DE102006035305B4

DE102006035305B4 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006035305B4
Application number: DE102006035305A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Kusatsugu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2026-12-23
Also published as: JP4539554B2; JP2007170360A; US20070144146A1; US7797930B2; DE102006035305A1

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Abgasreinigungsvorrichtung folgendes aufweist: eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (2) die in einem Abgasdurchgang (12) des Verbrennungsmotors vorgesehen ist; eine Vielzahl von Abgastemperatursensoren (71, 72, 73) zum Messen einer Abgastemperatur an einer Einlassseite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und einer Abgastemperatur an einer Auflassseite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung; und eine Steuerung (6), die mit den Abgastemperatursensoren verbunden ist, um eine Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage von Ausgangswerten der Abgastemperatursensoren durchzuführen, wobei die Steuerung einen Montagefehlerdetektor (S101–S107) zum Bestimmen aufweist, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind, wenn ein Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert von einem vorbestimmten normalen Bereich in einem Betriebszustand abweicht, in dem die Temperatur des durch die Abgasnachbehandlungsvorrichtung strömenden Abgases sich rasch ändert, wobei der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen auslassseitigen Abgastemperatur und einer Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen einlassseitigen Abgastemperatur berechnet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Erfassung einer fehlerhaften Montage von Abgastemperatursensoren, die in dem Abgasdurchgang stromaufwärts und stromabwärts von einem Partikelfilter vorgesehen sind.
Ein Dieselpartikelfilter (DPF) wird als Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Dieselverbrennungsmotors verstärkt berücksichtigt. Der DPF ist mit mehreren Strömungsdurchgängen ausgebildet, die durch poröse keramische Wände innen definiert sind. Der DPF sammelt Partikelstoffe, die in dem Abgas enthalten sind, wenn das Abgas, das in die Strömungsdurchgänge strömt, durch die porösen Keramikwände tritt. Die Partikelstoffe, die durch den DPF gesammelt werden, werden durch eine spontane Zündung in einem Betriebszustand verbrannt und beseitigt, in dem die Temperatur des Abgases hoch wird, oder werden zwangsweise verbrannt und beseitigt, wenn eine Ablagerungsmenge der Partikelstoffe einen vorbestimmten Wert erreicht. Somit kann der DPF wiederholt regeneriert und verwendet werden, indem die Partikelstoffe regelmäßig beseitigt werden.
Mehrere Abgastemperatursensoren sind in dem Abgasströmungsdurchgang stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF zum Messen einer Einlasstemperatur und einer Auslasstemperatur des DPF montiert. Eine ECU berechnet die Partikelstoffablagerungsmenge durch Verwenden der Messergebnisse der Abgastemperatursensoren und führt eine Temperatursteuerung während der DPF-Regeneration durch. Beispielsweise wird die Regeneration durch Erhöhen der Abgastemperatur durch Durchführen einer Nacheinspritzung oder Ähnlichem und durch Halten des DPF auf einer Temperatur, die zur Verbrennung der Partikelstoffe geeignet ist, durchgeführt.
Zum sicheren Durchführen der DPF-Regeneration mit einer guten Steuerbarkeit ist es eine Voraussetzung, dass die Abgastemperatursensoren korrekt arbeiten. Wenn daher eine Abnormität bei den Abgastemperatursensoren verursacht wird, ist eine rasche Mitteilung an den Fahrer notwendig. Demgemäß wurden verschiedenartige Vorrichtungen zum Erfassen der Abnormität vorgeschlagen. Beispielsweise kann die Erzeugung einer Abnormität, wie zum Beispiel einer Beschädigung oder eines Kurzschlusses durch Vergleichen des Messwertes des Abgastemperatursensors mit einem vorbestimmten Wert erfasst werden.
Ein in JP 2003-149054 beschriebenes System hat eine Vorrichtung zur Verringerung einer fehlerhaften Erfassung, die auf einem Abgastemperatursensor angewendet wird, der den gleichen Wert bei einer vorbestimmten Temperatur wie einen Wert abgibt, wenn eine Abnormität auftritt. Das System verbessert die Erfassungsgenauigkeit durch Durchführen einer Abnormitätsbestimmung auf der Grundlage des Messwertes nur dann, wenn geschätzt wird, dass die Temperatur sicher höher als die vorbestimmte Temperatur ist.
Die mehreren Abgastemperatursensoren, die zum Messen der Temperatur verwendet werden, haben die gleiche Sensorstruktur und Charakteristik einschließlich einer Verbinderform. Verbindermontagepositionen zum Verbinden der Abgastemperatursensoren mit einem Verbrennungsmotorkabelbaum liegen nahe aneinander. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Abgastemperatursensoren, die an einem stromaufwärtigen Abschnitt beziehungsweise einem stromabwärtigen Abschnitt von dem DPF angebracht werden sollten, umgekehrt bezüglich der beabsichtigten Montageposition montiert werden.
In diesem Fall sind die DPF-Einlasstemperatur und die DPF-Auslasstemperatur, die durch die ECU erkannt werden, relativ zueinander falsch, sodass eine Schätzgenauigkeit der DPF-Zentraltemperatur oder einer Partikelstoffablagerungsmenge auf der Grundlage der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur verschlechtert wird. Wenn die Schätzgenauigkeit der Partikelstoffablagerungsmenge verschlechtert wird, besteht die Möglichkeit, dass die Partikelstoffe über eine zulässige Grenze hinaus abgelagert werden und eine hohe Temperatur während der Regeneration verursacht wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die Temperatur übermässig aufgrund der Verschlechterung der Temperatursteuerbarkeit während der DPF-Regeneration erhöht wird. Als Folge kann die Haltbarkeit eines DPF-Basismaterials oder eines Katalysators verschlechtert werden und kann im schlimmsten Fall ein Schmelzschaden des DPF verursacht werden. Es besteht die Möglichkeit, dass eine andere Steuerung, die die DPF-Temperatur oder die Abgastemperatur verwendet, ebenso beeinträchtigt wird.
DE 10 2004 054 107 A1 offenbart ein Abgasreinigungssystem mit einem DPF in Abgaskanälen, wobei ein Paar Temperatursensoren stromaufwärts und stromabwärts des Filters angeordnet ist, um eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Abgastemperatur zu erfassen. Eine elektronische Steuereinheit 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.
DE 101 17 244 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung vertauscht angeschlossener O₂-Sensoren, die im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine hintereinander angeordnet und an eine Regeleinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung angeschlossen sind, wobei die Kraftstoffeinspritzung während eines Prüfzeitraums abgeschaltet oder das Kraftstoff-Luft-Verhältnis verändert wird und die Reaktionszeiten bis zum Auftreten der dadurch bedingten Signaländerungen der O₂-Sensoren gemessen und ausgewertet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die eine fehlerhafte Montage von mehreren Abgastemperatursensoren messen kann, die in einem Abgasströmungsdurchgang zum Messen einer Temperatur einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung vorgesehen sind, und die eine Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage von Abgaben der Abgastemperatursensoren mit einer guten Steuerbarkeit sicher durchführen kann.
Gemäss einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die in einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, eine Vielzahl von Abgastemperatursensoren zum Messen einer Abgastemperatur an einer Einlassseite und einer Auslassseite der Nachbehandlungsvorrichtung und eine Steuerung, die mit den Abgastemperatursensoren verbunden ist, um eine Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage von Abgabewerten der Abgastemperatursensoren durchzuführen. Die Steuerung hat einen Montagefehlerdetektor, der bestimmt, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind, wenn ein Geschwindigkeitsänderungsabweichungswert von einem vorbestimmten normalen Bereich in einen Betriebszustand abweicht, in dem die Temperatur des durch die Abgasnachbehandlungsvorrichtung strömenden Abgases sich rasch ändert. Der Änderungsgeschwindigkeitabweichungswert wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen auslassseitigen Abgastemperatur und einer Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen einlassseitigen Abgastemperatur berechnet.
