JP2009293466A - Air-fuel ratio sensor recondition control device for engine - Google Patents

Air-fuel ratio sensor recondition control device for engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit abnormal output of an air-fuel ratio sensor. <P>SOLUTION: This air-fuel ratio sensor recondition control device for an engine is provided with an exhaust gas passage in which exhaust gas flows, an exhaust gas purification filter provided in the exhaust gas passage and collecting particulate matter contained in exhaust gas, and an air-fuel ratio sensor having a heater built therein, provided in the exhaust gas passage at an upstream of the exhaust gas purification filter and detecting air-fuel ratio of exhaust gas. The device is provided with a sensor recondition means S14 supply electricity to the heater of the air-fuel ratio sensor after engine stop, burning and removing the particulate matter accumulated on the air-fuel ratio sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はエンジンの空燃比センサ再生制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio sensor regeneration control device for an engine.

従来のエンジンとして、排気通路に設けた空燃比センサの出力に応じて種々のフィードバック制御をするものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３２２１３号公報 Some conventional engines perform various feedback controls according to the output of an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-232213

従来のエンジンは、排気浄化フィルタの下流に空燃比センサを設けていた。そのため、空燃比センサに粒子状物質（Particulate Matter；以下「ＰＭ」という）が堆積する心配はなかった。   In the conventional engine, an air-fuel ratio sensor is provided downstream of the exhaust purification filter. Therefore, there was no concern that particulate matter (Particulate Matter; hereinafter referred to as “PM”) would accumulate on the air-fuel ratio sensor.

ここで、リッチスパイク時の燃料補正量は空燃比センサの出力に応じてフィードバック制御されている。このとき、リッチスパイクが実施される時間は数秒間と短い。そのため、できるだけ排気通路の上流に空燃比センサを設けることが望ましい。   Here, the fuel correction amount at the time of rich spike is feedback controlled according to the output of the air-fuel ratio sensor. At this time, the time during which the rich spike is performed is as short as several seconds. For this reason, it is desirable to provide an air-fuel ratio sensor as upstream as possible in the exhaust passage.

しかしながら、空燃比センサを排気浄化フィルタよりも上流に設けると、空燃比センサにＰＭが堆積し、センサが正常に出力しなくなるという問題点がある。   However, if the air-fuel ratio sensor is provided upstream of the exhaust purification filter, there is a problem that PM accumulates on the air-fuel ratio sensor and the sensor does not output normally.

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、空燃比センサを排気浄化フィルタよりも上流に設けたときに、センサが正常に出力しなくなるのを抑制することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and it is an object of the present invention to prevent the sensor from being normally output when the air-fuel ratio sensor is provided upstream of the exhaust purification filter. .

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、排気が流れる排気通路（４）と、前記排気通路（４）に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタ（８）と、ヒータを内蔵し、前記排気浄化フィルタ（８）よりも上流の前記排気通路（４）に設けられて排気の空燃比を検出する空燃比センサ（９ａ）と、を備えるエンジン（２）の空燃比センサ再生制御装置であって、エンジン運転中に前記空燃比センサ（９ａ）に堆積した粒子状物質を、エンジン停止後にその空燃比センサ（９ａ）のヒータに通電して燃焼除去するセンサ再生手段（Ｓ１４）を備えることを特徴とする。   The present invention includes an exhaust passage (4) through which exhaust flows, an exhaust purification filter (8) provided in the exhaust passage (4) for collecting particulate matter contained in the exhaust, a heater, and a built-in heater. An air-fuel ratio sensor regeneration control device for an engine (2), comprising an air-fuel ratio sensor (9a) provided in the exhaust passage (4) upstream of a purification filter (8) and detecting an air-fuel ratio of exhaust gas. And a sensor regenerating means (S14) for removing particulate matter deposited on the air-fuel ratio sensor (9a) during engine operation by energizing the heater of the air-fuel ratio sensor (9a) after the engine is stopped and removing it by combustion. And

エンジン運転中に前記空燃比センサに堆積した粒子状物質を、エンジン停止後にその空燃比センサのヒータに通電して燃焼除去するので、空燃比センサにＰＭが堆積し、センサが正常に出力しなくなるのを抑制できる。   Particulate matter deposited on the air-fuel ratio sensor during engine operation is burned and removed by energizing the heater of the air-fuel ratio sensor after the engine stops, so PM accumulates on the air-fuel ratio sensor and the sensor does not output normally Can be suppressed.

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態によるディーゼルエンジンの排気浄化装置１のシステム概略図である。   FIG. 1 is a system schematic diagram of an exhaust emission control device 1 for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.

