DE102007000342B4

DE102007000342B4 - Temperaturerfassungsvorrichtung für ein Abgasreinigungsgerät

Info

Publication number: DE102007000342B4
Application number: DE102007000342A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Aichi Takano; Shinichiro Aichi Okugawa; Tsukasa Aichi Kuboshima; Shigeto Aichi Yahata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: JP4582058B2; DE102007000342A1; JP2008002349A

Abstract

Temperaturerfassungsvorrichtung für ein Abgasreinigungsgerät (11), das an einem Abgaspfad (32a, 32b) montiert ist, den ein von einer Kraftmaschine (10) eines Fahrzeugs emittiertes Abgas passiert, wobei die Temperaturerfassungsvorrichtung (20, 13a, 13b) Folgendes aufweist: eine Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a, 13b), die sich in der Nähe des Abgasreinigungsgeräts befindet und die zum Erfassen einer Temperatur des Abgases konfiguriert ist; und eine Temperaturkompensationseinrichtung (20), die, um eine Temperatur des Abgasreinigungsgeräts (11) zu ermitteln, zum Kompensieren der Erfassungstemperatur des Abgases durch einen Abnahmebetrag von der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts konfiguriert ist, der zumindest durch eine der folgenden Ursachen (a) und (b) verursacht wird: (a) durch Abgabe thermischer Energie des Abgases an einem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät (11) und der Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a, 13b); und (b) durch einen Temperaturgradienten, der von einem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts (11) in einer zu der Strömung des Abgases in dem Abgasreinigungsgerät (11) senkrecht verlaufenden Außenumfangsrichtung abnimmt, wobei die Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a,...

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur eines an einem Auslasssystem eines Fahrzeugs montierten Abgasreinigungsgeräts mit Katalysator, einem Filter und dergleichen, welches in der Lage ist, ein von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs emittiertes Abgas zu reinigen.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Wie dies beispielsweise aus den Medien bekannt ist, sind Partikel bzw. ist Feinstaub (PM), die/der in einem von einer Brennkraftmaschine, insbesondere von einer Dieselkraftmaschine, emittierten Abgas enthalten sind/ist, der Hauptfaktor für die Luftverschmutzung, und dies wurde daher zu einem ernsten Problem und hat vom Gesichtspunkt des Umweltschutzes die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit erregt.
In letzter Zeit wurden viele Arten von eines mit einem zum Sammeln von Partikeln fähigen Filter, nämlich einem Dieselpartikelfilter (DPF), ausgestatteten Abgasreinigungsgeräts sowie Montagetechniken eines Dieselpartikelfilters an dem Fahrzeug vorgeschlagen. Ein solcher Dieselpartikelfilter hat eine bessere Funktion, insbesondere ist er in der Lage, Partikel zu reinigen, die in einem von einer Dieselkraftmaschine ausgelassenem Abgas enthalten sind. Das Abbrennen des an einem Fahrzeug montierten Dieselpartikelfilters bei regelmäßigen Intervallen (oder gemäß der Menge der gefangenen Partikel) kann die Partikel in Kohlendioxid (harmlos) umwandeln und das Kohlendioxid auslassen. Da ferner ein solcher Abbrennprozess den Dieselpartikelfilter regenerieren kann, ist es möglich, den Dieselpartikelfilter viele Male wiederholtermaßen und kontinuierlich zu verwenden. Ferner ermöglicht die Verwendung des Dieselpartikelfilters mit einer Vielzahl von Katalysator tragenden Poren, den Dieselpartikelfilter bei einer niedrigen Temperatur abzubrennen, um die Partikel zu beseitigen und die Stabilität während des Abbrennprozesses zu verbessern.
Übrigens ist es nötig, die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts zu regeln, um dessen Funktion herzustellen. In einem konkreten Beispiel besteht bei einer übermäßigen Abbrenntemperatur beim Regenerieren des Dieselpartikelfilters (während eines Dieselpartikelfilterabbrennprozesses) die Möglichkeit, dass er beschädigt wird. Im Gegensatz dazu kann bei einer niedrigeren Temperatur im Regenerationsprozess die Regeneration des Dieselpartikelfilters nicht adäquat und vollständig durchgeführt werden. Insbesondere dann, wenn eine Vielzahl von Poren in dem Dieselpartikelfilter einen Katalysator daran tragen, wird der Katalysator bei einer niedrigen Temperatur nicht aktiviert und im Gegensatz dazu wird er bei einer hohen Temperatur beschädigt. Außerdem ist es für einen Sensor schwierig, die Temperatur an dem zentralen Abschnitt des mit dem Dieselpartikelfilter ausgestatteten Abgasreinigungsgeräts direkt zu erfassen, welche die wichtigste Temperatur zum Aufzeigen des Zustands des Abgasreinigungsgeräts ist. In gegenwärtigen Techniken besteht bei einem direkt an einem Abgasreinigungsgerät montierten Temperatursensor die Möglichkeit, dass das Abgasreinigungsgerät beschädigt wird, oder dass durch den Einfluss einer übermäßigen Temperatur und einer Verschmutzung ein Ausgabefehler daran verursacht wird. Es ist daher bei dem zugehörigen Stand der Technik unmöglich, den vorstehend beschriebenen Nachteil unter Berücksichtigung der praktischen Anwendung in Hinsicht auf die Arbeitsumgebung und die Kosten zu lösen.
Beispielsweise ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2004-124855 als ein zugehöriger Stand der Technik eine Temperaturerfassungsvorrichtung offenbart, die in der Lage ist, eine Temperatur an dem Zentrum des Dieselpartikelfilters auf Grundlage einer Temperatur eines Abgases zu berechnen und auszugeben, die durch einen sich an der stromabwärtigen Seite des und in der Nähe des Dieselpartikelfilters in einem Auslasssystem einer Kraftmaschine angeordneten Sensor erfasst wird. Diese Temperaturerfassungsvorrichtung kompensiert eine Erfassungsverzögerung (oder eine Ansprechverzögerung) des sich an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters befindlichen Temperatursensors zum Erfassen einer Temperatur des Abgases unter Verwendung einer umgekehrten Übertragungsfunktion (die eine Funktion ist, die die Temperaturänderung des Abgases betrifft, die der Temperaturänderung der Abgasreinigungsvorrichtung entspricht), welche durch eine Verzögerung erster Ordnung und eine Totzeit ausgedrückt wird. Diese Temperaturerfassungsvorrichtung berechnet dann die Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters auf Grundlage der Erfassungstemperatur des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters.
Der vorstehende genannte in der JP 2004-124855 offenbarte Stand der Technik erfasst jedoch die Temperatur des Dieselpartikelfilters unter verschiedenen Anforderungen nicht immer mit hoher Genauigkeit und gibt diese dementsprechend aus. Gemäß der Versuchsergebnisse hinsichtlich der Temperatur des Dieselpartikelfilters, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, ist eine durch einen Sensor erfasste Erfassungstemperatur relativ niedriger als die tatsächliche Temperatur des Dieselpartikelfilters. Das heißt, die in der JP 2004-124855 offenbarte Vorrichtung berücksichtigt nicht in angemessener Weise jeglichen Einfluss betreffend der Erfassungsgenauigkeit der Temperatur des Dieselpartikelfilters und diesbezüglich gibt es vieles, was noch untersucht werden kann.