Wenn sich der Betriebszustand ändert, ändert sich die Abgastemperatur an der Einlassseite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie zum Beispiel eines Partikelfilters, zuerst. Die auslassseitige Abgastemperatur ändert sich mit Verzögerung zu der einlassseitigen Temperatur auf Grund einer Wärmekapazität des Filters. Daher kann die fehlerhafte Montage durch Nachvollziehen der Änderungen der Abgastemperatur zu dem Zeitpunkt, wenn sich der Betriebszustand rasch ändert, und durch Vergleichen des Abweichungswerts der Geschwindigkeitsänderungen der durch die Abgastemperatursensoren gemessenen Abgastemperatur mit einen normalen Wert erfasst werden. Somit kann ein Einfluss auf verschiedene Arten der Steuerung auf der Grundlage der gemessenen Temperatur, wie zum Beispiel eine Berechnung einer Partikelstoffablagerungsmenge oder einer Regenerationssteuerung verringert werden. Darüber hinaus kann die Verschlechterung der Steuerbarheit oder ein Schmelzschaden des Filters auf Grund einer fehlerhaften Messung unterbunden werden. Als Folge kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems verbessert werden.
Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiel werden ebenso wie Verfahren zum Betrieb und die Funktion der zugehörigen Teile aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
1A ist ein schematisches Diagram, das eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
1B ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einer DPF-Temperatur und einer Partikelstoffoxidationsmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
1C ist ein schematisches Diagram, das eine Montageposition von Abgastemperatursensoren gemäß dem Ausfühungsbeispiel von 1A zeigt;
2A ist ein Zeitdiagram, das Änderungen von Abgastemperaturwerten
stromaufwärts und stromabwärts von einem DPF in dem Fall der
korrektren Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
2B ist ein Zeitdiagram, das Änderungen der Abgastemperaturwerte stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF in dem Fall einer fehlerhaften Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
2C ist ein Zeitdiagram, das einen Geschwindigkeitsabweichungswert auf der Grundlage von Änderungsgeschwindigkeiten einer DPF-Einlasstemperatur und einer DPF-Auslasstemperatur gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
3A ist ein Zeitdiagram, das Änderungen der Abgastemperaturwerte stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF in dem Fall der korrekten Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
3B ist ein Zeitdiagram, das Änderungen der Abgastemperaturwerte stromaufwärts und stromabwärts des DPF in dem Fall der fehlerhaften Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
3C ist ein Zeitdiagram, das einen Geschwindigkeitsabweichungswert auf der Grundlage von Änderungsgeschwindigkeiten der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
4A ist ein Zeitdiagram, das Änderungen der Abgastemperaturwerte stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF in dem Fall der korrekten Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
4B ist ein Zeitdiagram, das Änderungen der Abgastemperaturwerte stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF in dem Fall der fehlerhaften Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
4C ist ein Zeitdiagram, das einen Geschwindigkeitsabweichungswert auf der Grundlage von Änderungsgeschwindigkeiten der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
5 ist ein Zeitdiagram, das eine graduelle Änderungssteuerung und ein Verfahren einer Austauschsteuerung bzw. Umschaltsteuerung nach der Erfassung der fehlerhaften Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
6 ist ein Zeitdiagram, das ein Verfahren zum Ändern von Einstellwerten während der Regenerationssteuerung nach der Erfassung der fehlerhaften Montage gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
7 ist ein Ablaufdiagram, das ein Verfahren zum Erfassen der fehlerhaften Montage, das durch eine ECU durchgeführt wird gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
8A ist ein Ablaufdiagram, das die graduelle Änderungssteuerung und das Austauschverfahren bzw. Umschaltverfahren, das durch die ECU durchgeführt wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt;
8B ist ein Ablaufdiagram, dass das Verfahren zum Ändern der Einstellwert während der Regenerationssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A zeigt; und
9A bis 9F sind schematische Diagramme, die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen und Montagepositionen von Abgastemperatursensoren von abgewandelten Beispielen des Ausführungsbeispiels von 1A zeigen.
Unter Bezugnahme auf 1A wird eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Als Beispiel wird die Abgasreinigungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf einen Vierzylinderdieselverbrennungsmotor 1 angewendet. Injektoren 11 sind jeweils an den Zylindern vorgesehen. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 2 als Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist in einem Abgasdurchgang 12 vorgesehen, der sich von einem Abgaskrümmer beziehungsweise Auslasskrümmer erstreckt. Einlassluft wird von einem Einlassdurchgang 13 in Brennkammern der jeweiligen Zylinder durch einen Einlass, eingeführt. Kraftstoff wird unter Druck von einem Kraftstofftank 4 zu einer Common-Rail 3 durch ein Dosierventil 41 und eine Pumpe 31 gefördert.
Die Common-Rail 3 führt den Kraftstoff in die Injektoren 11 zu. Eine ECU 6 führt eine Steuerung durch, um den Druck in der Common-Rail 3, der durch einen Drucksensor 5 gemessen wird, auf einen vorbestimmten Druck zu bringen.
Abgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird, enthält Partikelstoffe, die Ruß (Kohlenstoff) und SOF (lösliche organische Bestandteile) als Hauptbestandteile aufweisen. Der DPF 2 sammelt die Partikelstoffe in dem Abgasdurchgang 12, um den Ausstoß der Partikelstoffe in die Atmosphäre zu unterbinden. Beispielsweise besteht der DPF 2 aus einer hitzebeständigen porösen Keramik, wie zum Beispiel Cordierite. Der DPF 2 ist als Wabenstrukturkörper mit mehreren Zellen geformt, die innen Gasströmungsdurchgänge definieren. Die Gassttrömungsdurchgänge werden abwechselnd an einer Einlassseite oder an einer Auslassseite blockiert. Das Abgas von dem Verbrennungsmotor 1 strömt zwischen den angrenzenden Gasströmungsdurchgängen durch poröse Trennwände, die die Zellen definieren. Die Partikelstoffe, die in dem Abgas enthalten sind, werden gesammelt, wenn das Abgas durch die porösen Trennwände tritt, und werden graduell abgelagert.
Der DPF 2 trägt normalerweise einen Oxidationskatalysator. Der Oxidationskatalysator ist ein Edelmetallkatalysator, wie zum Beispiel Platin. Der Oxidationskatalysator wird auf eine innere Umfangswand des DPF 2 aufgebracht (Flächen der porösen Trennwände). Der Oxidationskatalysator beschleunigt die Oxidation der gesammelten Partikelstoffe. Unter Verwendung von katalytischen Reaktionen kann die Regenerationstemperatur des DPF 2 verringert werden und kann eine stabile Verbrennung verwirklicht werden. Eine Struktur, die den Oxidationskatalysator an dem DPF 2 nicht trägt, oder eine Struktur, die den Oxidationskatalysator als separaten Körper bereitstellt, kann eingesetzt werden.