ディーゼルエンジンの排気浄化装置１は、ディーゼルエンジン２と、吸気通路３と、排気通路４と、ターボチャージャ５と、ディーゼル酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst；以下「ＤＯＣ」という）６と、ＮＯｘ吸着触媒（Lean NOx Trap；以下「ＬＮＴ」という）７と、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という）８と、空燃比センサ９と、排温センサ１０と、コントローラ１１と、を備える。   An exhaust emission control device 1 for a diesel engine includes a diesel engine 2, an intake passage 3, an exhaust passage 4, a turbocharger 5, a diesel oxidation catalyst (hereinafter referred to as “DOC”) 6, and a NOx adsorption catalyst ( Lean NOx Trap (hereinafter referred to as “LNT”) 7, diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter; hereinafter referred to as “DPF”) 8, air-fuel ratio sensor 9, exhaust temperature sensor 10, and controller 11.

ディーゼルエンジン２は車両の駆動力を発生する。   The diesel engine 2 generates a driving force for the vehicle.

吸気通路３及び排気通路４はディーゼルエンジン２に接続される。吸気通路３は、ディーゼルエンジン２に供給する空気（新気）が流れる通路である。排気通路４は、ディーゼルエンジン２から排出される排気が流れる通路である。   The intake passage 3 and the exhaust passage 4 are connected to the diesel engine 2. The intake passage 3 is a passage through which air (fresh air) supplied to the diesel engine 2 flows. The exhaust passage 4 is a passage through which exhaust discharged from the diesel engine 2 flows.

ターボチャージャ５は、コンプレッサとタービンとを備え、コンプレッサが吸気通路３に設けられ、タービンが排気通路４に設けられる。ターボチャージャ５は、排気のエネルギでタービンを回し、その回転力を利用して同軸上のコンプレッサを駆動し、多量の空気をディーゼルエンジン２に供給する。   The turbocharger 5 includes a compressor and a turbine. The compressor is provided in the intake passage 3, and the turbine is provided in the exhaust passage 4. The turbocharger 5 rotates the turbine with the energy of the exhaust, uses the rotational force to drive a coaxial compressor, and supplies a large amount of air to the diesel engine 2.

ＤＯＣ６は、ターボチャージャ５よりも下流の排気通路４に設けられる。ＤＯＣ６は、パラジウム、白金などの触媒による酸化作用でＰＭを減少させる。   The DOC 6 is provided in the exhaust passage 4 downstream of the turbocharger 5. DOC6 reduces PM by the oxidation effect | action by catalysts, such as palladium and platinum.

ＬＮＴ７は、ＤＯＣ６よりも下流の排気通路４に設けられる。ＬＮＴ７は、排気の空燃比がリーンであれば、排気中のＮＯｘを吸着する。一方、排気の空燃比がストイキ又はリッチであれば、吸着したＮＯｘを脱離して、その脱離したＮＯｘをそのときの排気中に含まれるＣＯ、ＨＣを還元剤として還元処理する。   The LNT 7 is provided in the exhaust passage 4 downstream of the DOC 6. The LNT 7 adsorbs NOx in the exhaust if the air-fuel ratio of the exhaust is lean. On the other hand, if the air-fuel ratio of the exhaust is stoichiometric or rich, the adsorbed NOx is desorbed, and the desorbed NOx is reduced using CO and HC contained in the exhaust at that time as a reducing agent.

ＤＰＦ８は、ＬＮＴ７よりも下流の排気通路４に設けられる。ＤＰＦ８は、排気中のＰＭを捕集する。   The DPF 8 is provided in the exhaust passage 4 downstream of the LNT 7. The DPF 8 collects PM in the exhaust.

空燃比センサ９は、排気通路４に２箇所設けられる。以下では、この２つの空燃比センサ９を特に区別する必要があるときには、ターボチャージャ５とＤＯＣ６との間の排気通路４に設けられた空燃比センサ９を「第１空燃比センサ９ａ」という。一方、ＤＰＦ８よりも下流の排気通路４に設けられた空燃比センサ９を「第２空燃比センサ９ｂ」という。   Two air-fuel ratio sensors 9 are provided in the exhaust passage 4. Hereinafter, when it is necessary to particularly distinguish the two air-fuel ratio sensors 9, the air-fuel ratio sensor 9 provided in the exhaust passage 4 between the turbocharger 5 and the DOC 6 is referred to as a "first air-fuel ratio sensor 9a". On the other hand, the air-fuel ratio sensor 9 provided in the exhaust passage 4 downstream of the DPF 8 is referred to as a “second air-fuel ratio sensor 9 b”.

空燃比センサ９は、ジルコニア固体電解質素子（以下「素子」という）を用いて排気の空燃比を検出するセンサである。空燃比センサ９によって空燃比を検出するためには、センサ自体が十分に暖まり、素子の温度が数百度まで上がっている必要がある。そのため、空燃比センサ９は、センサを早期に活性化させるヒータを内蔵している。   The air-fuel ratio sensor 9 is a sensor that detects the air-fuel ratio of exhaust using a zirconia solid electrolyte element (hereinafter referred to as “element”). In order to detect the air-fuel ratio by the air-fuel ratio sensor 9, the sensor itself needs to be sufficiently warmed and the temperature of the element needs to rise to several hundred degrees. Therefore, the air-fuel ratio sensor 9 has a built-in heater that activates the sensor at an early stage.

