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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Erfassen einer Fehlfunktion
eines Abgastemperatursensors, der in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors
vorgesehen ist, der eine Abgasreinigungsvorrichtung im Abgaskanal
hat.
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Bisherige
Verbrennungsmotoren haben verschiedene Abgasreinigungsvorrichtungen,
wie beispielsweise einen Oxidationskatalysator, einen NOx-Katalysator
oder einen Drei-Wege(Oxidation und Reduktion)-Katalysator. Dieselmotoren
haben Diesel-Partikelfilter (DPF) als Abgasreinigungsvorrichtung,
um im Abgas enthaltene Partikel zu sammeln. Der DPF wird durch Verbrennen
der gesammelten Partikel regeneriert. Der DPF trägt einen Oxidationskatalysator,
so dass die Partikel stabil unter niedrigen Regeneriertemperaturen
verbrennen.
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Für einen
effizienten Betrieb sollte die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung
bevorzugter Weise in einem Temperaturbereich (200°C–700°C) beibehalten
werden, in dem der Katalysator ausreichend aktiviert gehalten wird
und keine Katalysatorbeschädigung
aufgrund von übermäßigen Temperaturen
verursacht wird. Zum Regenerieren des DPF wird unverbranntes HC
durch Nach-Einspritzen zugeführt,
um die DPF-Temperatur so anzuheben, dass sie oberhalb 600°C ist. Der
DPF kann infolge der Verbrennung der Partikel übermäßig erhitzt werden, was in
einer Verschlechterung des Katalysators oder der Beschädigung der
Filterkomponenten resultiert.
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Verschiedene
Katalysatorüberwachungsvorrichtungen
wurden vorgeschlagen. Beispielsweise ist in
US 5,211,010 (JP-A-4- 224221) ein Abgastemperatursensor
stromabwärts
eines NOx-Reduktionskatalysators
vorgesehen und reguliert Katalysatortemperaturen durch Erhöhen oder
Verringern des Luftüberschussverhältnisses
in dem Abgas basierend auf der erfassten Abgastemperatur. Des weiteren
sind in JP-A-1-216009
(
JP 2593506 ) Abgastemperatursensoren
sowohl stromaufwärts
als auch stromabwärts eines
Katalysators vorgesehen und bestimmen eine Katalysatorverschlechterung
basierend auf einem Vergleich der stromaufwärts und stromabwärts erfassten
Katalysatortemperaturen. Die Katalysator- oder DPF-Überwachung
wird unmöglich,
wenn die Abgastemperatursensoren nicht mehr in der Lage sind normal
betrieben zu werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abgastemperatursensor-Fehlfunktionserfassungsgerät bereitzustellen,
welches Fehlfunktionen des Abgastemperatursensors erfasst und Erfassungsergebnisse
ausgibt, die verwendet werden, um die Stabilität und Zuverlässigkeit
von Motorabgasreinigungsvorrichtungen zu verbessern.
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Erfindungsgemäß hat ein
Abgastemperatursensor-Fehlfunktionserfassungsgerät einen
stromaufwärtigen
Temperatursensor und einen stromabwärtigen Temperatursensor, die
in einem Abgaskanal eines Motors angeordnet sind, um eine stromaufwärtige Temperatur
und eine stromabwärtige
Temperatur des Abgases zu erfassen. Eine elektronische Steuereinheit
bestimmt, ob ein Motor in einem vorherbestimmten Zustand ist und
schätzt
eine stromabwärtige
Temperatur basierend auf der erfassten stromaufwärtigen Temperatur. Die Steuereinheit
bestimmt eine Temperatursensorfehlfunktion unter Verwendung der
erfassten stromabwärtigen
Temperatur und der geschätzten
stromaufwärtigen
Temperatur.
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Der
stromaufwärtige
Temperatursensor und der stromabwärtige Temperatursensor werden
jeweils stromaufwärts
und stromabwärts
einer Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Katalysator angeordnet.
Die Temperatursensorbestimmung kann durch Vergleichen der zwei stromabwärtigen Temperaturen
oder der zeitlichen Veränderung
der zwei stromabwärtigen
Temperaturen gemacht werden.
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Bevorzugter
Weise enthält
der vorherbestimmte Zustand zumindest einen Motorkaltstartzustand
und einen Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand des Motors.
