限値Ｍｍｉｎ以下となった場合（Ｓ４６：ＮＯ）、追加インジェクタ５４の噴射量の調整に問題が発生したと判断され、ＥＣＵ９０に対して追加インジェクタ異常信号が出力される（Ｓ５０）。ＣＰＵ１１１から出力された追加インジェクタ異常信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。そして図４に示すように、追加インジェクタ５４の駆動停止と（Ｓ５１）、制御バルブ５１の閉鎖とが行われ（Ｓ５２）、図３のメインルーチンに戻る。
【００５４】
図３に示すＲｉｃｈ ｓｐｉｋｅ噴射処理（Ｓ２）が終了するとＳ５に進み、触媒４０通過後の排気ガスの空燃比がリッチの状態のままで、ＮＯｘセンサ制御回路１４０からの出力電流値ＮＩｐ１が０ｍＡ以下であるか否かを判定し、電流値ＮＩｐ１が０ｍＡ以下であればＳ５を繰り返すことで待機が行われる（Ｓ５：ＮＯ）。電流値ＮＩｐ１が０ｍＡより大きくなって触媒４０通過後の排気ガスがリーンの状態となったと判断されると（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ１１３に記憶されるリーン時間カウンタＴｌｅａｎに「０」が設定されて初期化されるとともに、リーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント処理が開始される（Ｓ６）。
【００５５】
次に、ＮＯｘセンサ６０により検出される触媒４０通過後の排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた電流値に基づく、ＮＯｘセンサ制御回路１４０からの出力電流値ＮＩｐ２が、予めＲＯＭ１１２に記憶されたＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈと比較される（Ｓ７）。ＮＯｘの濃度が低く、出力電流値ＮＩｐ２がＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈ以下であるうちは（Ｓ７：ＮＯ）、触媒４０によってＮＯｘが吸蔵され、触媒４０より下流側でＮＯｘが検出されていない状態であることを示し、Ｓ７が繰り返されて待機が行われる。出力電流値ＮＩｐ２が、ＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈより大きくなると（Ｓ７：ＹＥＳ）、Ｓ９に進む。
【００５６】
Ｓ９では、ＲＡＭ１１３に記憶された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）として記憶されているデータを第１番目のリーン保持時間Ｔｌ（１）として記憶する処理が実行される。同様に、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）として記憶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）として記憶する処理が行われる。なお、この処理が実行される前に第１番目のリーン保持時間Ｔｌ（１）として記憶されていたデータは破棄される。
【００５７】
そしてこれらのデータ移行処理が完了すると、リーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント値が、第ｎ番目のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）として記憶される。すなわち、Ｓ６にてカウントが開始されたリーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント値が、最新のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）として記憶される。
【００５８】
このようにして、リーン保持時間、すなわち触媒４０のリフレッシュ後にＮＯｘの吸蔵が飽和状態となるまでの時間が、過去ｎ回分にわたって記憶される。ここで、ｎ回分のリーン保持時間の平均値と、最新のＣ回分のリーン保持時間の平均値とを求め比較すれば、リーン保持時間が短くなっていないか確認することができる。排気ガスには硫黄酸化物が含まれる場合があり、硫黄酸化物が触媒４０に吸着してＮＯｘの吸蔵を阻害すると、ＮＯｘの吸蔵量が低下してリーン保持時間が短くなってしまう。このとき、触媒４０に熱処理を施せば、硫黄酸化物を解離させ、触媒４０の劣化状態を回復させることができる。以下の処理では、この触媒４０に対する熱処理（ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理）を実行するか否か判断するための一連の処理が行われる。
【００５９】
まず、ＲＡＭ１１３に記憶されたｎ回分のリーン保持時間の平均値ＴｌＡ１の算出が行われる（Ｓ１０）。この処理では、以下の計算式に基づいてリーン保持時間平均値ＴｌＡ１が算出され、ＲＡＭ１１３の所定の記憶エリアに記憶される。
【００６０】
【数１】
【００６１】
さらに同様に、ｎ回分のリーン保持時間のうち、最新のＣ回分のリーン保持時間の平均値ＴｌＡ２の算出が行われる（Ｓ１１）。この処理では、以下の計算式に基づいてリーン保持時間平均値ＴｌＡ２が算出され、ＲＡＭ１１３の所定の記憶エリアに記憶される。
【００６２】
【数２】
なお、Ｃは、予め定められた整数値（例えば１０）であり、ｎよりも小さい値が設定されている。
【００６３】
そして、リーン保持時間平均値ＴｌＡ２が、リーン保持時間平均値ＴｌＡ１に予め定められた係数Ｋを乗じた値（ＴｌＡ１×Ｋ）よりも小さいか否かの判断が行われる（Ｓ１２）。この判定用の係数Ｋには、０より大きく１より小さい値（例えば０．８）が設定される。リーン保持時間平均値ＴｌＡ２が、リーン保持時間平均値ＴｌＡ１に係数Ｋを乗じた値以上である場合（Ｓ１２：ＮＯ）、リーン保持時間は短くなっていない、すなわち硫黄酸化物により触媒４０が劣化していないと判断されＳ１に戻る。
【００６４】
触媒４０によるＮＯｘの還元と吸蔵とが繰り返し行われると（Ｓ１〜Ｓ１２）、触媒４０は硫黄酸化物により次第に劣化していき、触媒４０によるＮＯｘの吸蔵量が減少することでリーン保持時間が短くなっていく。最新のＣ回分のリーン保持時間の平均値ＴｌＡ２が、過去ｎ回分のリーン保持時間平均値ＴｌＡ１に係数Ｋを乗じた値よりも小さくなると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３〜Ｓ１８の処理が実行され、触媒４０からの硫黄酸化物の解離が図られる。
【００６５】