排温センサ１０は、ＤＰＦ８の上流と下流の排気通路４にそれぞれ１つずつ設けられる。排温センサ１０は、排気温度を検出する。   One exhaust temperature sensor 10 is provided in each of the exhaust passages 4 upstream and downstream of the DPF 8. The exhaust temperature sensor 10 detects the exhaust temperature.

コントローラ１１は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。   The controller 11 includes a microcomputer that includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).

ＤＰＦ８はＰＭを捕集し続けると、やがて目詰まりを起こす。そのため、ＤＰＦ８のＰＭ堆積量が所定量より多くなったときは、ＤＰＦ８を再生する必要がある。   If the DPF 8 continues to collect PM, it will eventually become clogged. Therefore, it is necessary to regenerate the DPF 8 when the PM accumulation amount of the DPF 8 exceeds a predetermined amount.

そこで、コントローラ１１は、予め定められたマップを参照して、運転状態に応じて演算周期ごとのディーゼルエンジン２のＰＭ排出量を算出し、そのＰＭ排出量に基づいてＤＰＦ８のＰＭ堆積量を推定している。なお、ディーゼルエンジン２のＰＭ排出量は、空燃比によって変動する。そのため、本実施形態では、第２空燃比センサ９ｂで検出した空燃比によって、ディーゼルエンジン２のＰＭ排出量を修正している。これにより、精度良くＤＰＦ８のＰＭ堆積量の推定することができる。   Therefore, the controller 11 refers to a predetermined map, calculates the PM emission amount of the diesel engine 2 for each calculation cycle according to the operation state, and estimates the PM accumulation amount of the DPF 8 based on the PM emission amount. is doing. Note that the PM emission amount of the diesel engine 2 varies depending on the air-fuel ratio. Therefore, in the present embodiment, the PM emission amount of the diesel engine 2 is corrected by the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 9b. Thereby, it is possible to estimate the PM accumulation amount of the DPF 8 with high accuracy.

また、ディーゼルエンジン２は、通常リーンで運転している。そのため、通常運転時には、ＬＮＴ７はＮＯｘを吸着する。   Further, the diesel engine 2 is normally operated lean. Therefore, during normal operation, the LNT 7 adsorbs NOx.

そこで、コントローラ１１は、排気の空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイクを実施して、ＬＮＴ７に吸着したＮＯｘを還元処理して排気を浄化する。リッチスパイク時には、燃料補正量が過多又は過小とならないように、排気の空燃比に応じてその燃料補正量をフィードバック制御する必要がある。   Therefore, the controller 11 performs a rich spike that temporarily makes the air-fuel ratio of the exhaust rich, and reduces the NOx adsorbed on the LNT 7 to purify the exhaust. During the rich spike, it is necessary to feedback-control the fuel correction amount in accordance with the air-fuel ratio of the exhaust gas so that the fuel correction amount does not become excessive or small.

しかしながら、リッチスパイクの時間は数秒間（例えば２、３秒）と短い。そのため、ＤＰＦ８の下流に設けられた第２空燃比センサ９ｂの検出値に応じてフィードバック制御していたのでは、燃料補正量をフィードバック制御する前にリッチスパイクが終了するおそれがある。   However, the rich spike time is as short as several seconds (for example, a few seconds). Therefore, if the feedback control is performed according to the detection value of the second air-fuel ratio sensor 9b provided downstream of the DPF 8, the rich spike may end before the fuel correction amount is feedback controlled.

したがって、リッチスパイク時の燃料補正量をフィードバック制御するには、応答性の観点から、できるだけ排気通路４の上流に設けた空燃比センサによって行うことが望ましい。そこで、本実施形態では、ＤＰＦ８の下流に設けた第２空燃比センサ９ｂとは別に、ＤＰＦ８よりも上流であって、ターボチャージャ５の下流に設けた第１空燃比センサ９ａの検出値に応じて、燃料補正量をフィードバック制御している。   Therefore, feedback control of the fuel correction amount at the time of rich spike is desirably performed by an air-fuel ratio sensor provided as upstream as possible in the exhaust passage 4 from the viewpoint of responsiveness. Therefore, in the present embodiment, separately from the second air-fuel ratio sensor 9 b provided downstream of the DPF 8, it corresponds to the detection value of the first air-fuel ratio sensor 9 a provided upstream of the DPF 8 and downstream of the turbocharger 5. Thus, the fuel correction amount is feedback controlled.

ところが、ターボチャージャ５の下流、かつＤＰＦ８の上流に空燃比センサ９を設けると、次のような問題が生じる。   However, when the air-fuel ratio sensor 9 is provided downstream of the turbocharger 5 and upstream of the DPF 8, the following problem occurs.