In dem Kaltstartzustand ist der Katalysator nicht aktiviert und
folglich wird eine geringe Katalysatorreaktionswärme erzeugt, obwohl unverbrannte
HC-Komponenten in großem
Ausmaß produziert
werden. In dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand werden
wenig unverbrannte HC-Komponenten erzeugt und folglich wird eine
geringe Katalysatorreaktionswärme
erzeugt, selbst wenn der Katalysator aktiviert ist. Folglich kann
in solchen Zuständen
die stromabwärtige
Abgastemperatur ziemlich einfach geschätzt werden, weil die Abgasströmung nicht
durch die Katalysatorreaktionswärme
beeinflusst wird.
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen besser ersichtlich. In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
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1 ist
ein schematisches Schaubild, das ein Abgastemperatursensor-Fehlfunktionserfassungsgerät gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
ein Graph, der Temperaturveränderungen
in einem Abgaskanal im Falle eines Motorkaltstarts darstellt;
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3 ist
ein Graph, der Temperaturveränderungen
in einem Abgaskanal im Falle eines Motorhochgeschwindigkeits- und
Hochlastzustands darstellt;
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4 ist
ein Graph, der Veränderungen
einer geschätzten
stromabwärtigen
Temperatur und eine Sensorausgabe im Falle einer Sensorfehlfunktion
darstellt;
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5 ist
ein mathematisches Modell, dass ein Verfahren zum Schätzen der
stromabwärtigen Temperatur
darstellt;
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6 ist
ein Graph, der eine zeitkonstante Veränderung einer stromabwärtigen Temperatur
relativ zu einer stromaufwärtigen
Temperatur bezüglich einer
Abgasströmungsquantität darstellt;
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7 ist
ein Graph, der eine Verzögerungszeitveränderung
einer stromabwärtigen
Temperatur relativ zu einer stromaufwärtigen Temperatur bezüglich einer
Abgasströmungsquantität darstellt;
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8 ist
ein Flussdiagramm, das einen Fehlfunktionserfassungsprozess darstellt,
der im Falle eines Motorkaltstartzustandes in dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgeführt
wird;
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9 ist
ein Flussdiagramm, das einen Fehlfunktionserfassungsprozess darstellt,
der im Falle eines Motorhochgeschwindigkeits- und Hochlastzustands
in dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgeführt wird;
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10 ist
ein Graph, der einen Hochgeschwindigkeits- und Hochlastbereich darstellt,
in dem die HC-Emissionen minimal sind;
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11 ist
ein Graph, der Fehlfunktions-Modi eines Abgastemperatursensors darstellt;
und
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12 ist
ein Graph, der Veränderungen
einer geschätzten
stromabwärtigen
Temperatur und eine Sensorabgabe in einem Fall einer Sensorfehlfunktion
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Zunächst Bezug
nehmend auf 1 hat ein Verbrennungsmotorsystem
einen Dieselmotor 1 mit einem Luftansaugkanal 11 und
Abgaskanälen 2a, 2b. Ein
Dieselpartikelfilter (DPF) 3 ist als eine Abgasreinigungsvorrichtung
zwischen den Kanälen 2a und 2b vorgesehen.
Auf dem DPF 3 ist ein Oxidationskatalysator aufgebracht.
Genauer ist der DPF 3 aus einem hitzebeständigen Keramik,
wie beispielsweise einem Cordierit hergestellt, welches in einer
Wabenstruktur ausgebildet ist. Zahlreiche Zellen des DPF 3,
die als Gaskanäle
verwendet werden, sind abwechselnd am Einlass oder Auslass verschlossen.
Ein Oxidationskatalysator, wie beispielsweise Platin (Pt) ist auf
die Zellenwandflächen
aufgetragen. Abgas, welches vom Motor 1 erzeugt wird, strömt stromabwärts und durch
die porösen
Partikelwände
des DPF 3 hindurch. Partikel im Abgas werden gesammelt
und gespeichert während
sie durch den DPF 3 hindurchströmen.