まず、Ｓ１３では、ＥＣＵ９０に対し、触媒４０への熱処理（触媒４０の温度を硫黄酸化物の除去が可能な高温に制御する処理）を実行させるためのバーニング要求信号（ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ要求信号）が送信される（Ｓ１３）。ＣＰＵ１１１から出力されたバーニング要求信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。
【００６６】
ＥＣＵ９０は、バーニング要求信号を受信すると、エンジン２０の吸気側に設けられたインジェクタ（図示外）からの燃料噴射量を所定量増やし、燃料混合気における燃料の割合を増加させて空燃比をリッチ領域に制御することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０内に備えられた酸化触媒での反応によって排気ガス温度を上昇させて触媒４０を加熱させる。
【００６７】
次に、第２温度センサ５９により検出される触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が、触媒４０に吸着した硫黄酸化物を除去可能な温度としての触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２（例えば６００℃）よりも大きいか否かを判断する処理が行われる（Ｓ１５）。触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２以下であれば（Ｓ１５：ＮＯ）、触媒４０が十分に加熱されていないとしてＳ１５が繰り返されて待機が行われる。
【００６８】
そして触媒下流側排気ガス温度Ｔｅ２が触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２より大きくなると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ１１３に記憶されるバーニング時間カウンタＴｂｕｒｎに「０」が設定されて初期化されるとともに、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント処理が開始される（Ｓ１６）。
【００６９】
次のＳ１７では、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント値が、ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理を行う時間として予め定められたバーニング処理時間閾値Ｔｔｈより大きいか否か判断する処理が行われる（Ｓ１７）。バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント値が、バーニング処理時間閾値Ｔｔｈ以下であれば（Ｓ１７：ＮＯ）、触媒４０の劣化状態を回復させるのに十分な時間が経過していないとして、Ｓ１７が繰り返されて待機が行われる。
【００７０】
そしてバーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント値が、バーニング処理時間閾値Ｔｔｈより大きくなれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、触媒４０が十分に加熱され劣化状態を回復させるのに十分な時間が経過したとして判断される。これに伴い次のＳ１８で、ＥＣＵ９０に対し、バーニング終了信号（ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ終了信号）が送信される（Ｓ１８）。ＣＰＵ１１１から出力されたバーニング終了信号は、通信回路１８０により双方向シリアル通信ケーブル２１０を介してＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０は、バーニング終了信号を受信すると、エンジン２０の吸気側に設けられたインジェクタ（図示外）からの燃料噴射量を減らし、燃料混合気における燃料の割合を減少させて空燃比をリーン領域に制御することにより、エンジン２０でのリーン燃焼を再開させる。そしてＳ５に戻り、触媒４０によるＮＯｘの吸蔵と還元との各処理が繰り返し実行される（Ｓ１〜Ｓ１２）。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、通信回路１８０によるＥＣＵ９０との通信は、本実施の形態ではＣＡＮを用いたが、これに限らず任意の通信プロトコルを用いてもよい。また、本実施の形態では、触媒４０としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いたが、ＮＯｘ選択還元触媒を用いてもよい。この場合、追加インジェクタ５４からは、燃料のかわりに尿素水やアンモニア等を噴射するようにすればよい。もっとも、各係数等についても、ＮＯｘ選択還元触媒にあわせて最適となる係数を設定すればよい。
【００７２】
また、センサ制御装置１００による故障診断の内容としては、本実施の形態で説明したもの以外にも様々な形態のものを設けてもよい。例えば、センサの断線や短絡等の診断や、センサ素子の異常の診断などを行ってもよい。
【００７３】
さらに、本実施の形態では、ＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理を実行するにあたり、ＥＣＵにバーニング要求信号を送信し、ＥＣＵより吸気側のインジェクタの燃料噴射量を所定量増やすように制御したが、ＥＣＵを介さずに追加インジェクタ５４の燃料噴射量を増やすようにしてＣＡＴ Ｂｕｒｎｉｎｇ処理を行うようにセンサ制御装置１００を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、微弱な電気信号を出力するセンサと、その駆動制御回路とを備えたセンサ制御装置に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】内燃機関１の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【図２】センサ制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。
【図３】触媒制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図４】触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。
【図５】触媒制御プログラムのサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１ 内燃機関
３０ 排気管
４０ 触媒
５４ 追加インジェクタ
５５ 全領域空燃比センサ
６０ センサ
９０ ＥＣＵ
１００ センサ制御装置