まず、ターボチャージャ５の下流に空燃比センサ９を設けると、空燃比センサ９のヒータをＯＮ（通電）しているときに、ターボチャージャ５に溜まった排気凝縮水が、タービンの回転によって飛散してヒータで暖められた素子に当たり、熱衝撃によって素子が割れるおそれがある。そのため、ターボチャージャ５に排気凝縮水が溜まっている可能性のある運転状態のときは、第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＮにすることができない。   First, when the air-fuel ratio sensor 9 is provided downstream of the turbocharger 5, when the heater of the air-fuel ratio sensor 9 is turned on (energized), the exhaust condensed water accumulated in the turbocharger 5 is scattered by the rotation of the turbine. In other words, the element is heated by the heater and may be broken by thermal shock. For this reason, the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a cannot be turned on when the turbocharger 5 is in an operating state in which exhaust condensate may accumulate.

ディーゼルエンジン２はガソリンエンジンと比べて排気温度が低い（通常２００℃〜３００℃）。そのため、ディーゼルエンジン２の場合は特に、低負荷走行が連続するような運転条件のときには排気凝縮水が溜まっている状態が長く続くおそれがある。そうすると、空燃比センサ９のヒータをＯＦＦしたままの状態が長期間に及ぶおそれがある。   The diesel engine 2 has a lower exhaust temperature than the gasoline engine (usually 200 ° C. to 300 ° C.). Therefore, especially in the case of the diesel engine 2, there is a possibility that the state in which the exhaust condensate is accumulated will continue for a long time when the driving condition is such that low-load traveling continues. If so, there is a possibility that the state in which the heater of the air-fuel ratio sensor 9 is turned off may extend for a long time.

また、空燃比センサ９を、排気中のＰＭを捕集するＤＰＦ８よりも上流に設けた場合には、空燃比センサ９を通過する排気中に多くのＰＭが含まれるため、空燃比センサ９の素子に多くのＰＭが付着する。また、排気中の被毒物（硫黄酸化物など）も空燃比センサ９に付着する。   Further, when the air-fuel ratio sensor 9 is provided upstream of the DPF 8 that collects PM in the exhaust gas, a large amount of PM is contained in the exhaust gas that passes through the air-fuel ratio sensor 9. Many PMs adhere to the element. In addition, poisonous substances (such as sulfur oxide) in the exhaust also adhere to the air-fuel ratio sensor 9.

空燃比センサ９に付着したＰＭや被毒物は、ヒータをＯＮすることで燃焼除去することができるが、ヒータがＯＦＦのときには素子の表面に堆積していく。   PM and poisonous substances adhering to the air-fuel ratio sensor 9 can be combusted and removed by turning on the heater, but accumulate on the surface of the element when the heater is off.

前述したように、空燃比センサ９をターボチャージャ５の下流に設けたときは、空燃比センサ９のヒータがＯＦＦのままの状態が長期間に及ぶことがある。そのため、ヒータの素子にＰＭや被毒物が堆積しやすい。   As described above, when the air-fuel ratio sensor 9 is provided downstream of the turbocharger 5, the heater of the air-fuel ratio sensor 9 may remain off for a long time. Therefore, PM and poisonous substances are likely to accumulate on the heater element.

素子に被毒物が堆積していくと、素子と接する排気電極が不活性化してセンサが正常に出力しなくなる。   When poisonous substances accumulate on the element, the exhaust electrode in contact with the element is deactivated and the sensor does not output normally.

図２は、正常時の空燃比センサ９の出力特性（図２（Ａ））と、センサ被毒時の空燃比センサ９の出力特性（図２（Ｂ））と、を示した図である。   FIG. 2 is a diagram showing the output characteristic of the air-fuel ratio sensor 9 at normal time (FIG. 2A) and the output characteristic of the air-fuel ratio sensor 9 at sensor poisoning (FIG. 2B). .

図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、空燃比センサ９は、所定の印加電圧をかけたときのセンサ出力を見て空燃比を検出しているが、センサ被毒時には、センサ出力が安定しなくなることがわかる。   As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the air-fuel ratio sensor 9 detects the air-fuel ratio by looking at the sensor output when a predetermined applied voltage is applied. It turns out that it becomes unstable.

また、素子に所定量以上のＰＭが堆積したときも、センサが正常に出力しなくなる。これは、素子に堆積したＰＭ量が所定量以下になるまでは、素子に堆積したＰＭが、素子での電極反応を阻害するためである。以下では、ヒータをＯＮにして、素子に堆積したＰＭの燃焼除去を開始してから、素子に堆積したＰＭが所定量以下になるまでの時間、すなわち空燃比センサ９の出力が正常に回復するまでの時間のことを、「センサ出力回復時間」という。   Also, the sensor does not output normally when a predetermined amount or more of PM is deposited on the element. This is because the PM deposited on the element inhibits the electrode reaction in the element until the amount of PM deposited on the element becomes equal to or less than a predetermined amount. In the following, the time from when the heater is turned on and the PM deposited on the element starts to be removed until the PM deposited on the element falls below a predetermined amount, that is, the output of the air-fuel ratio sensor 9 recovers normally. This time is referred to as “sensor output recovery time”.

図３は、素子に所定量以上のＰＭが堆積しているとき（実線）と、堆積していないとき（破線）と、の空燃比センサ９の出力値を示した図である。   FIG. 3 is a diagram showing the output value of the air-fuel ratio sensor 9 when PM of a predetermined amount or more is deposited on the element (solid line) and when PM is not deposited (broken line).