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Ein
Abgastemperatursensor 41 ist als ein stromaufwärtiger Temperatursensor
am Abgaskatalysator 2a vorgesehen, um eine Abgastemperatur stromaufwärts des
DPF 3 zu erfassen. Ein Abgastemperatursensor 42 ist
als stromabwärtiger
Temperatursensor am Abgaskanal 2b vorgesehen, um Temperaturen
stromabwärts
des DPF 3 zu erfassen. Diese Temperatursensoren 41 und 42 sind
mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 6 verbunden
und liefern Ausgabesignale, welche die erfassten stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Temperaturen anzeigen. Ein Luftstromsensor 12 ist in dem
Ansaugkanal 11 vorgesehen und mit der ECU 6 verbunden,
um ein Ausgabesignal zu liefern, das die erfasste Ansaugluftströmungsquantität anzeigt.
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Ein
Differentialdrucksensor 5 ist parallel zum DPF 3 vorgesehen
und über
Rohre 51 und 52 mit den Abgaskanälen 2a und 2b verbunden.
Der Differentialdrucksensor 5 erfasst Druckunterschiede
zwischen dem stromaufwärtigen
Abgasdruck und dem stromabwärtigen
Abgasdruck und legt ein Ausgabesignal an die ECU 6 an,
welches den erfassten Differentialdruck anzeigt. Da die Abgasdrücke stromaufwärts und
stromabwärts
des DPF 3 mit der Quantität der in dem DPF 3 gesammelten
Partikel variiert, erhöht
sich der Differentialdruck während
die gesammelte Partikelquantität
ansteigt.
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Ein
Gaspedalsensor 61, ein Rotationssensor 62 und
andere Sensoren (nicht dargestellt) sind auch mit der ECU 6 verbunden,
um entsprechende Ausgabesignale an die ECU 6 anzulegen,
welche die Motordrehzahl, die Gaspedalpositionen und andere Zustände anzeigen.
Die ECU 6 errechnet optimale Kraftstoffeinspritzquantitäten, Zündzeiten,
Einspritzdrücke
und dergleichen basierend auf Ausgabesignalen von solchen Sensoren 12, 61 und 62,
so dass der Motor 1 in der herkömmlichen Art und Weise geregelt
wird.
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Zusätzlich,
basierend auf den Ausgabesignalen des Luftstromsensors 12,
des Differentialdrucksensors 5 und der Abgastemperatursensoren 41, 42,
steuert die ECU 6 die Regeneration des DPF 3 durch
Berechnen der Quantität
an Partikeln, die in dem DPF 3 gesammelt und gespeichert
werden und bestimmt, ob diese die gespeicherte Partikelquantität (PM) ist.
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Die
ECU 6 erfasst des weiteren eine Fehlfunktion der Abgastemperatursensoren 41 und 42. Insbesondere
schätzt
die ECU 6 eine stromabwärtige Temperatur
des DPF aus der stromaufwärtigen
Abgastemperatur, die durch den stromaufwärtigen Temperatursensor 41 erfasst
wurde und vergleicht die geschätzte
stromabwärtige
Temperatur mit der stromabwärtigen
Temperatur, die durch den stromabwärtigen Temperatursensor 42 erfasst
wurde. Die ECU 6 bestimmt, dass entweder bei dem stromaufwärtigen Sensor 41 oder
bei dem stromabwärtigen
Sensor 42 eine Fehlfunktion vorliegt, wenn die verglichenen Temperaturen
stark voneinander abweichen. Die ECU 6 führt diesen
Prozess der Fehlfunktionserfassung aus, wenn der Motor 1 in
einem vorherbestimmten Zustandsbereich betrieben wird.
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Dieser
Bereich kann ein Motorbetriebsbereich sein, in dem der Einfluss
an HC-Oxidations- und Verbrennungshitze vernachlässigbar klein ist, beispielsweise
sofort nach dem Motorkaltstart, in dem der DPF 3 nicht
erhitzt wird, um den Katalysator ausreichend zu aktivieren. Dieser
Bereich kann ein Hochgeschwindigkeits- und Hochlastbetrieb des Motors 1 sein.
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Die
Abgastemperaturen verändern
sich verschieden, abhängig
von der Anordnung im Abgaskanal, wie in 2 dargestellt,
wenn der Motor 1 in einem immer noch kalten Zustand (Kaltstart)
gestartet wird, in dem der Katalysator in dem DPF 3 noch
nicht aktiviert ist. Insbesondere nachdem der Motor 1 kalt gestartet
wurde, steigt die Abgastemperatur stromaufwärts des DPF 3 sofort,
aber die Abgastemperaturen in dem DPF 3 und stromabwärts des
DPF 3 steigen jeweils langsam mit einiger Zeitverzögerung an.