Ein Abgastemperatursensor 71 ist unmittelbar stromaufwärts von dem DPF 2 vorgesehen und ein Abgastemperatursensor 72 ist unmittelbar stromabwärts von dem DPF 2 in dem Abgasdurchgang 12 vorgesehen. Die Abgastemperatursensoren 71, 72 sind mit der ECU 6 verbunden. Die Abgastemperatursensoren 71, 72 messen eine Abgastemperatur unmittelbar stromaufwärts von dem DPF 2 und eine Abgastemperatur unmittelbar stromabwärts von dem DPF 2 und geben die Temperaturwerte and die ECU 6 ab. Die durch den stromaufwärtigen Abgastemperatursensor 71 gemessene Temperatur wird als einlassseitige Abgastemperatur des DPF 2 erkannt (DPF-Einlasstemperatur) und die durch den stromabwärtigen Abgastemperatursensor 72 gemessene Temperatur wird als auslassseitige Abgastemperatur des DPF 2 erkannt (DPF-Auslasstemperatur).
Ein Differentialdrucksensor 8 ist an dem Abgasdurchgang 12 zum Messen eines Differentialdrucks über den DPF 2 gelegen. Ein Ende des Differentialdrucksensors 8 ist mit dem Auslassdurchgang 12 unmittelbar stromaufwärts des DPF 2 durch einen Druckeinführdurchgang 81 verbunden und das andere Ende des Differentialdrucksensors 8 ist mit dem Auslassdurchgang 12 unmittelbar stromabwärts von dem DPF 2 durch einen Druckeinführdurchgang 82 verbunden. Der Differentialdrucksensor 8 gibt ein Signal an die ECU 6 gemäß dem Differentialdruck über den DPF 2 ab.
Ein Luftdurchflussmessgerät (ein Einlassmengensensor) 14 ist in dem Einlassdurchgang 13 des Verbrennungsmotors 1 gelegen. Das Luftdurchflussmessgerät 14 misst eine Einlassmenge und gibt die Einlassmenge an die ECU 6 ab.
Die ECU 6 ist mit verschiedenen Arten von Sensoren (nicht gezeigt), wie zum Beispiel einem Beschleunigerpositionssensor zum Messen einer Beschleunigungsposition ACCP, einem Drehzahlsensor zum Messen einer Drehzahl ME des Verbrennungsmotors 1 und einem Kraftstofffüllstandssensor zum Messen eines Kraftstofffüllstands L verbunden. Die ECU 6 führt eine Rückführregelung des Verbrennungsmotors 1 durch Berechnen einer optimalen Kraftstoffeinspritzmenge, einer optimalen Einspritzzeitabstimmung, eines optimalen Einspritzdrucks und dergleichen gemäß Betriebszuständen auf der Grundlage von Messsignalen der Sensoren durch. Der Hochdruckkraftstoff wird unter Druck zu der Common-Rail 3 durch Steuern des Dosierventils 41 gefördert, sodass der Druck in der Common-Rail 3, der durch den Drucksensor 5 gemessen wird, mit einem vorbestimmten Einspritzdruck übereinstimmt. Die Kraftstoffeinspritzung zu dem Verbrennungsmotor 1 wird durch Antreiben des Injektors 11 bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung durchgeführt.
Die ECU 6 überwacht einen Zustand einer Partikelstoffablagerung in dem DPF 2 und steuert eine Regeneration des DPF 2. Zuerst berechnet die ECU 6 eine Partikelstoffablagerungsmenge in dem DPF 2 (PM-Ablagerungsmenge) auf der Grundlage der Messergebnisse der vorstehend beschriebenen verschiedenartigen Sensoren wie auch des Differentialdrucksensors 8, der Abgastemperatursensoren 71, 72, des Luftdurchflussmessgeräts 14 und dergleichen. Die ECU 6 vergleicht den berechneten Wert der Partikelstoffablagerungsmenge mit einem Bezugswert (Regenerationsbestimmungsablagerungsmenge PMr) zum Starten der Regeneration des DPF 2, um zu bestimmen, ob die Regeneration notwendig ist.
Als nächstes wird die Berechnung der Partikelstoffablagerungsmenge erklärt, die durch die ECU 6 durchgeführt wird. Eine Berechnungsformel (1) der Partikelstoffablagerungsmenge wird beispielsweise wie folgt ausgedrückt: PMfin = PMdis (ΔP oder NE × Q) – Pmoxi (PM × Tf), (1)
In der Formel (1) stellt PMfin die abschließende Partikelstoffablagerungsmenge dar, ist PMdis eine Partikelstoffausstoßmenge, ist ΔP der Differentialdruck über dem DPF 2, ist Q die Kraftstoffeinspritzmenge, ist PMoxi eine Partikelstoffoxidationsmenge, ist PM die Partikelstoffablagerungsmenge und ist Tf die Temperatur des DPF 2. Die Partikelstoffablagerungsmenge PMdis kann als Schätzung der Partikelstoffmenge, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Einspritzmenge Q berechnet werden. In dem Fall, dass der Differentialdrucksensor 8 vorgesehen ist, wie in 1A gezeigt ist, kann die Partikelstoffausstoßmenge PMdis auf der Grundlage des gemessenen Differentialdrucks ΔP über den DPF 2 berechnet werden. Diese Berechnung basiert auf der Tatsache, dass ein Druckverlust an den DPF 2 ansteigt, wenn die Partikelstoffablagerungsmenge ansteigt. Der Differentialdruck ΔP über dem DPF 2 ändert sich ebenso gemäß einer Durchflussrate des Abgases. Daher wird eine Modellierung dieser Beziehungen auf der Grundlage der Einlassdurchflussrate durchgeführt, die durch das Luftdurchflussmessgerät 14 gemessen wird, und werden die Beziehungen in der ECU 6 als Berechnungsformel der Partikelstoffausstoßmenge PMdis im Voraus gespeichert.
Ein Teil der Partikelstoffe, die in dem DPF 2 abgelagert werden, wird oxidiert und durch eine katalytische Reaktion beseitigt. Die Partikelstoffoxidationsmenge PMoxi vergrößert sich, wenn die DPF-Temperatur Tf ansteigt. Daher kann unter Verwendung dieser Beziehung die Partikelstoffoxidationsmenge PMoxi auf der Grundlage der DPF-Temperatur Tf berechnet werden. Die abschließende Partikelstoffablagerungsmenge PMfin wird durch Subtrahieren der Partikelstoffablagerungsmenge PMoxi von der Partikelstoffausstoßmenge PMdis berechnet.
Es ist schwierig, die Temperatur innerhalb des DPF 2 direkt zu messen. Daher wird die DPF-Temperatur (eine repräsentative Temperatur) auf der Grundlage der Abgaben der Abgastemperatursensoren 71, 72 gemessen. Als einfaches Verfahren kann die DPF-Auslasstemperatur, die einen Zustand des DPF 2 relativ geeignet darstellt, mit dem Abgastemperatursensor 72 gemessen werden und als DPF-Temperatur Tf betrachtet werden. Die DPF-Temperatur Tf kann genauer durch Schätzungen der DPF-Temperatur Tf unter Berücksichtigung einer Verzögerung der Änderung der DPF-Auslasstemperatur berechnet werden.
Wenn der Berechnungswert der abschließenden Partikelstoffablagerungsmenge PMfin die Regenerationsbestimmungsablagerungsmenge PMr (beispielsweise a (g)) übersteigt, wie durch die folgende Gleichung (2) gezeigt ist, bestimmt die ECU 6, dass die Regeneration des DPF 2 notwendig ist, und betreibt eine Temperaturerhöhungsvorrichtung. PMfin > a, (2)
Die ECU 6 erhöht die Temperatur des DPF 2 auf eine vorbestimmte Regenerationstemperatur (Soll-Regenerationstemperatur Tfr), um die Partikelstoffe zu verbrennen und zu beseitigen. Die Regenerationsbestimmungsablagerungsmenge a (g) wird auf eine Ablagerungsmenge eingestellt, die keinen Schmelzschaden aufgrund eines übermäßigen Anstiegs der DPF-Temperatur Tf verursacht, was durch die Verbrennung der Partikelstoffe verursacht wird.