図３に実線で示すように、素子に所定量以上のＰＭが堆積しているときは、センサ出力回復時間が経過した後に、センサ出力が正常に回復する。   As indicated by a solid line in FIG. 3, when a predetermined amount or more of PM is deposited on the element, the sensor output recovers normally after the sensor output recovery time has elapsed.

図４は、空燃比センサ９の素子に堆積したＰＭ量と、センサ出力回復時間と、の関係を示した図である。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of PM deposited on the element of the air-fuel ratio sensor 9 and the sensor output recovery time.

図４に示すように、素子に堆積したＰＭが所定量より少ないときは、センサ出力回復時間は０秒だが、所定量より多くなると、ＰＭ堆積量に比例してセンサ出力回復時間が長くなる。   As shown in FIG. 4, when the PM deposited on the element is less than a predetermined amount, the sensor output recovery time is 0 second. However, when the PM is greater than the predetermined amount, the sensor output recovery time becomes longer in proportion to the PM accumulation amount.

そこで、本実施形態では、このようなセンサ出力異常を抑制するため、まずディーゼルエンジン２の運転中に第１空燃比センサ９ａのＰＭ堆積量を算出し、ディーゼルエンジン２の停止後にそのＰＭ堆積量に応じて、以下で説明する空燃比センサ再生制御を実施する。空燃比センサ再生制御は、排気凝縮水の飛散による素子割れのおそれがないディーゼルエンジン２の停止後に、第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＮにして、素子に堆積したＰＭや被毒物を燃焼除去する制御である。   Therefore, in this embodiment, in order to suppress such sensor output abnormality, first, the PM accumulation amount of the first air-fuel ratio sensor 9a is calculated during operation of the diesel engine 2, and the PM accumulation amount after the diesel engine 2 is stopped. Accordingly, the air-fuel ratio sensor regeneration control described below is performed. In the air-fuel ratio sensor regeneration control, the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is turned on after the stop of the diesel engine 2 where there is no risk of element cracking due to scattering of exhaust condensate, and PM and poisonous substances accumulated on the element are burned and removed. It is control to do.

図５は、第１空燃比センサ９ａの素子に堆積するＰＭ量を算出するセンサＰＭ堆積量推定制御について説明するフローチャートである。コントローラ１１は、本ルーチンをディーゼルエンジン２の運転中に所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。   FIG. 5 is a flowchart for explaining sensor PM accumulation amount estimation control for calculating the PM amount accumulated on the elements of the first air-fuel ratio sensor 9a. The controller 11 executes this routine at a predetermined calculation cycle (for example, 10 ms) during operation of the diesel engine 2.

ステップＳ１において、コントローラ１１は、ヒータＯＮフラグが１にセットされているか否かを判定する。ヒータＯＮフラグは、第１空燃比センサ９ａのヒータがＯＮのときに１にセットされるフラグである。コントローラ１１は、ヒータＯＮフラグが１にセットされているときは、ステップＳ５に処理を移行する。コントローラ１１は、ヒータＯＮフラグが０にセットされているときは、ステップＳ２に処理を移行する。   In step S1, the controller 11 determines whether or not the heater ON flag is set to 1. The heater ON flag is a flag that is set to 1 when the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is ON. When the heater ON flag is set to 1, the controller 11 proceeds to step S5. When the heater ON flag is set to 0, the controller 11 proceeds to step S2.

ステップＳ２において、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａのＰＭ堆積量（以下「センサＰＭ堆積量」という）ＭPMを算出する。具体的には、予め定められたマップを参照して運転状態に応じて算出される演算周期ごとのＰＭ排出量に基づいて、第１空燃比センサ９ａの素子に付着するＰＭ付着量ΔＭPM1を算出し、そのＰＭ付着量ΔＭPMをセンサＰＭ堆積量ＭPMに積算して算出する。 In step S2, the controller 11 calculates the PM accumulation amount (hereinafter referred to as “sensor PM accumulation amount”) M PM of the first air-fuel ratio sensor 9a. Specifically, based on the PM emission amount for each calculation cycle calculated according to the operating state with reference to a predetermined map, the PM adhesion amount ΔM PM1 adhering to the element of the first air-fuel ratio sensor 9a is calculated. The PM deposition amount ΔM PM is integrated with the sensor PM deposition amount M PM and calculated.

ステップＳ３において、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａのヒータがＯＮになっているか否かを判定する。コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａのヒータがＯＮになっていればステップＳ４に処理を移行し、ＯＦＦのままであれば今回の処理を終了する。   In step S3, the controller 11 determines whether or not the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is turned on. The controller 11 proceeds to step S4 if the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is ON, and ends the current process if it remains OFF.

ステップＳ４において、コントローラ１１は、ヒータＯＮフラグを１にセットする。   In step S4, the controller 11 sets the heater ON flag to 1.