Darüber hinaus ist aus der EP 1 632 655 A1 eine Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Eine weitere gattungsgemäße Temperaturerfassungsvorrichtung ist aus der EP 1 517 012 A2 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperaturerfassungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Temperatur eines Abgasreinigungsgeräts, das einen Katalysator und einen Filter zum Reinigen des Abgases hat, mit hoher Genauigkeit zu erfassen und auszugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dementsprechend ist eine Temperaturerfassungsvorrichtung für ein Abgasreinigungsgerät vorgesehen, das an einem Abgaspfad montiert ist, den das von einer Kraftmaschine eines Fahrzeugs emittierte Abgas passiert. Die Temperaturerfassungsvorrichtung hat eine Abgastemperaturerfassungseinrichtung und eine Temperaturkompensationseinrichtung. Die Abgastemperaturerfassungseinrichtung befindet sich in der Nähe des Abgasreinigungsgeräts und ist dazu konfiguriert, eine Temperatur des Abgases zu erfassen. Die Temperaturkompensationseinrichtung ist dazu konfiguriert, die durch die Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasste Erfassungstemperatur durch einen Abnahmebetrag von der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts zu kompensieren. Der Abnahmebetrag wird zumindest durch einen der folgenden Umstände (a) und (b) hervorgerufen:

(a) durch Abgeben thermischer Energie des Abgases an einem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät und der Abgastemperaturerfassungseinrichtung; und
(b) durch einen Temperaturgradient, der von einem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts in einer senkrecht zu dem Abgasstrom in dem Abgasreinigungsgerät verlaufenden Außenumfangsrichtung allmählich abnimmt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass ein Erfassungsfehler einer Abgastemperaturerfassungsvorrichtung aus dem Stand der Technik durch die Beziehung zwischen den Positionen eines Dieselpartikelfilters (entspricht dem Abgasreinigungsgerät) und eines Abgaserfassungssensors (entspricht der Abgaserfassungseinrichtung) verursacht wird. In einem konkreten Beispiel aus dem Stand der Technik berücksichtigt der Stand der Technik im Wesentlichen, dass die Erfassungstemperatur des Abgases gleich der Temperatur des Dieselpartikelfilters ist, und unter einer solchen Bedingung wird eine Erfassungsverzögerung (oder eine Ansprechverzögerung) kompensiert. Dementsprechend bestimmt die Temperaturerfassungsvorrichtung aus dem Stand der Technik die Größe der Temperatur des Dieselpartikelfilters auf Grundlage der durch den Abgastemperatursensor erfassten Temperatur. Jedoch besteht im tatsächlichen Gebrauch ein Spalt (im Versuch ca. 56 mm) zwischen dem Dieselpartikelfilter und dem an einem Abgaspfad einer Kraftmaschine eines Fahrzeugs montierten Temperaturerfassungssensor, um einen durch eine hohe Temperatur des Abgases oder eine Verschmutzung verursachten Schaden oder Bruch des Temperaturerfassungssensors zu vermeiden. Gemäß einer tatsächlichen Bedingung wird durch den Spalt eine gewisse thermische Energie des Abgases abgegeben, das heißt, der Abgastemperatursensor erfasst die Temperatur des Abgases, welche durch das Abgeben der thermischen Energie des Abgases bereits abgenommen hat. Mit anderen Worten erfasst der sich in der Nähe des Dieselpartikelfilters befindliche Abgastemperatursensor die Temperatur des Abgases, die geringer als die tatsächliche Temperatur des Dieselpartikelfilters ist, das heißt, der sich in der Nähe des Dieselpartikelfilters befindliche Abgastemperatursensor kann die tatsächliche Temperatur des Dieselpartikelfilters selbst nicht erfassen. Somit erfassen die Temperaturvorrichtungen aus dem Stand der Technik die Temperatur, die geringfügig niedriger (in dem durch die Erfinder durchgeführten Versuch ca. 30 bis 60°C niedriger) als die tatsächliche Temperatur des Dieselpartikelfilters ist.
Im Gegensatz dazu ist das Temperaturerfassungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Temperaturkompensationseinrichtung ausgestattet. Beim Erfassen der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts kann die Temperaturkompensationseinrichtung den Abnahmebetrag der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts, der an dem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät und dem sich in der Nähe des Abgasreinigungsgeräts befindlichen Abgastemperaturerfassungssensor verursacht wird, kompensieren. Es ist dadurch möglich, die Temperaturerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zu erhalten und die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts mit hoher Präzision auszugeben.
Außerdem beeinträchtigt das Abgeben der thermischen Energie des Abgases an dem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät und der Abgastemperaturerfassungseinrichtung die Erfassungstemperatur stark (die von der tatsächlichen Temperatur des Abgasreinigungsgeräts verringert ist). Das heißt, es gibt einen weiteren Faktor zum Verringern der Temperatur des von dem Abgasreinigungsgerät emittierten Abgases. Da das Abgasreinigungsgerät für gewöhnlich bei einer Umgebung mit hoher Temperatur verwendet wird, wird die thermische Energie von dem Außenumfangsabschnitt stärker als von dessen Innenabschnitt abgegeben. Das heißt, die Temperatur des Außenumfangsabschnitts des Abgasreinigungsgeräts nimmt durch Abgabe ab. Dadurch hat das Abgasreinigungsgerät einen Temperaturgradienten, der von dem Zentralabschnitt zu dem Außenumfangsabschnitt des Abgasreinigungsgeräts allmählich abnimmt. Um die Temperatur an dem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts zu erfassen, das einen solchen Temperaturgradienten beispielsweise dann aufweist, wenn sich der Abgastemperatursensor an dem axialen Zentralabschnitt der vorderen Endseite oder der hinteren Endseite eines Dieselpartikelfilters befindet (der dem Abgasreinigungsgerät entspricht), erfasst der Abgastemperatursensor eine Temperatur, die niedriger als die tatsächliche Temperatur des Zentralabschnitts (an der Mitte der Achse) des Abgasreinigungsgeräts ist. Ein Abnahmebetrag der Temperatur wird durch Abgeben der thermischen Energie des Abgases an dem Zentralabschnitt (als eine Hochtemperaturseite) zu dem Außenumfangsabschnitt (als eine Niedertemperaturseite) des Abgasreinigungsgeräts durch das dort hindurchführende Abgas verursacht. Wie vorstehend beschrieben ist, haben die Erfinder aus den Versuchen herausgefunden, dass die Erfassungstemperatur durch das Vorhandensein des Temperaturgradienten in dem Abgasreinigungsgerät zusätzlich zu dem Abgeben der thermischen Energie an dem vorstehend beschriebenen Spalt niedriger als die tatsächliche Temperatur an dem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts wird. Aus diesem Grund, der den Temperaturgradienten zusätzlich zu der Abgabe an dem Spalt betrifft, erfasst die Temperaturerfassungsvorrichtung aus dem Stand der Technik die Temperatur, die geringfügig niedriger als die tatsächliche Temperatur an dem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts ist, und gibt sie aus.
Da die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperaturkompensationseinrichtung hat, ist es beim Erfassen der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts möglich, die Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts zu kompensieren, der durch den Temperaturgradienten verursacht wird, welcher von dem Zentralabschnitt zu der Außenumfangsrichtung des Abgasreinigungsgeräts abnimmt. Es ist dadurch möglich, die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts mit hoher Präzision zu erfassen und auszugeben.
Außerdem kompensiert die Temperaturkompensationseinrichtung in dem Abgasreinigungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung die durch die Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasste Erfassungstemperatur sowohl durch den an dem Spalt verursachten Abnahmebetrag der Temperatur als auch durch den durch den Temperaturgradienten verursachten Abnahmebetrag der Temperatur. Es ist dadurch möglich, die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts mit höherer Präzision zu erfassen und auszugeben.
In der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Abgastemperaturerfassungseinrichtung eine primäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung und eine sekundäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung. Die primäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst eine Temperatur des Abgases an einer stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts. Die sekundäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung erfasst eine Temperatur des Abgases an einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts. Die Temperaturkompensationseinrichtung kompensiert die erfasste Temperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage eines Temperaturunterschieds zwischen der Temperatur des Abgases an der stromaufwärtigen Seite und der Temperatur des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts.
Die Größe des Temperaturgradienten von dem Zentralabschnitt zu dem Außenumfangsabschnitt in dem Abgasreinigungsgerät ändert sich gemäß dem Temperaturunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts. Je mehr der Abgabebetrag der thermischen Energie an dem Außenumfangsabschnitt des Abgasreinigungsgeräts zunimmt, desto mehr nimmt der Temperaturunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts ab. Dadurch wird der Temperaturgradient geändert. In den Ergebnissen der durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuche liefert ein großer Betrag des Temperaturunterschieds des Abgases den Temperaturgradient einer steilen Steigung und einen großen Temperaturunterschied zwischen dem Zentralabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt des Abgasreinigungsgeräts. Im Gegensatz dazu liefert gemäß den Versuchsergebnissen ein kleiner Betrag des Temperaturunterschieds des Abgases den Temperaturgradient einer flachen Steigung und einem kleinen Temperaturunterschied zwischen dem Zentralabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt des Abgasreinigungsgeräts. Je geringer der vorgenannte Temperaturunterschied ist, desto geringer ist der Abnahmebetrag von der tatsächlichen Temperatur des Abgasreinigungsgeräts. Die vorliegende Erfindung kann die Temperaturkompensation für die Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag von der tatsächlichen Temperatur durchführen, der zusätzlich zu dem anderen vorstehend beschriebenen Abnahmebetrag durch den Temperaturgradienten verursacht wird. Es ist dadurch möglich, die Temperaturkompensation mit hoher Präzision durchzuführen.