Beispielsweise wird eine Nacheinspritzung als Temperaturerhöhungsverfahren zum Regenerieren des DPF 2 durchgeführt. Somit wird eine Oxidationsreaktion von unverbranntem Kraftstoff verursacht und wird die Abgastemperatur durch die Reaktionswärme erhöht. Die ECU 6 regelt die DPF-Temperatur Tf, um den DPF 2 auf der Soll-Regenerationstemperatur Tfr zu halten (beispielsweise 600°C ± 50°C). Anstelle der Nacheinspritzung kann eine Einlassbeschränkung oder eine Zeitabstimmungsverzögerung (Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungsverzögerung) als Temperaturerhöhungsverfahren verwendet werden. Eines der Temperaturerhöhungsverfahren kann eingesetzt werden oder eine Kombination von zwei oder mehreren Temperaturerhöhungsverfahren kann eingesetzt werden.
Die ECU 6 berechnet kontinuierlich die Partikelstoffablagerungsmenge während der Regeneration. Wenn die berechnete Partikelstoffablagerungsmenge unterhalb eines Referenzwertes zum Beenden der Regeneration des DPF 2 fällt (Regenerationsendablagerungsmenge, beispielsweise b (g)), wie durch den folgenden Ausdruck (3) gezeigt ist, beendet die ECU 6 die Regeneration. PMfin < b (3)
Die Regenerationsendablagerungsmenge b (g) wird geeignet festgelegt, sodass eine Verschlechterungsrate des Kraftstoffverbrauchs aufgrund des Temperaturerhöhungsbetriebs in einen zulässigen Bereich fällt.
Als nächstes wird die Montagefehlererfassungssteuerung der Abgastemperatursensoren 71, 72 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erklärt. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die DPF-Temperatur Tf bei der Berechnung der abschließenden Partikelstoffablagerungsmenge PMfin oder der Temperatursteuerung während der Regeneration verwendet. Daher müssen die Messwerte der Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt durch die ECU 5 erkannt werden. Wenn beispielsweise die DPF-Auslasstemperatur fehlerhaft derart erkannt wird, dass sie höher als die Ist-Temperatur ist, da die Abgastemperatursensoren 71, 72 umgekehrt bezüglich der beabsichtigten Montageposition montiert sind, da insbesondere der Abgastemperatursensor 72 fehlerhaft stromaufwärts von dem DPF 2 montiert ist und der Abgastemperatursensor 71 fehlerhaft stromabwärts von dem DPF 2 montiert ist, wird die Partikelstoffoxidationsmenge PMoxi zu groß geschätzt, wie in 1B gezeigt ist, wenn die Partikelstoffoxidationsmenge PMoxi auf der Grundlage des Ausdrucks (1) berechnet wird. In diesem Fall wird der Berechnungswert der abschließenden Partikelstoffablagerungsmenge PMfin kleiner als die tatsächliche Ablagerungsmenge (Ist-Partikelstoffablagerungsmenge). Demgemäß besteht die Möglichkeit, dass die tatsächlichen Partikelstoffe zu dem Zeitpunkt, wenn der Ausdruck (2) gebildet wird, und die Regeneration gestartet wird, die Menge a (g) weit übersteigt. In diesem Fall kann ein Schnellschaden des DPF 2 verursacht werden.
Wenn die DPF-Auslasstemperatur fehlerhaft derart erkannt wird, dass sie niedriger als die Ist-Temperatur ist, wird die Partikelstoffoxidationsmenge PMoxi zu klein geschätzt. In diesem Fall wird der Berechnungswert der abschließenden Partikelstoffablagerungsmenge PMfin ein großer Wert. In diesem Fall wird die Regeneration gestartet, bevor die Ist-Partikelstoffablagerungsmenge die Menge a (g) übersteigt. Somit wird das DPF-Regenerationsintervall verkürzt. Als Folge kann der Kraftstoffverbrauch verschlechtert werden oder kann eine thermische Verschlechterung des DPF 2 verursacht werden.
Darüber hinaus wird bei der Temperatursteuerung während der DPF-Regeneration die Steuerbarkeit zum Regeln der DPF-Temperatur Tf auf die Soll-Regenerationstemperatur Tfr verschlechtert. Wenn beispielsweise die DPF-Auslasstemperatur als niedriger als die Ist-Temperatur erkannt wird, wird die Ist-DPF-Temperatur Tf nach der Regelung höher als die Soll-Regenerationstemperatur Tfr (beispielsweise 600°C). Um den ECU-Erkennungswert auf die Soll-Regenerationstemperatur Tfr zu bringen, wird der Temperaturerhöhungsbetrieb öfter als notwendig wiederholt. Als Folge kann ein Schmelzschaden des DPF 2, eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs oder eine thermische Verschlechterung des DPF 2 verursacht werden. In dem Fall, dass die DPF-Auslasstemperatur als höher als die Ist-Temperatur erkannt wird, wird ein Gleichgewicht zwischen dem erkannten Wert der abschließenden Partikelstoffablagerungsmenge PMfin und der Ist-Partikelstoffablagerungsmenge in dem Ausdruck (1) aufgehoben. Als Folge besteht die Möglichkeit, dass ein Schmelzschaden des DPF 2, die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und dergleichen verursacht werden können.
Daher hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ECU 6 als Steuerung einen Montagefehlerdetektor zum Erfassen der fehlerhaften Montage der Abgastemperatursensoren 71, 72. Der Montagefehlerdetektor berechnet eine Änderungsgeschwindigkeit der einlassseitigen Abgastemperatur und eine Änderungsgeschwindigkeit der auslassseitigen Abgastemperatur, die durch die Abgastemperatursensoren 71, 72 gemessen werden. Der Montagefehlerdetektor bestimmt die fehlerhafte Montage auf der Grundlage der Tatsache, ob ein Wert einer Abweichung zwischen den Änderungsgeschwindigkeiten innerhalb eines vorbestimmten normalen Bereiches liegt. Die Erfassung der fehlerhaften Montage während eines Betriebszustands, wie zum Beispiel einer Beschleunigung, einer Verzögerung oder einer DPF-Regeneration, in dem die Abgastemperatur T sich rasch ändert, wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 1C bis 5 erklärt.
Eine durchgezogene Linie TEin in 2A zeigt eine Änderung der DPF-Einlasstemperatur als Erkennungswert TEin der ECU 6 und eine gestrichelte Linie TEout in 2A zeigt eine Änderung der DPF-Auslasstemperatur als weiteren Erkennungswert TEout der ECU 6 in dem Fall, dass der Abgastemperatursensor 71 korrekt stromaufwärts von dem DPF 2 montiert ist und der Abgastemperatursensor 72 korrekt stromabwärts von dem DPF 2 montiert ist wie in 1C gezeigt ist. Wenn eine Beschleunigungsmarke Fa an einem Referenzpunkt t1 eingeschaltet wird, wird eine Temperaturänderung von einer stromaufwärtigen Seite des DPF 2 verursacht. Demgemäß steigt die DPF-Einlasstemperatur TEin rasch an, steigt insbesondere mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit TEin' an. Dann steigt die DPF-Auslasstemperatur TEout graduell mit einer Verzögerung an, steigt insbesondere mit einer geringen Änderungsgeschwindigkeit TEout an und konvergiert mit einer vorbestimmten Temperatur. Das liegt daran, das der DPF 2, der den Oxidationskatalysator aufweist, aus einem keramischen Strukturkörper mit einer großen Wärmekapazität besteht.