ステップＳ５において、コントローラ１１は、センサＰＭ堆積量ＭPMを算出する。具体的には、センサＰＭ堆積量ＭPMから、演算周期ごとに燃焼除去されるＰＭ除去量ΔＭPM2を減算して算出する。 In step S5, the controller 11 calculates the sensor PM accumulation amount M PM . Specifically, it is calculated by subtracting the PM removal amount ΔM PM2 that is burned and removed at each calculation cycle from the sensor PM accumulation amount M PM .

ステップＳ６において、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａがＯＦＦになっているか否かを判定する。コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａのヒータがＯＦＦになっていれば、ステップＳ７に処理を移行し、ＯＮのままであれば今回の処理を終了する。   In step S6, the controller 11 determines whether or not the first air-fuel ratio sensor 9a is OFF. If the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is OFF, the controller 11 proceeds to step S7, and if it remains ON, ends the current process.

図６は、第１空燃比センサ９ａのセンサ再生制御について説明するフローチャートである。コントローラ１１は、本ルーチンをディーゼルエンジン２の停止後に、ヒータがＯＦＦにされるまでの間、所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。   FIG. 6 is a flowchart for explaining sensor regeneration control of the first air-fuel ratio sensor 9a. The controller 11 executes this routine at a predetermined calculation cycle (for example, 10 ms) until the heater is turned off after the diesel engine 2 is stopped.

ステップＳ１１において、コントローラ１１は、センサ再生フラグが１にセットされているか否かを判定する。センサ再生フラグは、ディーゼルエンジン２の停止後に第１空燃比センサ９ａのヒータがＯＮになっているときに１にセットされるフラグである。コントローラ１１は、センサ再生フラグが１にセットされているときはステップＳ１６に処理を移行し、０にセットされているときはステップＳ１２に処理を移行する。   In step S11, the controller 11 determines whether or not the sensor regeneration flag is set to 1. The sensor regeneration flag is a flag that is set to 1 when the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is turned on after the diesel engine 2 is stopped. The controller 11 proceeds to step S16 when the sensor regeneration flag is set to 1, and proceeds to step S12 when it is set to 0.

ステップＳ１２において、コントローラ１１は、センサＰＭ堆積量ＭPMが所定量より多いが否かを判定する。コントローラ１１は、センサＰＭ堆積量ＭPMが所定量より多ければステップＳ１３に処理を移行し、少なければ今回の処理を終了する。 In step S12, the controller 11 determines whether or not the sensor PM accumulation amount M PM is larger than a predetermined amount. If the sensor PM accumulation amount M PM is larger than the predetermined amount, the controller 11 shifts the process to step S13, and if not, ends the current process.

ステップＳ１３において、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａに堆積したＰＭを燃焼除去するのに必要な時間（以下「ＰＭ除去時間」という）を算出する。具体的な算出方法については、図７を参照して後述する。   In step S <b> 13, the controller 11 calculates a time (hereinafter referred to as “PM removal time”) necessary for burning and removing the PM deposited on the first air-fuel ratio sensor 9 a. A specific calculation method will be described later with reference to FIG.

ステップＳ１４において、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＮにする。このとき、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａの内部インピーダンスに基づいて、第１空燃比センサ９ａの温度を、ＰＭの燃焼に必要な一定温度（約６００℃）になるように制御する。なお、通常のエンジン運転中にヒータがＯＮされるときは約７５０℃に制御される。   In step S14, the controller 11 turns on the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a. At this time, the controller 11 controls the temperature of the first air-fuel ratio sensor 9a based on the internal impedance of the first air-fuel ratio sensor 9a so that it becomes a constant temperature (about 600 ° C.) necessary for PM combustion. When the heater is turned on during normal engine operation, the temperature is controlled to about 750 ° C.

ステップＳ１５において、コントローラ１１は、センサ再生フラグを１にセットする。   In step S15, the controller 11 sets the sensor regeneration flag to 1.

ステップＳ１６において、コントローラ１１は、ＰＭ除去時間が経過したか否かを判定する。コントローラ１１は、ＰＭ除去時間が経過していればステップＳ１７に処理を移行し、経過していなければ今回の処理を終了する。   In step S16, the controller 11 determines whether or not the PM removal time has elapsed. If the PM removal time has elapsed, the controller 11 proceeds to step S17, and if not, the current process is terminated.

ステップＳ１７において、コントローラ１１は、第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＦＦにする。   In step S17, the controller 11 turns off the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a.

ステップＳ１８において、コントローラ１１は、センサ再生フラグを０にセットする。   In step S18, the controller 11 sets the sensor regeneration flag to 0.

図７は、ＰＭ除去時間を算出するテーブルである。   FIG. 7 is a table for calculating the PM removal time.

図７に示すように、ＰＭ除去時間は、ＰＭ堆積量に基づいて算出される。ＰＭ除去時間はＰＭ堆積量が多いほど長くなる。   As shown in FIG. 7, the PM removal time is calculated based on the PM deposition amount. The PM removal time becomes longer as the PM deposition amount increases.