１１０ マイクロコンピュータ
１４０ ＮＯｘセンサ制御回路
１５０ 空燃比センサ制御回路
１６０ ドライバ回路
１８０ 通信回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる触媒の位置より排気ガスの流路方向下流側に設けられ、前記排気通路を流通される排気ガスの状態を検知し、検知結果を最大電流値が１ｍＡ以下または最大電圧値が１００ｍＶ以下である電気信号として出力する微弱信号出力センサと、
前記微弱信号出力センサに接続され、前記微弱信号出力センサの駆動を制御すると共に、前記微弱信号出力センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を出力する微弱信号出力センサ駆動制御回路と、
前記排気通路中の前記触媒の位置またはその位置よりも排気ガスの流路方向上流側に設けられ、前記触媒による排気ガスの浄化を補助するための浄化液を前記排気通路内に噴射する触媒浄化液噴射装置に接続され、受信した駆動信号に基づいて前記触媒浄化液噴射装置の駆動を制御する触媒浄化液噴射装置駆動制御回路と、
前記微弱信号出力センサ駆動制御回路から受信したセンサ信号に基づいて、前記触媒浄化液噴射装置駆動制御回路に前記触媒浄化液噴射装置を駆動させるための前記駆動信号を出力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に接続され、双方向シリアル通信によって前記内燃機関を制御するエンジン制御装置との通信を行う通信回路と
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
前記微弱信号出力センサに加えて、前記触媒の周りに取り付けられる少なくとも１つ以上の排気用センサと、
前記排気用センサに対応して設けられ、前記排気用センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を前記マイクロコンピュータに出力する排気用センサ駆動制御回路と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項３】
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１ｍＡ以下となるＮＯｘセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ制御装置。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータは、前記触媒浄化液噴射装置の駆動に異常が発生しているか否かを判断する異常判断手段を備え、前記異常判断手段により異常が発生していると判断されたときに、前記通信回路を用いて前記エンジン制御装置に異常信号を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサ制御装置。
【請求項５】
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、前記センサ制御装置が前記内燃機関に設置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサ制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる触媒の位置より排気ガスの流路方向下流側に設けられ、前記排気通路を流通される排気ガスの状態を検知し、検知結果を最大電流値が１ｍＡ以下または最大電圧値が１００ｍＶ以下である電気信号として出力する微弱信号出力センサと、
前記微弱信号出力センサに接続され、前記微弱信号出力センサの駆動を制御すると共に、前記微弱信号出力センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を出力する微弱信号出力センサ駆動制御回路と、
前記排気通路中の前記触媒の位置またはその位置よりも排気ガスの流路方向上流側に設けられ、前記触媒による排気ガスの浄化を補助するための浄化液を前記排気通路内に噴射する触媒浄化液噴射装置に接続され、受信した駆動信号に基づいて前記触媒浄化液噴射装置の駆動を制御する触媒浄化液噴射装置駆動制御回路と、
前記微弱信号出力センサ駆動制御回路から受信したセンサ信号に基づいて、前記触媒浄化液噴射装置駆動制御回路に前記触媒浄化液噴射装置を駆動させるための前記駆動信号を出力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に接続され、双方向シリアル通信によって前記内燃機関を制御するエンジン制御装置との通信を行う通信回路と
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
前記微弱信号出力センサに加えて、前記触媒の周りに取り付けられる少なくとも１つ以上の排気用センサと、
前記排気用センサに対応して設けられ、前記排気用センサより得られる電気信号に応じたセンサ信号を前記マイクロコンピュータに出力する排気用センサ駆動制御回路と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項３】
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１ｍＡ以下となるＮＯｘセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ制御装置。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータは、前記触媒浄化液噴射装置の駆動に異常が発生しているか否かを判断する異常判断手段を備え、前記異常判断手段により異常が発生していると判断されたときに、前記通信回路を用いて前記エンジン制御装置に異常信号を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサ制御装置。
【請求項５】
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、前記センサ制御装置が前記内燃機関に設置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３０７７５０（Ｐ２００６−３０７７５０Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３１８２７（Ｐ２００５−１３１８２７）
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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