Die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat ferner eine Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Strömungsvolumens des durch das Abgasreinigungsgerät strömenden Abgases. Die Temperaturkompensationseinrichtung führt die Kompensation für die Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage des durch die Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung erfassten Strömungsvolumens des Abgases durch.
Die Erfinder haben die Versuchsergebnisse folgendermaßen berücksichtigt. In dem Fall, in dem die thermische Energie des Abgases an dem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät und der Abgastemperaturerfassungseinrichtung abgegeben wird, wird die flache Steigung des Temperaturgradienten von dem Zentralabschnitt zu dem Außenumfangsabschnitt des Abgasreinigungsgeräts gemäß der Menge des durch das Abgasreinigungsgerät hindurchführenden Abgases geändert. Wenn eine große Menge des Abgases das Abgasreinigungsgerät passiert, dann wird die thermische Kapazität des Abgases ebenso erhöht. Die Größe der Abgabe der thermischen Energie des Abgases an dem Spalt wird verringert und die Steigung des Temperaturgradienten wird ebenso flach.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Temperaturkompensation für die Erfassungstemperatur selbst dann mit hoher Präzision durchzuführen, wenn die Temperaturkompensation durch den Abnahmebetrag durchgeführt wird, der durch die Abgabe oder den Temperaturgradienten (oder durch beides) verursacht wird.
Insbesondere ist es zu bevorzugen, einen Luftmengenmesser als die Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Volumens der zu der Kraftmaschine zuzuführenden Frischluft zu verwenden.
Ein Fahrzeug ist häufig mit einem Luftmengenmesser (als ein Luftvolumensensor) ausgestattet, der an einem Einlassrohr montiert ist und der in der Lage ist, den zu der Kraftmaschine zuzuführenden Frischluftstrom zu steuern. In diesem Fall kann berücksichtigt werden, dass der Luftdurchsatz gleich zu dem Strömungsvolumen des Abgases ist. Die Verwendung des Luftmengenmessers kann die Temperaturkompensation gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer einfachen Konfiguration und mit einer einfachen Steuerung ohne zusätzliche Komponenten durchführen.
Die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Abgastemperaturunterschiedsbeziehungseinrichtung (beispielsweise eine Verhältnisgleichung oder ein Kennfeld) haben, die so konfiguriert ist, dass sie den Abgastemperaturunterschied in Beziehung zu dem Abnahmebetrag setzt. Die Temperaturkompensationseinrichtung führt die Kompensation für die Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage des von der Abgastemperaturunterschiedsbeziehungseinrichtung bereitgestellte Beziehungsverhältnisses durch. Es ist dadurch möglich, die Temperaturkompensation mit hoher Präzision unter einer einfachen Steuerung durchzuführen.
Die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Abgasdurchsatzbeziehungseinrichtung haben, die so konfiguriert ist, dass sie den Abgasdurchsatz mit dem Abnahmebetrag als einen Soll-Wert der Temperaturkompensation in Beziehung setzt. Die Temperaturkompensationseinrichtung führt die Kompensation der Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage des Beziehungsverhältnisses durch, das durch die Abgasdurchsatzbeziehungseinrichtung bereitgestellt ist. Es ist daher möglich, die Temperaturkompensation mit hoher Präzision durchzuführen.
In der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Abgastemperaturerfassungseinrichtung die Temperatur des Abgases an einer Stelle stromabwärts und in der Nähe des Abgasreinigungsgeräts erfassen.
Da das Abgas an der stromabwärtigen Seite das Abgasreinigungsgerät passiert hat, wird die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts am meisten in der Temperatur des Abgases in der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts reflektiert. Um die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts mit hoher Präzision zu steuern, ist es am effektivsten, die Temperatur des Abgasreinigungsgeräts auf Grundlage der Erfassungstemperatur des Abgases an der stromabwärtigen Seite zu erfassen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bestätigt, dass die sich an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts befindliche Abgastemperaturerfassungseinrichtung (beispielsweise ein Abgastemperatursensor) die Temperatur des Abgases erfassen kann, die die tatsächliche Temperatur des Abgasreinigungsgeräts am meisten reflektiert. Dementsprechend ist die Anwendung einer solchen Konfiguration der Abgastemperaturerfassungseinrichtung auf die Temperaturerfassungsvorrichtung mit der vorbeschriebenen Konfiguration zum Kompensieren der Erfassungstemperatur mit hoher Präzision am effektivsten.
In der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann das Abgasreinigungsgerät zumindest aus einem von einem Oxidationskatalysator, einem NOx-Katalysator, einem Dreiwegekatalysator und einem Partikelbeseitigungsfilter bestehen. Insbesondere werden die vorgenannten Katalysatoren und Filter in Fahrzeugen bei starker Nachfrage verwendet, um das Abgas zu reinigen, wie dies vorstehend beschrieben. Es ist erforderlich, die Temperatursteuerung des Abgasreinigungsgeräts mit hoher Präzision durchzuführen, um die Funktion des Katalysators und des Filters in angemessener Weise und effektiv zu erzielen. Um das Abgas zu reinigen, ist es daher effektiv, zumindest einen von dem Oxidationskatalysator, dem NOx-Katalysator, dem Dreiwegekatalysator und einem Partikelbeseitigungsfilter in dem an einem Fahrzeug montierten Abgasreinigungsgerät zu verwenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes, nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mittels Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugsteuersystems ist, auf das eine Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wobei die Temperaturerfassungsvorrichtung in der Lage ist, eine Temperatur eines an einem Abgaspfad in einem Fahrzeug montierten Abgasreinigungsgeräts zu erfassen;
2 ein Ablaufdiagramm eines durch die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführten Temperaturerfassungsprozesses ist;
3A ein Beispiel eines Kennfelds zum Ermitteln eines Temperaturunterschieds Te in dem in 2 gezeigten Schritt S13 zeigt;
3B eine Beziehung zwischen dem Temperaturunterschied Te und einem Frischluftvolumen Ga zeigt;
4A eine Beziehung zwischen einer abgegebenen thermischen Energie (Wärmemenge) und dem Frischluftvolumen Ga zeigt, die an einem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter und dem sich stromabwärts des Dieselpartikelfilters befindlichen Abgastemperatursensor erzeugt wird;
4B eine Beziehung zwischen dem Temperaturgradienten des Dieselpartikelfilters und dem Frischluftvolumen Ga zeigt;
5A bis 5C Zeitgebungsschaubilder sind, die eine Regenerationssteuerung für den Dieselpartikelfilter zeigen;
6 ein Ablaufdiagramm ist, das den durch die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführten Temperaturerfassungsprozess zeigt;
7A ein Graph ist, der ein Beispiel eines zum Ermitteln eines Temperaturunterschieds Te in dem in 6 gezeigten Schritt S25 zu verwendenden Kennfelds zeigt; und
7B ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen dem Temperaturunterschied Te und einem Frischluftvolumen Ga an dem Einlass und dem Auslass des Dieselpartikelfilters zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im weiteren Verlauf werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Nummern gleiche oder äquivalente Komponententeile über die verschiedenen Schaubilder hinweg.
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die Diagramme wird eine Beschreibung einer Temperaturerfassungsvorrichtung für ein Abgasreinigungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gegeben, in welchem das Konzept der vorliegenden Erfindung auf ein Abgasreinigungsgerät angewendet wird, das an einem Fahrzeug, etwa einem mit einem Common-Rail-System für eine Dieselkraftmaschine ausgestatteten Dieselfahrzeug montiert ist.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 eine schematische Konfiguration des Common-Rail-Systems für eine an einem Fahrzeug montierte Brennkraftmaschine beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugsteuersystems, auf das eine Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wobei die Temperaturerfassungsvorrichtung in der Lage ist, eine Temperatur eines an einem Abgaspfad in einem Fahrzeug montierten Abgasreinigungsgeräts zu erfassen.