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Diese
Verzögerungen
werden verursacht, weil der DPF 3 eine Keramikstruktur
ist, die eine große
Wärmekapazität hat. Da
der Katalysator in dem DPF 3 sofort nach dem Motorkaltstart
immer noch nicht aktiviert ist, wird HC nicht durch Oxidation durch den
Katalysator verbrannt. Deshalb steigen die Abgastemperaturen in
dem DPF 3 und stromabwärts des
DPF 3 mit den entsprechenden Verzögerungszeiten auf ein ähnliches
Niveau wie die stromaufwärtige
Abgastemperatur an.
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Die
Abgastemperaturen in dem DPF 3 stromaufwärts und
stromabwärts
des DPF 3 verändern sich
auch verschieden, wie in 3 dargestellt, wenn der Motor 1 durch
ein Gaspedal (ACC) beschleunigt wird und in dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand
betrieben wird. Obwohl die Abgastemperatur stromaufwärts des
DPF 3 sofort ohne Verzögerung
ansteigt, steigen die Abgastemperaturen in dem DPF 3 und
stromabwärts
des DPF 3 jeweils nach einiger Zeitverzögerung langsam auf das ähnliche
Niveau wie die stromaufwärtige
Abgastemperatur an.
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Diese
Verzögerungen
werden verursacht, weil wenig HC von dem Motor 1 in dem
Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand ausgestoßen wird
und durch den Katalysator in dem DPF 3 oxidiert wird, wenn
der Katalysator im aktivierten Zustand ist. Im Hochgeschwindigkeits-
und Hochlastzustand steigen die Temperaturen in dem DPF 3 und
stromabwärts
des DPF 3 schneller an als in dem Kaltstartzustand, der
in 2 dargestellt ist.
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Unter
den vorstehenden zwei Motorbetriebszuständen ist die Beziehung zwischen
der stromaufwärtigen
Temperaturveränderung
und der stromabwärtigen
Temperaturveränderung
als eine Funktion definiert, die nur von einer Temperaturveränderungsverzögerung,
die aus der Wärmekapazität des DPF 3 und
Glätten
entsteht, abhängt.
Dieses Abgassystem wird als Übertragungsfunktion
einer Verzögerung erster
Ordnung plus einer Totzeit ausgedrückt, d.h. e–LS/(1
+ Ts), wie in 5 dargestellt. Hierbei ist T eine
Zeitkonstante einer Verzögerung
erster Ordnung und L ist eine Totzeit. Folglich kann die Abgastemperatur
stromabwärts
des DPF 3 aus der Abgastemperatur stromaufwärts des
DPF 3 geschätzt
werden, indem die Übertragungsfunktion
verwendet wird, welche die stromabwärtige Temperaturveränderung
relativ zur stromaufwärtigen
Temperaturveränderung
definiert.
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Die
geschätzte
stromabwärtige
Abgastemperatur wird im allgemeinen gleich zur stromabwärtigen Abgastemperatur
sein, so lange beide Abgastemperatursensoren 41 und 42 normal
arbeiten. Daher kann die Fehlfunktion der Abgastemperatursensoren 41 und 42 durch
Vergleichen der geschätzten stromabwärtigen Temperatur
und der stromabwärtigen
Temperatur, die tatsächlich
durch den stromabwärtigen
Temperatursensor 42 gemessen wird, erfasst werden. Wenn
bei einem der Abgastemperatursensoren 41 und 42 eine
Fehlfunktion vorliegt, werden die verglichenen zwei Temperaturen
stark voneinander abweichen.
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4 stellt
einen Fall dar, bei dem im stromabwärtigen Abgastemperatursensor 42 eine
Fehlfunktion vorliegt. Unter diesem Umstand weicht die tatsächliche
Ausgabekennlinie des stromabwärtigen Sensors 42 auf
die Seite der höheren
Temperatur relativ zur geschätzten
stromabwärtigen
Temperatur ab. Deshalb wird eine Temperaturdifferenz zwischen einer
geschätzten
stromabwärtigen
Temperatur Tex0 und der tatsächlichen
erfassten stromabwärtigen Temperatur
Tex1 errechnet. Wenn die Differenz (|Tex1 – Tex0||) größer als
ein vorherbestimmter Referenzwert Tref ist, wird eine Fehlfunktion
erfasst.