Wenn die Abgastemperatursensoren 71, 72 umgekehrt bezüglich der beabsichtigten Montageposition montiert werden, insbesondere wenn der Abgastemperatursensor 72 fehlerhaft stromaufwärts von dem DPF 2 montiert wird und der Abgastemperatur 72 fehlerhaft stromabwärts von dem DPF 2 montiert wird, wie in 2B gezeigt ist, werden die DPF-Einlasstemperatur TEin und die DPF-Auslasstemperatur TEout gegeneinander ausgetauscht. Die ECU 6 erkennt, das die DPF-Auslasstemperatur TEout rasch ansteigt (mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit TEout'), und dann die DPF-Einlasstemperatur TEin graduell mit einer Verzögerung ansteigt (mit einer kleinen Änderungsgeschwindigkeit TEin'). Die vorliegende Erfindung verwendet die Differenz zwischen dem Anstieg der DPF-Einlasstemperatur TEin und dem Anstieg der DPF-Auslasstemperatur TEout. Die Änderungsgeschwindigkeiten TEin', TEout' der Temperaturen TEin, TEout, die durch die Abgastemperatursensoren 71, 72 gemessen werden, werden jeweils berechnet. Dann wird die Abweichung (TEin' – Teout') zwischen den Änderungsgeschwindigkeiten TEin', TEout' berechnet und wird als Index zum Erfassen der fehlerhaften Montage verwendet.
2C zeigt eine zeitliche Änderung eines Geschwindigkeitsabweichungswerts (TEin' – Teout'), die durch Subtrahieren der Änderungsgeschwindigkeit TEout' der DPF-Auslasstemperatur TEout von der Änderungsgeschwindigkeit TEin' der DPF-Einlasstemperatur TEin berechnet wird. Wie durch eine durchgezogene Linie KORREKT in 2C gezeigt ist, ist die Änderungsgeschwindigkeit TEin' an der Einlassseite größer als die Änderungsgeschwindigkeit TEout' an der Auslassseite in dem Anfangsstadium der Beschleunigung in dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt montiert sind. Daher nimmt der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') einen positiven Wert (+) an. Dann steigt der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') auf einen gewissen Wert an. Darauf verringert sich der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') und nimmt einen negativen Wert (–) an, da die Änderungsgeschwindigkeit TEin' an der Einlassseite sich verringert und die Änderungsgeschwindigkeit TEout' an der Auslassseite sich erhöht. Wenn sich dann die Abgastemperaturdifferenz über den DPF 2 verringert, konvergiert der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') mit null.
In dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 fehlerhaft montiert sind, wie in 2C gezeigt ist, folgt der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') einer Abweichungswertkurve (gestrichelte Linie Fehler), die durch umkehren der korrekten Abweichungswertkurve (durchgezogene Linie KORREKT) an der vertikalen vorgesehen wird, insbesondere in eine Richtung der Positiv-Negativ-Achse. In dem normalen Fall, in die Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt montiert sind, nimmt der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') einen Positiven Wert (+) in dem Anfangsstadium der Beschleunigung an. Dagegen nimmt in dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 fehlerhaft montiert sind, der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') einen negativen Wert (–) kontinuierlich für eine gewisse Dauer an. Daher kann die fehlerhafte Montage durch berechnen des Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout'), durch vergleichen des Geschwindigkeitsabweichungswerts (TEin' – TEout') mit einem vorbestimmten Montagefehlerbestimmungswert α (< 0) und durch bestimmen, ob ein Zustand, in dem der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') gleich wie oder geringer als ein Montagefehlerbestimmungswert α ist, sich für zumindest eine vorbestimmte Montagefehlerdauer bzw. Montagefehlerperiode D (s) fortsetzt, gemessen werden.
3A zeigt Änderungen der Abgastemperaturen T (ECU-Erkennungswerte TEin, TEout) während der Verzögerung in dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt montiert sind. Wenn eine Verzögerungsmarke Fd an einem Referenzpunkt t1 eingeschaltet wird, verringert sich die Temperatur des Abgases, das in den DPF 2 strömt. Demgemäß verringert sich die DPF-Einlasstemperatur TEin rasch (mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit TEin'), wie durch eine durchgezogene Linie TEin in 3A gezeigt ist. Dann verringert sich die DPF-Auslasstemperatur TEout graduell (mit einer geringen Änderungsgeschwindigkeit TEout') mit einer Verzögerung und konvergiert mit einer gewissen Temperatur, wie durch eine gestrichelte Linie TEout in 3A gezeigt ist. In dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 fehlerhaft Montiert sind, erkennt die ECU 6, das die DPF-Auslasstemperatur TEout sich zuerst rasch verringert (mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit TEout'), wie durch eine gestrichelte Linie TEout in 3B gezeigt ist, und sich dann die DPF-Einlasstemperatur TEin graduell mit einer Verzögerung verringert (mit einer niedrigen Änderungsgeschwindigkeit TEin'), wie durch eine durchgezogene Linie TEin in 3B gezeigt ist.
3C zeigt eine Änderung des Geschwindigkeitsabweichungswerts (TEin' – TEout') während der Verzögerung. Der Abweichungswert (TEin' – TEout') folgt einer Kurve, die in 3C gezeigt ist, die mit einer Kurve übereinstimmt die durch vertikales Umkehren der Kurve in dem Fall der Beschleunigung vorgesehen wird, die in 2C gezeigt ist, insbesondere entlang einer Positiv-Negativ-Achse. Der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') in dem Ausgangsstadium der Verzögerung ist negativ in dem normalen Fall, in dem die Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt montiert sind, und ist positiv im Fall der fehlerhaften Montage, in dem die Abgastemperatursensoren 71, 72 fehlerhaft montiert sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der berechnete Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') mit einem vorbestimmten Montagefehlerbestimmungswert β (> 0) verglichen. Die fehlerhafte Montage kann auf der Grundlage der Tatsache erfasst werden, ob der Zustand in den der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') gleich wie oder größer als der Montagefehlerbestimmungswert β ist, sich für zumindest eine vorbestimmte Montagefehlerdauer E (s) fortsetzt.
4A zeigt Änderungen der Abgastemperaturen TEin, TEout während der Regenerationsteuerung des DPF 2 in dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt montiert sind. Die Änderungen der Abgastemperaturen TEin, TEout sind die gleichen wie die Änderungen der Abgastemperaturen TEin, TEout in dem Fall der Beschleunigung, wie in 2A gezeigt ist. Wenn eine DPF-Regenerationsmarke Fr an einem Referenzpunkt t1 eingeschaltet wird, arbeitet die Temperaturerhöhungsvorrichtung und erhöht sich die Temperatur des Abgases, das in dem DPF 2 strömt. Demgemäß steigt die DPF-Einlasstemperatur TEin rasch an (mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit TEin'), wie durch eine durchgezogene Linie TEin in 4A gezeigt ist. Dann erhöht sich die DPF-Auslasstemperatur TEout graduell (mit einer niedrigen Änderunsgeschwindigkeit TEout') mit einer Verzögerung und konvergiert mit einer gewissen Temperatur, wie durch eine gestrichelte Linie TEout in 4A gezeigt ist. In dem Fall, das die Abgastemperatursensoren 71, 72 fehlerhaft montiert sind, erkennt die ECU 6, das die DPF-Auslasstemperatur TEout rasch zuerst ansteigt (mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit TEout') wie durch eine gestrichelte Linie TEout in 4B gezeigt ist, und dann die DPF-Einlasstemperatur TEin graduell (mit einer niedrigen Änderungsgeschwindigkeit TEin') mit einer Verzögerung ansteigt, wie durch eine durchgezogene Linie TEin in 4B gezeigt ist.