Wie in 1 gezeigt ist, hat das Common-Rail-System eine Dieselkraftmaschine (als eine Brennkraftmaschine) 10, verschiedene Arten von Sensoren zum Steuern des Betriebs der Dieselkraftmaschine 10 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 und dergleichen. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 11 ist als eine Abgasreinigungsvorrichtung an einem Auslasspfad 32a und 32b eines Abgasrohrs der Dieselkraftmaschine 10 montiert, welche in dem von der Dieselkraftmaschine 10 emittierten Abgas enthaltene Partikel (PM) fängt. Der Dieselpartikelfilter 11 ist beispielsweise aus einer thermisch beständigen Keramik einer zylindrischen Filterbasisgestalt einer porösen Bienenwabenstruktur gefertigt. An den Oberflächen von Trennwänden der Filterbasis der porösen Bienenwabenstruktur ist ein Oxidationskatalysator (in den Zeichnungen nicht gezeigt) aufgebracht. Beim Passieren des Dieselpartikelfilters 11 werden die Partikel in dem Abgas durch die Trennwände der porösen Bienenwabenstruktur des Dieselpartikelfilters 11 gefangen. Der Dieselpartikelfilter 11 wird regelmäßig (gemäß der Menge der gefangenen Partikel) abgebrannt, um die Partikel von dem Dieselpartikelfilter 11 zu beseitigen, um die abgebrannten Partikel in Kohlendioxid umzuwandeln, welches für Menschen unschädlich ist. Das Kohlendioxid wird dann zu der Außenseite des Fahrzeugs emittiert.
Ein Differenzialdrucksensor 12 ist zwischen einem Auslassrohr 32a an der stromaufwärtigen Seite (als die Einlassseite) und einem Auslassrohr 32b an der stromabwärtigen Seite (als die Auslassseite) des Dieselpartikelfilters 11 montiert, um einen Differenzialdruck dazwischen zu erfassen. Der erfasste Differenzialdruck gibt im Wesentlichen die Größe der durch die gefangenen Partikel verursachten Beladung des Dieselpartikelfilters 11 an. Die Überwachung des erfassten Differenzialdrucks kann die Menge der durch den Dieselpartikelfilter 11 gefangenen Partikel abschätzen und bestimmen.
Ferner sind Abgastemperatursensoren 13a und 13b (primäre und sekundäre Temperaturerfassungsvorrichtungen) an den Abgasrohren 32a und 32b an der stromaufwärtigen Seite bzw. der stromabwärtigen Seite in der Nähe des Dieselpartikelfilters 11 montiert, wie dies in 1 gezeigt ist.
Um durch thermische Energie hoher Temperatur und durch Verschmutzung durch Partikel in dem Dieselpartikelfilter 11 verursachte Erfassungsfehler zu vermeiden, sind diese Abgastemperatursensoren 13a und 13b jeweils bei einem von der axialen Mitte des Dieselpartikelfilters 11 gemessen bestimmten Abstand (beispielsweise 56 mm) von dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt des Dieselpartikelfilters 11 angeordnet.
Andererseits ist an einem Luftansaugpfad der Dieselkraftmaschine 10 ein Luftmengenmesser 16 montiert (genauer gesagt, ist er an dem mittleren Abschnitt zwischen den Luftansaugrohren 31a und 31b montiert), um ein zu der Dieselkraftmaschine 10 zuzuführendes Frischluftvolumen zu erfassen. Ferner sind an dem Fahrzeug (nicht gezeigt) verschiedene Arten von Sensoren zum Steuern des Betriebs des Fahrzeugs montiert, etwa ein Kurbelwinkelsensor 18 und ein Beschleunigungspedalöffnungssensor 19, wobei der Kurbelwinkelsensor 18 eine Drehzahl der Dieselkraftmaschine erfasst und ein Kurbelwinkelsignal zu jedem bestimmten Kurbelwinkel ausgibt, und der Beschleunigungspedalöffnungssensor 19 einen Betätigungsbetrag (als einen Beschleunigeröffnungsbetrag) eines Beschleunigungspedals durch den Fahrer des Fahrzeugs erfasst.
Die ECU 20 als die an dem Fahrzeug montierte elektronische Steuereinheit (ECU) 20 hat einen kommerziell erhältlichen Mikrocomputer (nicht gezeigt) und steuert den Betrieb der Dieselkraftmaschine 10 auf Grundlage von Erfassungssignalen, die im Wesentlichen von verschiedenen Arten von Sensoren übermittelt werden. Der an der ECU 20 montierte Mikrocomputer besteht hauptsächlich aus verschiedenen Arten von arithmetischen Einheiten bzw. Rechenwerken und Speichereinheiten, etwa einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem aus einem RAM (Direktzugriffsspeicher) und dergleichen bestehenden Hauptspeicher, einem ROM (Nur-Lese-Speicher), einem EEPROM (löschbarer, programmierbarer ROM), wobei die CPU arithmetische Operationen verschiedener Arten durchführt und der ROM ein programmierbarer Speicher ist.
Verschiedene Programme, etwa die Programme zum Steuern des Betriebs der Kraftmaschine und ein Temperaturerfassungsprogramm zum Steuern der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts sind im Vorfeld in dem ROM gespeichert. Verschiedene Arten von Steuerdaten, etwa Entwurfsdaten für die Dieselkraftmaschine 10, sind ebenso im Vorfeld in dem EEPROM gespeichert.
Die ECU 20 steuert den Betrieb des Dieselfahrzeugs mit der Dieselkraftmaschine 10. Die ECU 20 berechnet verschiedene Arten von Steuerdatenelementen, etwa eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge, eine optimale Kraftstoffeinspritzzeit, einen optimalen Kraftstoffeinspritzdruck durch Durchführen arithmetischer Operationen und durch Ausführen der verschiedenen Arten von Steuerprogrammen, und der Betrieb der Dieselkraftmaschine 10 wird auf Grundlage verschiedener Arten von durch die verschiedenen Steuerdatenelemente berechneter Parameter rückkopplungsgesteuert (geregelt).
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage des Ausgabewerts des Abgastemperatursensors 13b erfasst, um die Abgasreinigungsleistung des Dieselpartikelfilters 11 angemessen zu fördern. In dem Erfassungsprozess wird die Erfassungstemperatur durch einen Abnahmebetrag der Temperatur auf Grundlage eines Frischluftvolumens (das dem Volumen des den Dieselpartikelfilter 11 passierenden Abgases entspricht) kompensiert, welches durch den Luftmengenmesser 16 erfasst wird, wobei der Abnahmebetrag sowohl durch Abstrahlen der thermischen Energie des Abgases zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensors 13b als auch durch einen Temperaturgradienten verursacht wird, der von dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 in der zu der Strömung des Abgases senkrecht stehenden Außenumfangsrichtung allmählich abnimmt.
Im weiteren Verlauf wird unter Bezugnahme auf 2 bis 5A, 5B und 5C ein solcher Temperaturerfassungsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. 2 ist ein Ablaufdiagramm des Temperaturerfassungsprozesses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die in 2 gezeigte Prozessreihe wird sequenziell durchgeführt, indem das in dem ROM gespeicherte Programm unter der Steuerung der ECU 20 beispielsweise bei Intervallen bestimmter Zeitspannen oder zu jedem bestimmten von dem Kurbelwinkelsensor 18 bereitgestellten Kurbelwinkel ausgeführt wird (siehe 1).
Verschiedene Arten von in dem in 2 gezeigten Prozess zu verwendenden Parameter werden gemäß Nachfragen zu jeder Zeit in dem an der ECU 20 montierten RAM oder EEPROM gespeichert und auch nachgeführt.
Wie in 2 gezeigt ist, liest die ECU 20 das durch den Luftmengenmesser 16 erfasste und davon übertragene Frischluftvolumen Ga in Schritt S11 ein und liest zudem die durch den Abgastemperatursensors 13b erfasste Abgastemperatur T2 an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 in Schritt S12 ein.
Als Nächstes muss in Schritt S13 der Temperaturunterschied Te auf Grundlage des bei Schritt S11 eingelesenen Frischluftvolumens Ga ermittelt werden, während auf ein bestimmtes Kennfeld (oder eine Tabelle) Bezug genommen wird, in dem das Frischluftvolumen Ga dem Temperaturunterschied Te (als der sowohl durch die Wärmeabstrahlung als auch durch den Temperaturgradient verursachter Abnahmebetrag, wie dies vorstehend beschrieben ist) entspricht.