以上説明した本実施形態によれば、ＤＰＦ８の上流に設けた第１空燃比センサ９ａに堆積するＰＭ量（センサＰＭ堆積量）を算出する。そして、エンジン停止後にセンサＰＭ堆積量が所定量より多いときには、エンジン停止後に第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＮにして堆積したＰＭ及び被毒物を燃焼除去して第１空燃比センサ９ａを再生する。   According to the present embodiment described above, the PM amount (sensor PM accumulation amount) deposited on the first air-fuel ratio sensor 9a provided upstream of the DPF 8 is calculated. When the accumulated amount of sensor PM is greater than the predetermined amount after the engine is stopped, the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a is turned on after the engine is stopped, and the accumulated PM and poisonous substances are removed by combustion to regenerate the first air-fuel ratio sensor 9a. To do.

これにより、冷間始動の繰り返しが続いた場合や、低負荷走行が続いた場合などの排気凝縮水の影響によって第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＮにできない運転状態が続いたときでも、第１空燃比センサ９ａの出力異常を抑制することができる。   As a result, even when an operation state in which the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a cannot be turned on due to the influence of the exhaust condensate water such as when the cold start is continued or when the low-load running is continued, the first The output abnormality of the 1 air-fuel ratio sensor 9a can be suppressed.

また、排気通路４の上流に第１空燃比センサ９ａを設けたので、リッチスパイク時の燃料補正量のフィードバック制御を精度よく実施できる。   Further, since the first air-fuel ratio sensor 9a is provided upstream of the exhaust passage 4, the feedback control of the fuel correction amount at the time of rich spike can be performed with high accuracy.

これにより、燃料補正量が過多又は過小になるのを抑制できるので、燃費が向上するとともに、エミッションの悪化を防止できる。   As a result, it is possible to prevent the fuel correction amount from being excessive or small, thereby improving fuel efficiency and preventing emission from deteriorating.

また、排気凝縮水が存在している運転状態のときには、第１空燃比センサ９ａのヒータをＯＮにしないので、第１空燃比センサ９ａをターボチャージャ５の下流に設けた場合でも、第１空燃比センサ９ａの素子割れを防ぐことができる。   Further, since the heater of the first air-fuel ratio sensor 9 a is not turned on during the operation state in which exhaust condensate is present, even if the first air-fuel ratio sensor 9 a is provided downstream of the turbocharger 5, the first air-fuel ratio sensor 9 a is not turned on. It is possible to prevent element cracking of the fuel ratio sensor 9a.

なお、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。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、上記実施形態では、エンジン停止後のセンサＰＭ堆積量が所定量より多ければ、エンジン停止後にヒータをＯＮにしていた。   For example, in the above embodiment, if the accumulated amount of sensor PM after the engine is stopped is larger than a predetermined amount, the heater is turned on after the engine is stopped.

しかしこれに限らず、センサＰＭ堆積量が所定量より多いか否かにかかわらず、エンジン停止後に毎回空燃比センサ９の再生を実施してもよい。また、１トリップ（エンジン始動からエンジン停止までの間）中に第１空燃比センサ９ａのヒータが１度もＯＮにならなかったときに、空燃比センサ９の再生を実施することにしてもよい。   However, the present invention is not limited to this, and the air-fuel ratio sensor 9 may be regenerated every time after the engine is stopped regardless of whether or not the sensor PM accumulation amount is larger than a predetermined amount. Further, regeneration of the air-fuel ratio sensor 9 may be performed when the heater of the first air-fuel ratio sensor 9a has never been turned on during one trip (between engine start and engine stop). .

これらによっても、第１空燃比センサ９ａにＰＭが堆積するのを抑制できるので、第１空燃比センサ９ａの出力異常を抑制することができる。   Also by these, it is possible to suppress PM from accumulating in the first air-fuel ratio sensor 9a, and thus it is possible to suppress output abnormality of the first air-fuel ratio sensor 9a.

また、上記実施形態では、ディーゼルエンジン２を例にして説明したが、これに限らずガソリンエンジンに適用してもよい。   Moreover, although the diesel engine 2 was demonstrated to the example in the said embodiment, you may apply not only to this but a gasoline engine.

また、エンジン運転中にリッチスパイクを実施する場合、第１空燃比センサ９ａが活性していなければヒータをＯＮにして活性させる必要がある。このとき、第１空燃比センサ９ａに堆積したＰＭ量が所定量より大きいときは、活性後すぐにリッチスパイクを実施せずに、第１空燃比センサ９ａに堆積したＰＭ量が所定量より少なくなるまでリッチスパイクを遅らせる制御を加えても良い。   When rich spike is performed during engine operation, the heater must be turned on and activated if the first air-fuel ratio sensor 9a is not activated. At this time, if the amount of PM deposited on the first air-fuel ratio sensor 9a is larger than a predetermined amount, the rich spike is not performed immediately after activation, and the amount of PM deposited on the first air-fuel ratio sensor 9a is less than the predetermined amount. You may add the control which delays a rich spike until it becomes.