4C zeigt eine Änderung des Geschwindigkeitsabweichungswerts (TEin' – TEout') während der DPF-Regeneration. Wie in dem Fall der Beschleunigung, wie in 2C gezeigt ist, nimmt der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') in dem Ausgangsstadium der Regeneration einen positiven Wert (+) in dem normalen Fall an, in dem die Abgastemperatursensoren 71, 72 korrekt montiert sind, aber nimmt einen negativen Wert (–) in dem Fall der fehlerhaften Montage an, in dem die Abgastemperatursensoren 71, 72 fehlerhaft montiert sind. Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der berechnete Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') mit einem vorbestimmten Montagefehlerbestimmungswert γ (< 0) verglichen. Die fehlerhafte Montage kann auf der Grundlage der Tatsache erfasst werden, ob der Zustand, in dem der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin' – TEout') gleich wie oder geringer als der Montagefehlerbestimmungswert γ ist, sich für zumindest eine vorbestimmte Montagefehlerdauer F (s) fortsetzt.
Wenn die fehlerhaft Montage erfasst wird, wird eine Fehlfunktionswarnleuchte (MIL) eingeschaltet, um dem Fahrer die fehlerhafte Montage mitzuteilen, sodass der Fahrer das Fahrzeug zu einer Werkstatt oder ähnlichen bringen kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Behandlung, die durchgeführt wird, bis der Fahrer das Fahrzeug zu der Werkstatt oder ähnlichen bringt, eine Selbstnormalisation durch künstliches Austauschen der Erkennungswerte TEin', TEout' in der ECU 6 miteinander ausgeführt, um die Regenerationssteuerung des DPF 2 zu ermöglichen. Die ECU 6 hat eine graduelle Änderungssteuervorrichtung zum graduellen Ändern der ECU-Erkennungswerte TEin, TEout der einlassseitigen Abgastemperatur und der Auslassseitigen Abgastemperatur auf einen vorbestimmten Abgastemperatureinstellwert, der niedriger als die Temperatur zum Ermöglichen der Regenerationsausführung ist, und eine Austauschvorrichtung zum Austauschen der Erkennungswerte TEin, TEout der einlassseitigen Abgastemperatur und der auslassseitigen Abgastemperatur, die in die ECU 6 eingegeben werden, nach der graduellen Änderungssteuerung.
5 ist ein Zeitdiagram, das ein Beispiel eines künstlichen Austausches der Erkennungswerte TEin, TEout zeigt. Eine Montagefehlererfassungsgestattungsmarke Fep wird zum gleichen Zeitpunkt wie der Start der Beschleunigung eingeschaltet (Zeit t1). Der Messwert des Abgastemperatursensors 71 wird in die ECU 6 als DPF-Einlasstemperatur (ECU-Erkennungswert) TEin eingegeben und der Messwert des Abgastemperatursensors 72 wird in die ECU 6 als DPF-Auslasstemperatur (ECU-Erkennungswert) TEout eingegeben. Die ECU 6 bestimmt die fehlerhafte Montage auf der Grundlage der ECU-Erkennungswerte TEin, TEout, wie vorstehend beschrieben ist, schaltet eine Fehlerbestimmungsmarke Fe ein und betreibt die graduelle Änderungssteuervorrichtung. Bei der graduellen Änderungssteuerung zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 werden sowohl die DPF-Einlasstemperatur TEin als auch die DPF-Auslasstemperatur TEout, die durch die ECU 6 erkannt werden, graduell auf einen gewissen niedrigen Abgastemperatureinstellwert (Sollabgastemperatur TT) verringert. Nach dem die Sollabgastemperatur TT bei dem Zeitpunkt t3 erreicht ist, wird die Austauschmarke Fs eingeschaltet, um die ECU-Erkennungswerte TEin TEout entsprechend der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur miteinander Auszutauschen.
Eine der Bedingungen zum Durchführen der Regeneration des DPF 2 ist es, das der Katalysator des DPF 2 aktiviert ist. Wenn ihre Generation in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Katalysator nicht aktiviert ist, besteht die Möglichkeit, dass weißer Rauch durch unverbrannten Kraftstoff erzeugt wird. Daher wird die Sollabgastemperatur TD auf eine Temperatur eingestellt, die den DPF 2 nicht aktiviert. Somit wird, nach dem die fehlerhafte Montage erfasst ist, die Ausführung der Regeneration in einem Zustand, in dem der DPF 2 nicht aktiviert ist, vermieden und die Erzeugung von weißem Rauch unterbunden.
Dann werden die DPF-Einlasstemperatur TEin und die DPF-Auslasstemperatur TEout, die durch die ECU 6 erkannt werden, graduell erhöht. Die erkannte DPF-Einlasstemperatur TEin und die erkannte DPF-Auslasstemperatur TEout werden graduell geändert, bis die erkannte DPF-Einlasstemperatur TEin und die erkannte DPF-Auslasstemperatur TEout mit der einlassseitigen Ist-Abgastemperatur TAin beziehungsweise der Auslassseitigen Ist-Abgastemperatur TAout übereinstimmen. Eine Austauschabschlussmarke Fsc wird zu einem Zeitpunkt t4 eingeschaltet, wenn die erkannte DPF-Einlasstemperatur TEin, die durch eine durchgezogene Linie TEin in 5 gezeigt ist, eine einlassseitige Ist-Abgastemperatur TAin erreicht, die durch eine gestrichelte Linie TAin gezeigt ist, und die erkannte DPF-Auslasstemperatur TEout, die durch eine gestrichelte Linie TEout gezeigt ist die auslassseitige Ist-Abgastemperatur TAout erreicht, die durch eine gepunktete Linie TAout gezeigt.
Durch die graduelle Änderungssteuerung kann ein Problem, das durch unmittelbares austauschen der DPF-Einlasstemperatur TEin und der DPF-AUslasstemperatur TEout, die durch die ECU 6 erkannt werden, vermieden werden. Insbesondere kann in dem Fall, das eine Steuerung zum frühzeitigen Aufwärmen durch die Rückführung der Abgastemperatur durchgeführt wird (der DPF-Einlasstemperatur TEin oder der DPF-Auslasstemperatur TEout), um den an dem DPF 2 oder ähnlichem getragenen Katalysator oder einen Luftkraftstoffverhältnissensor rasch zu aktivieren, eine Drehmomentschwankung oder eine Verschlechterung eines Verbrennungsgeräusches verursacht werden, wenn Steuerwerte rasch geändert werden. Die graduelle Änderungssteuerung hat die Wirkung der Verringerung der Einflüsse auf die Steuerung.
Zum Berechnen der Partikelablagerungsmenge PM oder zum Durchführen der Temperatursteuerung auf eine sichere Weise während der Regenerationssteuerung, wie in 6 gezeigt ist, können die Einstellwerte geändert werden, um die Partikelstoffablagerungsmenge PMr der DPF-Regenerationsausführung während der Regenerationssteuerung zu erhöhen, wenn die fehlerhafte Montage bestimmt wird. Alternativ kann die Schätzung der Partikelstoffablagerungsmenge PM verringert werden. Eine Abweichung wird zwischen der Partikelstoffablagerungsmenge PM, die durch die ECU 6 erkannt wird, und der Ist-Partikelstoffablagerungsmenge PM auf Grund der fehlerhaften Montage verursacht.
Die Einstellwerte können so geändert werden, dass sich die Soll-DPF-Regenerationstemperatur Tfr verringern. Somit wird der Temperaturanstieg des DPF 2 während der Regeneration unterbunden und kann ein Schmelzschaden und der Gleichen aufgrund des übermäßigen Temperaturanstiegs verhindert werden.