3A ist eine Ansicht, die ein Beispiel des zum Ermitteln des Temperaturunterschieds Te in Schritt S13 zu verwendeten bestimmten Kennfelds zeigt. 3B ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Temperaturunterschied Te und dem Frischluftvolumen Ga zeigt.
Wie in 3A gezeigt ist, ist ein solches bestimmtes Kennfeld ein eindimensionales Kennfeld, durch das der Temperaturunterschied Te eindeutig aus dem Frischluftvolumen Ga ermittelt wird. Genauer gesagt hat die in 3A gezeigte Tabelle die in 3B gezeigte Beziehung. Das heißt, der in 3 gezeigte Graph wird auf Grundlage der Beziehung zwischen dem Frischluftvolumen Ga und dem Temperaturunterschied Te angefertigt, die aus Versuchsergebnissen oder Simulationsergebnissen ermittelt wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf 4A und 4B eine Beschreibung eines fundamentalen Zusammenhangs oder eines Prinzips gegeben, gemäß dem die erfasste Temperaturabnahme durch den Temperaturgradienten verursacht wird, bei dem die Temperatur von dem Zentrum des Dieselpartikelfilters in Richtung der Außenumfangsrichtung (in der Radiusrichtung) allmählich abnimmt.
4A ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Frischluftvolumen Ga und einer an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem sich stromabwärts des Dieselpartikelfilters 11 befindlichen Abgastemperatursensors 13b erzeugten abgegebenen Wärmemenge zeigt. Der Graph in 4A zeigt den Temperaturgradient in der Axialrichtung des Dieselpartikelfilters 11 an.
4B ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Temperaturgradienten des Dieselpartikelfilters 11 und dem Frischluftvolumen Ga zeigt. Der Graph in 4B zeigt den Temperaturgradienten in der Axialrichtung des Dieselpartikelfilters 11 an, der mit der an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 erfassten Abgastemperatur verglichen wird.
Wie in 4A gezeigt ist, wird der an dem Fahrzeug montierte Dieselpartikelfilter 11 unter einer Hochtemperaturbedingung (als eine Arbeitstemperatur T0) verwendet, die höher als die Abgastemperatur T1 an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 ist. Beim Zuführen des von der Kraftmaschine 10 emittierten Abgases in den Dieselpartikelfilter 11 wird das Abgas durch die bei dem Dieselpartikelfilter 11 selbst erzeugte thermische Energie erwärmt und wird durch die chemische Reaktion (Oxidation) zwischen dem Abgas und dem an einer Vielzahl von Trennwänden der in dem Dieselpartikelfilter 11 ausgebildeten Poren aufgebrachten Katalysator weiter erwärmt. Das heißt, in der den Dieselpartikelfilter 11 ausbildenden Filterbasis steigt die Temperatur von dem Einlassabschnitt (der stromaufwärtigen Seite) des Dieselpartikelfilters 11 in Richtung des Auslassabschnitts (der stromabwärtigen Seite) des Dieselpartikelfilters 11 an und erreicht schließlich die Arbeitstemperatur T0 in dem Dieselpartikelfilter 11.
Andererseits nimmt die Temperatur des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 allmählich von dem hinteren Ende (nämlich dem Auslass) des Dieselpartikelfilters 11 zu der stromabwärtigen Richtung des Auslasspfads 32b ab. Mit anderen Worten, erfasst der Abgastemperatursensor 13b die Temperatur des Abgases, die niedriger als die Arbeitstemperatur T0 des Dieselpartikelfilters 11 ist. Es kann berücksichtigt werden, dass der vorstehend beschriebene Abnahmebetrag der Temperatur durch Abstrahlung der thermischen Energie des Abgases an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b verursacht wird.
Wenn die thermische Energie des Abgases an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b abgegeben wird, dann erfasst der Abgastemperatursensor 13b die Temperatur des Abgases (im Weiteren als ”die Erfassungstemperatur” bezeichnet), die niedriger als die Arbeitstemperatur T0 in dem Dieselpartikelfilter 11 ist.
Gemäß der Temperaturabnahme des Abgases an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b wird der Abnahmebetrag der Temperatur als ein Erfassungsfehler auf die durch die Temperaturerfassungsvorrichtung erfasste Erfassungstemperatur addiert. Die Temperaturerfassungsvorrichtung ist in der Lage, die Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage des Ausgabewertes (der Erfassungstemperatur) des Abgastemperatursensors 13b abzuschätzen.
Andererseits hat der Temperaturgradient in dem Dieselpartikelfilter 11 in der Radiusrichtung ein abnehmendes Gefälle von dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 zu dem Außenumfangsabschnitt (nämlich in der Radiusrichtung) des Dieselpartikelfilters 11.
Wie dies durch ein Blockdiagramm in 4B gezeigt ist, erfasst der Abgastemperatursensor 13b die Temperatur des Abgases, die um die Temperaturdifferenz Te niedriger als die tatsächliche Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 ist. Es kann berücksichtigt werden, dass der Temperaturunterschied Te durch Abgabe der thermischen Energie von dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 zu dem Außenumfangsabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 durch Übertragung der thermischen Energie zwischen dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 als der Hochtemperaturbereich (die in 4B gezeigte Position x2) und dem Außenumfangsabschnitt als dem Niedrigtemperaturbereich (die in 4B gezeigten Positionen x1 und x3) durch das Abgas als das Übertragungsmedium der thermischen Energie verursacht wird.
Der Abnahmebetrag gemäß der durch die Temperaturerfassungsvorrichtung (ECU 20) erfassten Temperatur des Abgases wird zusätzlich zu der Abgabe der thermischen Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b durch den Temperaturgradient des Dieselpartikelfilters 11 verursacht.
Die Größe der abgegebenen thermischen Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b wird gemäß dem Frischluftvolumen Ga (als das Volumen des zu der Kraftmaschine 10 zuzuführenden Abgases) geändert. Wie sowohl durch die durchgezogene Linie L1a (die das Frischluftvolumen Ga eines kleinen Werts anzeigt) als auch die zweipunktstrichlierte Linie L1b (die einen großen Wert des Frischluftvolumens Ga anzeigt) in 4A gezeigt ist, ist die abgegebene thermische Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b genauer gesagt umso kleiner, je größer das Frischluftvolumen Ga ist. Je größer das Frischluftvolumen Ga ist, desto kleiner ist dementsprechend der durch die Abgabe verursachte Abnahmebetrag zwischen der tatsächlichen Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 und der durch den Abgastemperatursensor 13b erfassten Erfassungstemperatur, das heißt, umso geringer ist der Temperaturunterschied Te1.
Zusätzlich zu der Größe des vorstehend beschriebenen Abgabephänomens ändert sich das Gefälle der Temperatur in dem Dieselpartikelfilter 11 in der Radiusrichtung ebenso gemäß dem Frischluftvolumen G1 (dem Volumen des zu der Kraftmaschine 10 zuzuführenden Abgasstroms).
Wie sowohl durch die durchgezogene Linie L2a (die einen kleinen Wert des Frischluftvolumens Ga anzeigt) als auch durch die Zweipunktstrichlinie L2b (die einen großen Wert des Frischluftvolumens Ga anzeigt) in 4B gezeigt ist, ist genauer gesagt das Gefälle des Temperaturgradienten umso kleiner, je größer das Frischluftvolumen Ga ist. Das heißt, der Temperaturunterschied zwischen dem Zentralabschnitt (als die Hochtemperaturseite) des Dieselpartikelfilters 11 und dessen Außenumfangsabschnitt (als der Niedertemperaturseite) wird klein. Je kleiner der Temperaturunterschied ist, mit anderen Worten, je größer das Frischluftvolumen Ga ist, desto kleiner ist der Abnahmebetrag von der tatsächlichen Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11, das heißt, der Temperaturunterschied Te2, der durch das Temperaturgefälle verursacht wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Abnahme der Erfassungstemperatur von der tatsächlichen Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 sowohl durch die Abgabe der thermischen Energie des Abgases zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b als auch durch den Temperaturgradienten verursacht, der von der Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 zu dem Außenumfangsabschnitt (in der Radiusrichtung) des Dieselpartikelfilters 11 abnimmt.
In dem folgenden Schritt S13 (der in 2 gezeigt ist) wird der Temperaturunterschied Te (= Te1 + Te2) als die Summe der Temperaturunterschiede Te1 und Te2 unter Bezugnahme auf 3A auf Grundlage des Frischvolumens Ga ermittelt, welches in Schritt S11 eingelesen wurde. Der ermittelte Temperaturunterschied Te wird im folgenden Schritt S14 kompensiert.