ディーゼルエンジンの排気浄化装置のシステム概略図である。1 is a system schematic diagram of an exhaust emission control device for a diesel engine. 正常時の空燃比センサの出力特性と、センサ被毒時の空燃比センサの出力特性と、示した図である。It is the figure which showed the output characteristic of the air fuel ratio sensor at the time of normal, and the output characteristic of the air fuel ratio sensor at the time of sensor poisoning. 素子に所定量以上のＰＭが堆積しているときと、堆積していないときと、の空燃比センサの出力値を示した図である。It is the figure which showed the output value of the air fuel ratio sensor when PM more than predetermined amount has accumulated on the element, and when it has not accumulated. 空燃比センサの素子に堆積したＰＭ量と、センサ出力回復時間と、の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between PM amount accumulated on the element of an air fuel ratio sensor, and sensor output recovery time. 第１空燃比センサの素子に堆積するＰＭ量を算出するセンサＰＭ堆積量推定制御について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining sensor PM deposition amount estimation control which calculates PM amount deposited on the element of a 1st air fuel ratio sensor. 第１空燃比センサのセンサ再生制御について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the sensor regeneration control of a 1st air fuel ratio sensor. ＰＭ除去時間を算出するテーブルである。It is a table which calculates PM removal time.

符号の説明Explanation of symbols

２ ディーゼルエンジン（エンジン）
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
８ ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
９ａ 第１空燃比センサ（空燃比センサ）
Ｓ２ 粒子状物質堆積量算出手段
Ｓ４ 粒子状物質堆積量算出手段
Ｓ１３ センサ再生手段
Ｓ１４ センサ再生手段 2 Diesel engine (engine)
4 Exhaust passage 5 Turbocharger 8 DPF (Exhaust gas purification filter)
9a First air-fuel ratio sensor (air-fuel ratio sensor)
S2 Particulate matter accumulation amount calculation means S4 Particulate matter accumulation amount calculation means S13 Sensor regeneration means S14 Sensor regeneration means

Claims (5)

排気が流れる排気通路と、
前記排気通路に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタと、
ヒータを内蔵し、前記排気浄化フィルタよりも上流の前記排気通路に設けられて排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
を備えるエンジンの空燃比センサ再生制御装置であって、
エンジン運転中に前記空燃比センサに堆積した粒子状物質を、エンジン停止後にその空燃比センサのヒータに通電して燃焼除去するセンサ再生手段を備える
ことを特徴とするエンジンの空燃比センサ再生制御装置。 An exhaust passage through which exhaust flows;
An exhaust purification filter that is provided in the exhaust passage and collects particulate matter contained in the exhaust;
An air-fuel ratio sensor that includes a heater and is provided in the exhaust passage upstream of the exhaust purification filter and detects the air-fuel ratio of the exhaust;
An air-fuel ratio sensor regeneration control device for an engine comprising:
An air-fuel ratio sensor regeneration control device for an engine, comprising: a sensor regeneration means for energizing and removing particulate matter deposited on the air-fuel ratio sensor during engine operation by energizing a heater of the air-fuel ratio sensor after the engine is stopped. . エンジン運転中に前記空燃比センサに堆積した粒子状物質堆積量を算出する粒子状物質堆積量算出手段を備え、
前記センサ再生手段は、エンジン停止後の前記粒子状物質堆積量が所定量よりも大きければ、エンジン停止後に前記空燃比センサのヒータに通電して、その空燃比センサを再生する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比センサ再生制御装置。 A particulate matter accumulation amount calculating means for calculating the amount of particulate matter deposited on the air-fuel ratio sensor during engine operation;
The sensor regeneration means regenerates the air-fuel ratio sensor by energizing the heater of the air-fuel ratio sensor after the engine is stopped if the particulate matter accumulation amount after the engine is stopped is larger than a predetermined amount. The engine air-fuel ratio sensor regeneration control device according to claim 1. 前記センサ再生手段は、前記粒子状物質堆積量に応じて前記空燃比センサの再生時間を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比センサ再生制御装置。 The engine air-fuel ratio sensor regeneration control apparatus according to claim 2, wherein the sensor regeneration means calculates a regeneration time of the air-fuel ratio sensor in accordance with the particulate matter accumulation amount. 前記センサ再生手段は、１トリップ中に１度も前記空燃比センサのヒータが通電されなければ、エンジン停止後に前記空燃比センサのヒータに通電して、その空燃比センサを再生する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比センサ再生制御装置。 The sensor regeneration means regenerates the air-fuel ratio sensor by energizing the heater of the air-fuel ratio sensor after the engine is stopped unless the heater of the air-fuel ratio sensor is energized once during one trip. The engine air-fuel ratio sensor regeneration control device according to claim 1. 前記排気浄化フィルタよりも上流の前記排気通路に設けられたターボチャージャを備え、
前記空燃比センサは、前記ターボチャージャの下流の前記排気通路に設けられる
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つに記載のエンジンの空燃比センサ再生制御装置。 A turbocharger provided in the exhaust passage upstream of the exhaust purification filter;
The engine air-fuel ratio sensor regeneration control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage downstream of the turbocharger.
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