Die 7 bis 8B zeigen Ablaufdiagramme der Montagefehlererfassungssteuerung, die durch ECU 6 durchgeführt wird. 7 zeigt den Prozess als Montagefehlerdetektor. Zu erst bestimmt Schritt S101, ob eine abgelaufene Zeit t (Fa: AUS < EIN), seit die Beschleunigungsmarke Fa von AUS zu EIN geschaltet wurde, gleich wie oder kürzer als eine Zeit A (s) ist. Wenn bei Schritt S101 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S102 weiter. Schritt S102 berechnet den Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) von der Änderungsgeschwindigkeit (TEin – der DPF-Einlasstemperatur TEin und der Änderungsgeschwindigkeit TEout – der DPF-Auslasstemperatur TEout und vergleicht den Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) mit dem Montagefehlerbestimmungswert α (< 0) wie in 2C gezeigt. Schritt S102 bestimmt, ob ein Zustand, indem der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) gleich wie oder geringer als der Montagefehlerbestimmungswert α ist, sich für zumindest die Montagefehlerdauer D (s) fortsetzt. Wenn in Schritt S102 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S107 weiter, um die Montagefehlerbestimmungsmarke Fe einzuschalten.
Wenn in Schritt S101 NEIN gilt, läuft der Prozess zu Schritt S103 weiter, um zu bestimmen, ob eine abgelaufene Zeit t (Fd: AUS < EIN), seit die Verzögerungsmarke Fd von AUS zu EIN geschaltet wurde, gleich wie oder kürzer als eine Zeit B (s). Wenn in Schritt S103 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S104 weiter. Schritt S104 berechnet den Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) aus der Änderungsgeschwindigkeit TEin- der DPF-Einlasstemperatur TEin und der Änderungsgeschwindigkeit TEout- der DPF-Auslasstemperatur TEout und vergleicht den Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) mit dem Montagefehlerbestimmungswert β (< 0), wie in 3C gezeigt. Schritt S104 bestimmt, ob ein Zustand, indem der Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) gleich wie oder größer als der Montagefehlerbestimmungswert β ist, sich für zumindest die Montagefehlerdauer E (s) fortsetzt. Wenn in Schritt S104 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S107 weiter, um die Montagefehlerbestimmungsmarke Fe einzuschalten.
Wenn in Schritt S103 NEIN gilt, läuft der Prozess zu Schritt S105 weiter, um zu bestimmen, ob eine abgelaufene Zeit t (Fr: AUS < EIN), seit die DPF-Regenerationsmarke Fr von AUS zu EIN geschaltet wurde, gleich wie oder kürzer als eine Zeit C (s) ist. Wenn in Schritt S105 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S106 weiter. Schritt S106 berechnet den Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) aus der Änderungsgeschwindigkeit TEin – der DPF-Einlasstemperatur TEin und der Änderungsgeschwindigkeit TEout- der DPF-Auslasstemperatur TEout und vergleicht den Geschwindigkeitsabweichungswert (TEin – TEout-) mit dem Montagefehlerbestimmungswert g (> 0) wie in 4C gezeigt ist. Schritt S106 bestimmt, ob ein Zustand, indem der Geschwindigkeitsweichungswert (TEin – TEout-) gleich wie oder geringer als der Montagefehlerbestimmungswert g ist, sich für zumindest die Montagefehlerdauer F (s) fortsetzt. Wenn in Schritt S106 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S107 weiter, um die Montagefehlerbestimmungsmarke Fe einzuschalten.
8A zeigt den Prozess als graduelle Änderungssteuervorrichtung und eine Austauschvorrichtung. Zuerst führt Schritt S201 die graduelle Änderungssteuerung zum graduellen verringern der Erkennungswerte TEin, TEout der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur auf der Grundlage der Messwerte der Abgastemperatursensoren 71, 72 aus. Die Steuerbeträge während der graduellen Änderungssteuerung werden geeignet eingestellt, um den Einfluss der weiteren Steuerung zu bringen, die auf der Grundlage der DPF-Einlasstemperatur oder der DPF-Auslasstemperatur durchgeführt wird. Dann bestimmt Schritt S202, ob die ECU-Erkennungswerte (Abgastemperatursensorwerte) TEin, TEout der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur entsprechend den Abgastemperatursensoren 71, 72 gleich wie oder niedriger als die Soll-Abgastemperatur TT nach der graduellen Änderungen sind, wie in 5 gezeigt ist. Wenn in Schritt S202 NEIN gilt, kehrt der Prozess zu Schritt S201 zurück, um die graduelle Änderungssteuerung zu wiederholen. Wenn in Schritt S202 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S203. Der Schritt S203 tauscht die Messwerte des einlassseitigen Abgastemperatursensors 71 und des auslassseitigen Abgastemperatursensors 72, insbesondere den ECU-Erkennungswert TEin der DPF-Einlasstemperatur und den ECU-Erkennungswert TEout der DPF-Auslasstemperatur aus. Dann erhöht Schritt S204 graduell die DPF-Einlasstemperatur (den ECU-Erkennungswert TEin) und die DPF-Auslasstemperatur (den ECU-Erkennungswert TEout). Schritt S205 bestimmt, ob die ECU-Erkennungswerte TEin, TEout nach der graduellen Änderung jeweils die Ist-Abgastemperaturen TAin, TAout erreichen, die durch die Abgastemperatursensoren 71, 72 gemessen werden. Wenn in Schritt S205 NEIN gilt, kehrt der Prozess zu Schritt S204 zurück, um die graduelle Änderungssteuerung erneut durchzuführen. Dieser Prozess wird wiederholt, bis in Schritt S205 JA gilt.
8B zeigt den Prozess als Versatzvorrichtung. Zuerst bestimmt Schritt S301, ob eine Entfernung DIS, die nach dem Ende der vorherigen DPF-Regenerationssteuerungen gefahren wurde, geringer als ein Wert G (km). Wenn in Schritt S301 JA gilt, läuft der Prozess zu Schritt S302 weiter, um den Einstellwert der Partikelstoffablagerungsmenge PMr für die DPF-Regenerationsausführung um einen vorbestimmten Versatzbetrag 6 zu erhöhen. Alternativ kann der Einstellwert der Soll-DPF-Regenerationstemperatur Tfr um einen vorbestimmten Versatzbetrag Z verringert werden. Wenn in Schritt S301 NEIN gilt, läuft der Prozess zu Schritt S303, um den Einstellwert der Partikelstoffablagerungsmenge PMr für die DPF-Regenerationsausführung um einen vorbestimmten Versatzbetrag ε (> δ) zu erhöhen. Alternativ kann der Einstellwert der Soll-DPF-Regenertionstemperatur Tfr um einen vorbestimmten Versatzbetrag Y (> Z) verringert werden. Durch ändern des Versatzbetrags gemäß der gefahrenen Entfernung DIS kann die Regeneration geeigneter mit eine besseren Steuerbarkeit gesteuert werden. Die Bestimmung kann unter Verwendung einer Fahrzeit anstelle der gefahrenen Strecke DIS durchgeführt werden.