In Schritt S14 wird die durch den Abgastemperatursensor 13b erfasste Erfassungstemperatur T2 auf Grundlage des Temperaturunterschieds Te kompensiert. Genauer gesagt wird der Temperaturunterschied Te auf die Erfassungstemperatur T2 addiert, um die Temperatur Tr an dem hinteren Endabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 zu erhalten, wobei der Temperaturunterschied Te dem Abnahmebetrag von der tatsächlichen Temperatur des Zentralabschnitts des Dieselpartikelfilters 11 entspricht. In einem konkreten Beispiel eines solchen Kompensationsprozesses der Erfassungstemperatur T2 wird die Lösung der Gleichung Tr = T2 + Te ermittelt.
In Schritt S15 wird die Temperatur des Zentralabschnitts des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage der Temperatur Tr an dem hinteren Abschnitt des Dieselpartikelfilters 11 ermittelt. Genauer gesagt wird ähnlich zu den in dem Stand der Technik, beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2004-124855 offenbarten Vorrichtungen die Temperatur Tc an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage der Temperatur Tr an dem hinteren Endabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 durch Kompensieren der zeitlichen Erfassungsverzögerung berechnet, die zwischen dem Zentralabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 erzeugt wird, indem eine inverse bzw. umgekehrte Übertragungsfunktion (die eine Funktion der Variablen der Temperatur an dem hinteren Endabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 ist, die einer Variation der Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 entspricht) ausgedrückt durch eine Zeitverzögerung erster Ordnung und eine Totzeit verwendet wird. Somit wird die Temperatur Tc an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 auf folgende Weise erhalten.
5A bis 5C zeigen Zeitgebungsschaubilder, die eine Regenerationssteuerung für den Dieselpartikelfilter 11 zeigen. Genauer gesagt zeigt 5A den zeitlichen Übergang der Temperatur des Dieselpartikelfilters 11, 5B zeigt den zeitlichen Übergang des Frischluftvolumens Ga (des Volumens des Abgasstroms) und 5C zeigt den zeitlichen Übergang eines Nacheinspritzvolumens.
Die durchgezogenen Linien Lila, L12a und L13 in 5A zeigen an, dass Lila eine tatsächliche Erfassungstemperatur des Dieselpartikelfilters 11 ist (die durch eine (nicht gezeigte) Versuchsanordnung als ein Referenzwert präzise erfasst wurde, der sich von den durch den Temperaturkompensationsprozess gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ermittelten Werten unterscheidet), dass L12a die durch den Abgassensor 13b erfasste Auslasstemperatur des Dieselpartikelfilters 11 ist, und dass L13 die Zentraltemperatur des Dieselpartikelfilters 11 ist, die nämlich durch den durch die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten Temperaturkompensationsprozess ermittelt wurde.
Die Nacheinspritzung ist eine Kraftstoffeinspritzung, die nach dem Verstreichen einer vorbestimmten, seit der Zeitgebung der Haupteinspritzung gezählten Zeitspanne durchgeführt wird, um die Kraft der Kraftmaschine 10 zu ermittelt (um das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 10 zu erzeugen) und um Kohlenwasserstoff (HC) als unverbrannten Kraftstoff zuzufügen. Die Nacheinspritzung ist in der Lage, die Katalysatortemperatur auf die Selbstabbrenntemperatur (ca. 600°C) der Partikel anzuheben und die angesammelten Partikel in dem Dieselpartikelfilter 11 werden in einer kurzen Zeitspanne abgebrannt. Ein solcher Abbrennprozess regeneriert den Dieselpartikelfilter 11 in einer kurzen Zeitspanne. Das Ausführen der Nacheinspritzung (oder das Nacheinspritzvolumen) wird auf Grundlage der Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 gesteuert.
Während des Regenerationsprozesses für den Dieselpartikelfilter 11 (das heißt, während des Partikelabbrennprozesses) wird dieser so gesteuert, dass die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 auf innerhalb eines Regenerationsbereichs (der in 5A durch alternierende lange und kurze Linien angegeben ist) eingestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt besteht eine Möglichkeit der Beschädigung des Dieselpartikelfilters 11 bei einer extrem hohen Temperatur des Dieselpartikelfilters 11. Im Gegensatz dazu besteht zudem die Möglichkeit, dass der Dieselpartikelfilter 11 nicht angemessen regeneriert wird, das heißt, dass die Partikel bei einer niedrigen Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 nicht angemessen von dem Dieselpartikelfilter 11 beseitigt werden. Da, wie in 5A gezeigt ist, gemäß der Temperaturerfassungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der Abnahmebetrag (entspricht dem Temperaturunterschied Te) zwischen der Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 und der Erfassungstemperatur an dem Auslass (gekennzeichnet durch die durchgezogene Linie L12a) des Dieselpartikelfilters 11 kompensiert wird, ist es dadurch möglich, die Erfassungstemperatur (die durch die durchgezogene Linie L13 bezeichnet ist) an dem Dieselpartikelfilter 11 zu erhalten, die am nächsten an der tatsächlichen Temperatur (durch die durchgezogene Linie Lila bezeichnet) an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 liegt. Beispielsweise wird, wie in 5A bis 5C gezeigt ist, wenn die Erfassungstemperatur (durch die durchgezogene Linie L13 bezeichnet) des Dieselpartikelfilters 11 zu der Zeitgebung T1 während der Nacheinspritzung in der Regenerationssteuerung für den Dieselpartikelfilter 11 nahezu über den Regenerationsbereich kommt, die Nacheinspritzung angehalten, um den Dieselpartikelfilter 11 zu kühlen, wie dies durch die durchgezogene Linie L14a in 5C gezeigt ist. Das Anhalten der Nacheinspritzung kann die Erfassungstemperatur L13 in den Regenerationsbereich zurückbringen (siehe 5A).
Obwohl zu diesem Zeitpunkt ein Erfassungsfehler eines kleinen Werts zwischen der Erfassungstemperatur (die durch die durchgezogene Linie L13 bezeichnet ist) und der tatsächlichen Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 (die durch die durchgezogene Linie Lila bezeichnet ist) verursacht wird, kann der durch die Temperatursteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels durchgeführte Temperatursteuerbetrieb die tatsächliche Temperatur in den Regenerationsbereich einstellen. Wenn in diesem Fall der Erfassungsfehler im Vorfeld abgeschätzt wird, ist es möglich, die Temperatur (als die tatsächliche Temperatur) des Dieselpartikelfilters 11 während des Regenerationsprozesses (des Partikelabbrennprozesses) sicher in den Regenerationsbereich festzulegen.
Wenn andererseits die Kompensation für den Abnahmebetrag (als den Temperaturunterschied Te) von der tatsächlichen Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 nicht auf Grundlage der Auslasstemperatur (die durch die durchgezogene Linie L12a bezeichnet ist) des Dieselpartikelfilters 11 durchgeführt wird, wie dies durch die Zweipunktstrichlinie L14b in 5C gezeigt ist, wird die Nacheinspritzung nach dem Verstreichen der Zeit t1 kontinuierlich durchgeführt, wobei die tatsächliche Temperatur und die Erfassungstemperatur (welches die Auslasstemperatur des Dieselpartikelfilters 11 ist) auf die in 5A gezeigten Zweipunktstrichlinien L11b und L12b geändert werden. Das heißt, da die Zeitspanne (die außerhalb des optimalen Temperaturbereichs liegt) die außerhalb des Regenerationsbereichs der tatsächlichen Temperatur liegt (die durch die zweipunktstrichlierte Linie L11b in 5A bezeichnet ist) lang wird, wird die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Dieselpartikelfilters 11 groß.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kompensiert die Ausübung der in 2 gezeigten Reihenverarbeitungen sowohl den durch das Abgeben der thermischen Energie des Abgases an den Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b verursachten Temperaturunterschied Te1 (siehe 4A) als auch den durch den Temperaturgradienten der Abnahme der Temperatur des Zentralabschnitts des Dieselpartikelfilters 11 in Richtung des Außenumfangs (in der Radiusrichtung) des Dieselpartikelfilters 11 verursachten Temperaturunterschied Te2 (siehe 4B). Es ist dadurch möglich, die Zentraltemperatur des Dieselpartikelfilters 11 mit hoher Präzision zu erfassen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die folgenden Wirkungen (1) bis (6) erhalten werden.