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Die
Beziehung zwischen der stromaufwärtigen
Temperaturveränderung
und der stromabwärtigen
Temperaturveränderung
variiert mit der Abgasströmungsquantität. Deshalb
werden die Zeitkonstante T der Verzögerung erster Ordnung und die
Totzeit L variiert, wie in den 6 und 7 jeweils
dargestellt. Diese Kennlinien werden experimentell bestimmt. Insbesondere
wird die Zeitkonstante T und die Totzeit L beachtlich verringert
während
sich die Abgasströmungsquantität innerhalb
eines kleinen Strömungsquantitätsbereichs
(0 bis Q1) erhöht.
Dies kommt daher, dass sich die Wärmeübertragung pro Zeiteinheit
zwischen dem Abgas und dem Katalysator in dem DPF 3 erhöht, während sieh
die Abgasströmungsquantität erhöht. Die
Zeitkonstante T und die Totzeit L bleiben im Wesentlichen unverändert, wenn
die Abgasströmungsquantität einmal
den kleinen Quantitätsbereich übersteigt.
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Aus
diesem Grund errechnet die ECU 6 beim Bestimmen der stromabwärtigen Abgastemperatur zunächst die
Abgasströmungsquantität und stellt
die Zeitkonstante T und die Totzeit L in Übereinstimmung mit der errechneten
Abasstromquantität
ein und errechnet schließlich
die geschätzte
stromabwärtige Abgastemperatur
unter Verwendung der Übertragungsfunktion
(5) und der variabel festgesetzten Zeitkonstante
T und der Totzeit L.
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Für den vorstehenden
Fehlfunktions-Erfassungsbetrieb wird die ECU 6 so programmiert,
dass sie den Prozess, der in den 8 und 9 dargestellt
ist, ausführt,
die jeweils für den
Motorkaltstartfall und den Hochgeschwindigkeits- und Hochlastfall sind.
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Unter
Bezugnahme auf 8 bestimmt die ECU 6 zuerst
bei Schritt 101, unabhängig
vom Motorbetrieb, ob der Zündschalter
(nicht dargestellt) EIN ist, und bestimmt dann bei Schritt 102,
ob der Katalysator in einem aktivierten Zustand ist. Der Katalysator wird
als in einem nicht aktivierten Zustand bestimmt, wenn sowohl die
Abgastemperatur, die durch den stromaufwärtigen Temperatursensor erfasst
wird, als auch die Abgastemperatur, die durch den stromabwärtigen Temperatursensor
erfasst wird, niedriger als entsprechende vorherbestimmte Referenztemperaturen
sind. Die Referenztemperaturen können
in Übereinstimmung
mit der Aktivierungstemperatur des Katalysators, der bei 200°C verwendet
wird, eingestellt werden. Alternativ kann der nicht aktivierte Zustand
des Katalysators bestimmt werden basierend darauf, ob die Motorkühlmitteltemperatur
unterhalb 40°C
ist. Wenn der Katalysator als in dem aktivierten Zustand befindlich
bestimmt wird, beendet die ECU 6 diesen Prozess.
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Die
ECU 6 liest bei Schritt 103 die Ansaugluftstromquantität und die
stromaufwärtige
und stromabwärtige
Abgastemperatur, die jeweils durch den Luftstromsensor 12 und
die Abgastemperatursensoren 41, 42 erfasst werden.
Als nächstes
wird bei Schritt 104 die Abgasströmungsquantität Q aus der
erfassten Ansaugluftstromquantität
errechnet. Solange beide Quantitäten
hinsichtlich der gleichen Maßeinheiten
gemessen werden, beispielsweise Gramm/Sekunden, kann die erfasste
Luftstromquantität
als Abgasströmungsquantität verwendet
werden.