Somit vereinfacht die vorliegende Erfindung die Erfassung der fehlerhaften Montage unter Verwendung der Temperaturänderungsgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, wenn der Betriebszustand sich rasch ändert, sodass der Fahrer über die fehlerhafte Montage informiert wird. Demgemäß kann die Verschlechterung des Schätzgenauigkeit der DPF-Temperatur oder der Partikelstoffablagerungsmenge oder eine Verschlechterung der Temperatursteuerbarkeit während der Regeneration vermieden werden. Darüber hinaus werden die Abgastemperatursensorwerte durch die graduelle Änderungssteuerung im Fall der fehlerhaften Montage ausgetauscht. Demgemäß kann die Regenerationssteuerung des DPF 2 sicher und geeignet durchgeführt werden, noch bevor die Abgastemperatursensoren korrekt neu montiert werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, wie es in 1C gezeigt, sind die Abgastemperatursensoren 71, 72 stromaufwärts und stromabwärts vom DPF 2 mit dem Katalysator vorgesehen. Anders als in diesem Aufbau kann die vorliegende Erfindung auf Strukturen angewendet werden, die verschiedene Arten von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen hat. 9A, 9B oder 9C zeigen jeweils ein Beispiel einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 9 mit einem Oxidationskatalysator (DOC) 91 stromaufwärts vom DPF 2. Die Abgastemperatursensoren 71, 72 können stromabwärts und stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 9 einschließlich dem DOC 91 und dem DPF 2 vorgesehen werden, wie in 9A gezeigt ist. Alternativ können die Abgastemperatursensoren 71, 72 unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts vom DPF 2 vorgesehen werden, wie in 9B gezeigt ist. Alternativ können drei Abgastemperatursensoren 71, 72, 73 stromaufwärts von der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 9 stromabwärts von der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 9 und zwischen dem DOC 91 und dem DPF 2 vorgesehen werden, wie in 9C gezeigt ist.
Der DOC 91 kann getrennt stromaufwärts von dem DPF 2 vorgesehen werden, wie in den 9D bis 9F gezeigt ist. In diesem Fall können die Abgastemperatursensoren 71, 72 unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts vom DPF 2 vorgesehen werden, wie in 9E gezeigt ist. Alternativ kann der Abgastemperatursensor 71 stromaufwärts vom DOC 91 vorgesehen werden und kann der Abgastemperatursensor 72 stromabwärts vom DPF 2 vorgesehen werden, in 9F gezeigt ist. Alternativ können drei Abgastemperatursensoren 71, 72, 73 stromaufwärts vom DOC 91, stromabwärts vom DPF 2 und zwischen dem DOC 91 und dem DPF 2 vorgesehen werden, in 9D gezeigt ist. Bei jedem Aufbau kann die fehlerhafte Montage auf der Grundlage der Abweichung zwischen den Temperaturänderungsgeschwindigkeiten erfasst werden, die durch die mehreren Abgastemperatursensoren erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sie kann auf viele Arten ohne Abweichen vom Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Somit führt die ECU 6 eine Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage von Ausgangswerten von mehreren Abgastemperatursensoren 71, 72 durch, die stromaufwärts und stromabwärts eines Partikelfilters 2 vorgesehen sind, der in einem Abgasdurchgang 12 eines Verbrennungsmotors 1 vorgesehen ist. Die ECU berechnet einen Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert durch Subtrahieren einer Änderungsgeschwindigkeit der auslassseitigen Abgastemperatur, die durch einen der Abgastemperatursensoren gemessen wird, von einer Änderungsgeschwindigkeit einer einlassseitigen Abgastemperatur, die durch den anderen der Abgastemperatursensoren gemessen wird, in einem Betriebszustand, in dem die Temperatur des durch den Partikelfilters strömenden Abgases sich rasch ändert. Die ECU bestimmt, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind, wenn der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert von einem vorbestimmten normalen Bereich abweicht.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Abgasreinigungsvorrichtung folgendes aufweist: eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (2) die in einem Abgasdurchgang (12) des Verbrennungsmotors vorgesehen ist; eine Vielzahl von Abgastemperatursensoren (71, 72, 73) zum Messen einer Abgastemperatur an einer Einlassseite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und einer Abgastemperatur an einer Auflassseite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung; und eine Steuerung (6), die mit den Abgastemperatursensoren verbunden ist, um eine Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage von Ausgangswerten der Abgastemperatursensoren durchzuführen, wobei die Steuerung einen Montagefehlerdetektor (S101–S107) zum Bestimmen aufweist, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind, wenn ein Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert von einem vorbestimmten normalen Bereich in einem Betriebszustand abweicht, in dem die Temperatur des durch die Abgasnachbehandlungsvorrichtung strömenden Abgases sich rasch ändert, wobei der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen auslassseitigen Abgastemperatur und einer Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen einlassseitigen Abgastemperatur berechnet wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ein Partikelfilter ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Betriebszustand, in dem die Temperatur des durch die Abgasnachbehandlungsvorrichtung strömenden Abgases sich rasch ändert, zumindest eine von einer Beschleunigungsperiode des Verbrennungsmotors, einer Verzögerungsperiode des Verbrennungsmotors und eine Regenerationssteuerperiode des Partikelfilters ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert durch subtrahieren der Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen auslassseitigen Abgastemperatur von der Änderungsgeschwindigkeit der gemessenen einlassseitigen Abgastemperatur berechnet wird, und wobei der Montagefehlerdetektor bestimmt, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind, wenn ein Zustand, in dem der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert gleich wie oder geringer als eine vorbestimmter Wert ist, sich für zumindest eine vorbestimmte Dauer während der Beschleunigungsperiode des Verbrennungsmotors fortsetzt, wenn ein Zustand, in dem der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert gleich wie oder geringer als ein gewisser Wert ist, sich für zumindest eine gewisse Dauer während der Regenerationssteuerperiode des Partikelfilters fortsetzt, oder wenn ein Zustand, in dem der Änderungsgeschwindigkeitsabweichungswert gleich wie oder größer als ein gegebener Wert ist, sich für zumindest eine gegebene Dauer während der Verzögerungsperiode des Verbrennungsmotors fortsetzt.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung folgendes aufweist: eine graduelle Änderungssteuervorrichtung (S201, S202, S204, S205) zum Durchführen einer graduellen Änderungssteuerung zum graduellen Ändern von Erkennungswerten der einlassseitigen Abgastemperatur und der auslassseitigen Abgastemperatur, die durch die Steuerung erkannt, auf einen vorbestimmten Abgastemperatureinstellwert, der niedriger als die vorbestimmte Temperatur zur Ermöglichung der Regenerationsausführung ist, wenn der Montagfehlerdetektor bestimmt, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind; eine Austauschvorrichtung, (S203) zum Austauschen der Erkennungswerte der einlassseitigen Temperatur und der auslassseitigen Temperatur, die durch die Steuerung erkannt werden, nachdem die Erkennungswerte den Einstellwert durch die graduelle Änderungssteuerung erreichen.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die graduelle Änderungssteuerungsvorrichtung, nachdem die Austauschvorrichtung die Erkennungswerte der einlassseitigen Abgastemperatur und der auslassseitigen Abgastemperatur gegeneinander austauscht, die Erkennungswerte graduell ändert, bis die Erkennungswerte jeweils mit den Ausgangswerten der Abgastemperatursensoren übereinstimmen.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Steuerung, wenn der Montagefehlerdetektor bestimmt, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind, die Einstellung einer Schätzung einer Ablagerungsmenge von Partikelstoffen, die in dem Partikelfilter abgelagert werden, die auf der Grundlage der Ausgangswerte der Abgastemperatursensoren berechnet werden, oder die Einstellung eines Regenerationsausführwerts der Ablagerungsmenge der Partikelstoffe als eine Ausführbedingung der Regeneration des Partikelfilters ändert.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Steuerung die Einstellung der Soll-Temperatur während der Regeneration des Partikelfilters ändert, wenn der Montagefehlerdetektor bestimmt, dass die Abgastemperatursensoren fehlerhaft montiert sind.