(1) Die Temperaturerfassungsvorrichtung für die Abgasreinigungsvorrichtung ist in der Lage, die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 (Abgasreinigungsvorrichtung) auf Grundlage der durch den Abgastemperatursensor 13b (Abgastemperaturerfassungseinrichtung) erfassten Temperatur des Abgases zu erfassen. Beim Durchführen der Temperaturerfassung des Dieselpartikelfilters 11 speichert die Temperaturerfassungsvorrichtung ein Programm (als die Temperaturkompensationseinrichtung), das in der Lage ist, den Kompensationsprozess sowohl für den durch die Abgabe der thermischen Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b verursachten Abnahmebetrag (als den Temperaturunterschied Te1) als auch für den durch den Temperaturgradienten von dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 in der senkrecht zu dem Abgasstrom verlaufenden Außenumfangsrichtung (in der Radiusrichtung) verursachten Abnahmebetrag durchzuführen. Es daher möglich, die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 mit hoher Präzision zu erfassen.
(2) In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Luftmengenmesser 16 (als die Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung) vorbereitet, der in der Lage ist, das Strömungsvolumen des den Dieselpartikelfilter 11 passierenden Abgases zu erfassen. Die Temperaturkompensation für beide vorstehend beschriebenen Abnahmebeträge wird auf Grundlage des durch den Luftmengenmesser 16 erfassten Abgasdurchsatzes (nämlich auf Grundlage des Frischluftvolumens Ga) durchgeführt. Es ist daher möglich, die Temperaturkompensation durch die sowohl durch die Abgabe als auch durch den Temperaturgradienten verursachten Abnahmebeträge mit hoher Präzision durchzuführen.
(3) Es ist möglich, die Temperaturkompensation mit hoher Präzision durchzuführen, während die einfache Konfiguration der Temperaturerfassungsvorrichtung beibehalten wird, ohne dass weitere Komponenten hinzugefügt werden, indem der Luftmengenmesser 16 verwendet wird, der in der Lage ist, das zu der Kraftmaschine 10 zuzuführende Frischluftvolumen zu erfassen, um den Abgasdurchsatz zu erfassen.
(4) Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt das Kennfeld (als die Abgasdurchsatzbeziehungseinrichtung) bereit, in dem der Abgasdurchsatz (als das Frischluftvolumen Ga) dem Abnahmebetrag (als dem Temperaturunterschied Te und als dem zu kompensierenden Soll-Wert) von der tatsächlichen Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 entspricht. Unter Bezugnahme auf das Kennfeld wird der vorstehend genannte zweiartige Temperaturkompensationsbetrieb durchgeführt. Es ist daher möglich, die Temperaturkompensation durch einen einfachen Steuerprozess mit hoher Präzision durchzuführen.
(5) In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage der Abgastemperatur erfasst, die durch den sich an der stromabwärtigen Seite des und nahe des Dieselpartikelfilters 11 befindlichen Abgastemperatursensors 13b erfasst wird. Es ist dadurch möglich, die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 mit hoher Präzision zu erfassen.
(6) Die Temperaturerfassungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ist an einem Dieselfahrzeug mit einer Dieselkraftmaschine montiert und erfasst die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 und führt die Temperatursteuerung für den Dieselpartikelfilter 11 durch, wobei der Dieselpartikelfilter 11 eine Vielzahl von Poren hat, an denen ein Oxidationskatalysator aufgetragen ist. Es ist dadurch möglich, das von der Kraftmaschine des Fahrzeugs emittierte Abgas effizient zu reinigen.

Zweites Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird eine Beschreibung der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6, 7A und 7B gegeben. Die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auf das in 1 gezeigte Fahrzeugsteuersystem angewendet werden. Die Konfiguration des Fahrzeugsteuersystems ist im Wesentlichen gleich wie jene des Fahrzeugsteuersystems, auf das die Temperaturerfassungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels angewendet wird. Die Erläuterung des Systems wird daher hier ausgelassen. In der folgenden Erläuterung wird der Unterschied zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel erklärt.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Kompensation sowohl für die durch die Abgabe der thermischen Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b verursachten Abnahmebetrag als auch für den durch den Temperaturgradienten von dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 zu der senkrecht zu der Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Außenumfangsrichtung (der Radiusrichtung) verursachten Abnahmebetrags auf Grundlage des durch den Luftmengenmesser 16 erfassten Abgasdurchsatzes durchgeführt.
Die Temperaturerfassungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels kompensiert ferner den Abnahmebetrag, der durch den Temperaturgradienten auf Grundlage des Abgastemperaturunterschieds zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 verursacht wird.
Nun wird eine Beschreibung der Temperaturerfassungsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 6, 7A und 7B zusätzlich zu 1 gegeben.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das den durch die Temperaturerfassungsvorrichtung und das Fahrzeugsteuersystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführten Temperaturerfassungsprozess zeigt.
Die Reihe der Prozesse, die durch das in 6 gezeigte Ablaufdiagramm bezeichnet ist, wird im Wesentlichen bei Intervallen einer vorbestimmten Zeitspanne oder zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel durch das in dem ROM gespeicherte Programm unter der Steuerung der ECU 20 ausgeführt. Die verschiedenen Arten von den in den Prozessen zu verwendeten Parametern sind immer in den Speichervorrichtungen, etwa dem RAM und dem ROM gespeichert, die an der ECU 20 montiert sind, und diese Parameter werden zudem gemäß unterschiedlicher Anforderungen nachgeführt. Wie in 6 gezeigt ist, liest die Temperaturerfassungsvorrichtung in Schritt S21 das durch den Luftmengenmesser 16 erfasste Frischluftvolumen Ga ein. In Schritt S22 liest die Temperaturerfassungsvorrichtung die Abgastemperatur T1 an der stromaufwärtigen Seite (an der Einlassseite) des Dieselpartikelfilters 11 ein, die durch den Abgastemperatursensor 13b erfasst wurde. Im folgenden Schritt S23 liest die Temperaturerfassungsvorrichtung die Abgastemperatur T2 an der stromabwärtigen Seite (an der Auslassseite) des Dieselpartikelfilters 11 ein, die durch den Abgastemperatursensor 13b erfasst wird.
Als Nächstes berechnet die Temperaturerfassungsvorrichtung in Schritt S24 den Abgastemperaturunterschied Td zwischen der Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 und der Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage der in Schritten S22 bzw. S23 ermittelten Abgastemperaturen T1 und T2. Genauer gesagt, wird der Abgastemperaturunterschied Td beispielsweise als die Lösung der Gleichung Td = T2 – T1 ermittelt.
In dem folgenden Schritt S25 wird der Temperaturunterschied Te als der Soll-Wert des Kompensationsprozesses auf Grundlage des in Schritt S22 ermittelten Frischluftvolumens Ga und des in Schritt S24 ermittelten Abgastemperaturunterschieds Td unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Kennfeld (Abgasdurchsatzbeziehungseinrichtung und Abgastemperaturunterschiedsbeziehungseinrichtung) ermittelt, in dem das Frischluftvolumen Ga dem Abgastemperaturunterschied Td und dem Temperaturunterschied Te entspricht (die durch das Abgeben der thermischen Energie des Abgases und durch den Temperaturgradient erzeugt werden).
7A ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines solchen zum Ermitteln des Temperaturunterschieds Te in dem in 6 gezeigten Schritt S25 zu verwendenden Kennfelds zeigt. 7B ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Temperaturunterschied Te und dem Frischluftvolumen Ga an der Einlassseite und der Auslassseite des Dieselpartikelfilters 11 zeigt.
Wie in 7A gezeigt ist, ist das Kennfeld ein zweidimensionales Kennfeld, in dem der Temperaturunterschied Te eindeutig durch das entsprechende Frischluftvolumen Ga und den entsprechenden Abgastemperaturunterschied Td bestimmt ist. In einem konkreten Beispiel ist das in 7A gezeigte Kennfeld auf Grundlage der Beziehung zwischen dem Frischluftvolumen Ga, dem Abgastemperaturunterschied Td und dem Temperaturunterschied Te angefertigt, wie in 7B gezeigt ist.