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Die
ECU 6 berechnet dann die Zeitkonstante T und die Totzeit
L bei Schritt 105 basierend auf der errechneten Abgasströmungsquantität Q. Für diese Berechnung
können
die Kennlinien der Zeitkonstante T und der Totzeit L relativ zur
Abgasströmungsquantität Q in der
ECU 6 zur Verwendung bei Schritt 105 verwendet
werden. Die ECU 6 berechnet bei Schritt 106 die
geschätzte
stromabwärtige
Abgastemperatur Tex0 basierend auf der tatsächlich erfassten stromaufwärtigen Abgastemperatur
Tex1 und der Verwendung der Übertragungsfunktion
aus 5.
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Die
ECU 6 berechnet die Differenz (Absolutwert) zwischen den
zwei stromabwärtigen
Abgastemperaturen Tex0 und Tex1 und vergleicht sie mit der vorherbestimmten
Referenz Tref bei Schritt 107. Wenn die Differenz kleiner
als die Referenz ist, bestimmt die ECU 6, dass beide Abgastemperatursensoren 41 und 42 als
normal bestimmt werden. Wenn die Differenz größer als die Referenz ist, bestimmt die
ECU 6, dass zumindest bei dem Abgastemperatursensor 41 oder 42 eine
Fehlfunktion vorliegt und schaltet das Fehlfunktionsanzeigelicht
(MIL) bei Schritt 108 ein.
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Zusätzlich zum
Prozess aus 8 liest die ECU 6 bei
Schritt 201 die Gaspedalposition, die durch den Gaspedalsensor 61 erfasst
wird, und die Motordrehzahl, die durch den Rotationssensor 62 erfasst
wird, ein. Die ECU 6 bestimmt dann bei Schritt 202,
ob der Motor 1 in dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand
ist. Diese Bestimmung kann gemacht werden, indem überprüft wird,
ob die erfasste Motordrehzahl und Gaspedalposition (Abgabedrehmoment)
in dem vorgesehenen Bereich sind, der in 10 dargestellt
ist. Wenn der Motor 1 als nicht in dem Hochgeschwindigkeits-
und Hochlastzustand befindlich bestimmt wird, beendet die ECU 6 diesen Prozess.
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Wenn
der Motor 1 als in dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand
befindlich bestimmt wird, führt
die ECU 6 die Schritte 203 bis 208 auf
eine ähnliche
Art und Weise wie die Schritte 103 bis 108 aus.
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Insbesondere
liest die ECU 6 bei Schritt 203 die Ansaugluftstromquantität und die
stromaufwärtigen
und stromabwärtigen
Abgastemperaturen, die jeweils durch den Luftstromsensor 12 und
die Abgastemperatursensoren 41, 42 erfasst werden,
ein. Als nächstes
wird bei Schritt 203 die Abgasströmungsquantität Q aus
der erfassten Ansaugluftstromquantität berechnet. Die ECU 6 errechnet
dann bei Schritt 205 die Zeitkonstante T und die Totzeit
L basierend auf der berechneten Abgasströmungsquantität Q. Für diese
Berechnung können
die Kennlinien der Zeitkonstante T und der Totzeit L relativ zur
Abgasströmungsquantität Q in der
ECU 6 zur Verwendung bei Schritt 205 gespeichert
werden. Die ECU 6 berechnet bei Schritt 206 die
geschätzte
stromabwärtige
Abgastemperatur Tex0 basierend auf der tatsächlich erfassten stromaufwärtigen Abgastemperatur Tex1
unter Verwendung der Übertragungsfunktion aus 5.
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Die
ECU 6 berechnet die Differenz (Absolutwert) zwischen den
zwei stromabwärtigen
Abgastemperaturen Tex0 und Tex1 und vergleicht sie mit der vorherbestimmten
Referenz Tref bei Schritt 207. Wenn die Differenz kleiner
als die Referenz ist, bestimmt die ECU 6, dass beide Abgastemperatursensoren 41 und 42 als
normal bestimmt werden. Wenn die Differenz größer als die Differenz ist,
bestimmt die ECU 6, dass sich zumindest der Abgastemperatursensor 41 oder 42 in
einer Fehlfunktion befindet und schaltet bei Schritt 208 ein
Fehlfunktionsanzeigelicht (MIL) an.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel kann
die Fehlfunktion der Abgastemperatursensoren 41 und 42,
die stromaufwärts
und stromabwärts
des DPF 3 angeordnet sind, mit Leichtigkeit durch Überwachen
der Sensoren 41 und 42 miteinander erfasst werden.
Insbesondere können
verschiedene Ausfallmodi M1 bis M3, die in 11 dargestellt
sind, als von der normalen Temperatursensorausgabekennlinie abweichend
erfasst werden. Der Ausfallmodus M1 zeigt Zuwachsabweichungen (Umwandlungsverhältnis),
M2 zeigt Verminderung hin zu einer Hochpotentialseite und M3 zeigt
eine Verminderung hin zu einer Niedrigpotentialseite an.
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Es
kann schwierig sein, eine Fehlfunktion der Temperatursensoren 41 und 42 für den Fall,
dass der Katalysator zwischen den Sensoren 41 und 42 angeordnet
ist, zu erfassen, weil die Temperatur stromabwärts des Katalysators durch
die Wärme
beeinflusst wird, die durch die Katalysatorreaktion erzeugt wird. Deshalb
ist in dem ersten Ausführungsbeispiel
die Fehlfunktionerfassung auf einen spezifischen Motorzustand begrenzt,
d.h. den Motorkaltstartzustand und den Hochgeschwindigkeits- und
Hochlastzustand. Weil der Katalysator nicht aktiv ist, um die unverbrannten
HC im Motorkaltstartzustand zu verbrennen und die unverbrannten
HC im Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand gering ausgestoßen werden,
wird die stromabwärtige
Abgastemperatur nicht durch die Wärme des oxidierenden HC beeinflusst. Infolgedessen
kann die stromabwärtige
Abgastemperatur unter Verwendung einer einfachen Übertragungsfunktion
geschätzt
werden.
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(zweites Ausführungsbeispiel)
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In
diesem Ausführungsbeispiel,
das in 12 dargestellt ist, berechnet
die ECU 6 eine Temperaturdifferenz pro Zeiteinheit (Temperaturveränderung) ΔTex1/Δt bei der
stromabwärtigen
Temperatur, die tatsächlich
durch den Temperatursensor 42 gemessen wird und einer Temperaturdifferenz
pro Zeiteinheit (Temperaturveränderung) ΔTex0/Δt in der geschätzten stromabwärtigen Temperatur.
Die ECU 6 vergleicht die zwei Temperaturdifferenzen und
bestimmt, dass eine Fehlfunktion eines der Temperatursensoren vorliegt,
wenn die verglichenen Differenzen stark voneinander abweichen, |ΔTex1/Δt – ΔTex0/Δt|) > Tref2. Dieser Prozess
wird durchgeführt,
wenn der Motor 1 in dem Kaltstartzustand und in dem Hochgeschwindigkeits-
und Hochlastzustand ist.
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Diese
Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein,
sondern kann in einigen anderen Bauweisen ausgeführt werden, ohne vom Rahmen
der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann anstatt eines DPF,
der einen Oxidationskatalysator trägt, eine Abgasreinigungsvorrichtung
ein DPF sein, der andere Arten eines Katalysators trägt, nur
ein Oxidationskatalysator, ein NOx-Katalysator, ein Drei-Wege-Katalysator
oder dergleichen. Des weiteren kann eine Temperatursensorfehlfunktion
erfasst werden, indem die stromaufwärtige Abgastemperatur aus der
stromabwärtigen Abgastemperatur
geschätzt
wird, die durch den stromabwärtigen
Sensor erfasst wird.
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In
einem Abgasreinigungssystem mit einem DPF (3) in Abgaskanälen (2a, 2b),
ist ein Paar Temperatursensoren (41, 42) stromaufwärts und
stromabwärts
des Filters angeordnet, um eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Abgastemperatur zu
erfassen. Eine elektronische Steuereinheit (6) schätzt eine
stromabwärtige Abgastemperatur
aus der tatsächlichen,
stromaufwärtigen
Abgastemperatur, wenn ein Motor in einem vorherbestimmten Zustand
ist, wie beispielsweise einem Kaltstartzustand oder einem Hochgeschwindigkeits-
und Hochlastzustand, bei denen keine katalytische Reaktionswärme in dem
DPF erzeugt wird. Die Steuereinheit vergleicht dann die geschätzte stromabwärtige Temperatur
mit der tatsächlich
erfassten stromabwärtigen Temperatur
und bestimmt eine Abgastemperatursensor-Fehlfunktion, wenn die Differenz
zwischen den verglichenen Temperaturen groß ist.