Das heißt, wenn das Frischluftvolumen Ga ”A” ist und der Abgastemperaturunterschied Td ”B” ist, dann wird der Wert der durch die schrägen Linien in dem in 7A gezeigten Kennfeld bezeichneten Fläche als der Temperaturunterschied Te ermittelt. Der Temperaturunterschied Te in der durch die schrägen Linien in dem in 7A gezeigten Kennfeld bezeichneten Fläche wird im Vorfeld auf Grundlage des in 7B gezeigten Beziehungsverhältnis bestimmt. Das in 7B gezeigte Beziehungsverhältnis wird auf Grundlage von Versuchs- und Simulationsergebnissen ermittelt.
Nun wird unter Bezugnahme auf 4A und 4B eine Beschreibung der ausführlichen Erläuterung der Beziehung zwischen dem Abgastemperaturunterschied Td und dem Temperaturgradienten gegeben, mit dem die Temperatur von dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 in der Außenumfangsrichtung (Radiusrichtung) allmählich abnimmt. Die Beziehung wurde durch die Erfinder gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt.
Wie durch den Graph von 4B gezeigt ist, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung aus Versuchsergebnissen bestätigt, dass der Temperaturgradient eine steile Steigung erhält und der Temperaturunterschied zwischen dem Zentralabschnitt (an einer Hochtemperaturseite) und dem Außenumfangsabschnitt (an einer Niedertemperaturseite) groß wird (wie durch die durchgezogene Linie L1a angezeigt ist), wenn der Temperaturunterschied Td groß wird.
Wenn im Gegensatz dazu der Temperaturunterschied Td klein wird, hat der Temperaturgradient eine flache Steigung und der Temperaturunterschied zwischen dem Zentralabschnitt (Hochtemperaturseite) und dem Außenumfangsabschnitt (Niedertemperaturseite) wird klein (wie dies durch die Zweipunktstrichlinie L1b angezeigt ist).
Wie durch die durchgezogene Linie L1a (bei der das Frischluftvolumen Ga klein ist), die Langkurzstrichlinie L3b (bei der das Frischluftvolumen Ga mittel ist), und die Zweipunktstrich-Linie L3c (bei der das Frischluftvolumen Ga groß ist) in 7B gezeigt ist, nimmt der Temperaturunterschied Te zu, je größer der Temperaturunterschied ist, das heißt, je größer der Abgastemperaturunterschied Td ist.
In dem in 7B gezeigten Graphen beeinflusst das Frischluftvolumen Ga den durch den Temperaturgradienten des Dieselpartikelfilters 11 hervorgerufenen Abnahmebetrag der Erfassungstemperatur und den durch das Abgeben der thermischen Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b hervorgerufenen Abnahmebetrag der Erfassungstemperatur, wie dies vorstehend beschrieben ist. Dementsprechend ist in dem in 7A gezeigten zweidimensionalen Kennfeld zum Gebrauch in dem in 6 gezeigten Schritt S25 der durch beide Abnahmebeträge der Erfassungstemperatur wiedergegebene Temperaturunterschied Te dem Frischluftvolumen Ga zugeordnet.
In dem in 7A gezeigten zweidimensionalen Kennfeld entspricht die Kombination jedes Frischluftvolumens Ga und jedes Abgastemperaturunterschieds Td dem optimalen Temperaturunterschied Te, das heißt, sie entspricht dem Wert, der sowohl durch den durch Abgeben der thermischen Energie in dem Spalt verursachten Abnahmebetrag der Erfassungstemperatur als auch durch den durch den Temperaturgradienten des Dieselpartikelfilters 11 verursachten Abnahmebetrag der Erfassungstemperatur wiedergegeben wird.
In dem in 6 gezeigten folgenden Schritt S25 wird der Temperaturunterschied Te unter Bezugnahme auf das in 7A gezeigte zweidimensionale Kennfeld auf Grundlage des Frischluftvolumens Ga und des Abgastemperaturunterschieds Td ermittelt, die in Schritt S21 und Schritt S24 ermittelt werden. Im folgenden Schritt S26 wird der Temperaturunterschied Te kompensiert. Das heißt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird in Schritt S26 die durch den Abgastemperatursensor 13b erfasste Erfassungstemperatur T2 auf Grundlage des Temperaturunterschieds Te und der Temperatur Tr an dem hinteren Endabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 kompensiert. In Schritt S27 wird die Temperatur Tc an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage der Temperatur Tr an dem hinteren Endabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 berechnet. Dadurch kann die durch den Temperaturunterschied Te kompensierte Zentraltemperatur des Dieselpartikelfilters 11 ermittelt werden.
Das vorstehend beschriebene zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den in der Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Wirkungen (1) bis (6) die folgende Wirkung (7) bereitstellen.

(7) Die Temperaturkompensation wird auf Grundlage der durch den Abgastemperatursensor 13a (als eine primäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung) erfassten Abgastemperatur an der stromaufwärtigen Seite und der durch den Abgastemperatursensor 13b (als eine sekundäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung) erfassten Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite durchgeführt. Es ist daher möglich, die Temperaturkompensation für den durch den Abgastemperaturunterschied Td verursachten Abnahmebetrag durchzuführen. Es ist ferner möglich, die Temperaturkompensation präziser durchzuführen.

Weitere Ausführungsbeispiele
In dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 sequenziell durch sequenzielles Ausüben der in 2 oder in 6 gezeigten Prozesse erfasst. Jedoch ist eine solche sequenzielle Ausübung nicht immer nötig. Beispielsweise wird die Erfassung der Temperatur an einer optimalen Zeitgebung ausgeführt, die durch einen Anwender oder einen Betreiber bestimmt wird.
Ferner hat der Spalt als ein Luftraum zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b verglichen mit der Innenfläche des Dieselpartikelfilters 11 ein kleines (schlechtes) Ansprechverhalten. In jedem Ausführungsbeispiel wird die Ansprechverzögerung berücksichtigt und die Temperaturkompensation wird nur dann ausgeführt, wenn die Temperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11 auf Grundlage der Temperatur des hinteren Endabschnitts des Dieselpartikelfilters 11 berechnet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch diese Art und Weise beschränkt. Beispielsweise ist es wirkungsvoll, die Ansprechverzögerung an dem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät (etwa dem Dieselpartikelfilter 11) und dem Abgastemperatursensor 13b unter Verwendung einer inversen Übertragungsfunktion entsprechend der Bauart des Abgasreinigungsgeräts und dessen Anwendung zu kompensieren. Es ist daher möglich, die Zentraltemperatur an dem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts mit hoher Präzision zu berechnen.
Obwohl in jedem Ausführungsbeispiel das Kennfeld verwendet wird, um den Temperaturunterschied Te zu ermitteln, ist es akzeptabel, anstelle des Kennfelds eine Beziehungsgleichung (als eine Berechnungsgleichung) zu verwenden, um jeden Wert, etwa das Frischluftvolumen Ga und den Abgastemperaturunterschied Td in einer Eins-zu-Eins-Beziehung zu dem optimalen Temperaturunterschied Te festzulegen. Diese Konfiguration kann die vorstehend beschriebenen Wirkungen (4) erhalten.
In jedem Ausführungsbeispiel wurde die Temperaturerfassungsart offenbart, bei der der Dieselpartikelfilter mit dem Katalysator, etwa einem Oxidationskatalysator (als ein Filter, der zur Beseitigung von Partikeln in der Lage ist) als ein Beispiel des Abgasreinigungsgeräts beschrieben ist, welches Gegenstand der Temperaturkompensation in dem Temperaturerfassungsprozess ist. Es ist möglich, den vorstehend beschriebenen Effekt (6) zu erhalten, wenn die Temperaturerfassungsvorrichtung auf das Abgasreinigungsgerät angewendet wird, das zumindest mit einem Oxidationskatalysator, einem NOx-Katalysator, einem Partikelbeseitigungsfilter oder einem Dreiwegekatalysator ausgestattet ist, der in der Lage ist, gleichzeitig drei Arten von schädlichen Substanzen, etwa CO₃ HC und NOx zu reinigen. Die Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf eine andere Art des Abgasreinigungsgeräts angewendet werden, das für die Spezifikation einer Kraftmaschine geeignet ist.
Jedes Ausführungsbeispiel berechnet die Zentraltemperatur an dem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters 11, indem die Temperaturkompensation für die durch den Abgastemperatursensor 13b an der stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 11 erfasste Abgastemperatur durchgeführt wird. Jedoch ist das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht auf diese Art beschränkt, und es ist beispielsweise möglich, die Zentraltemperatur des Dieselpartikelfilters 11 zu berechnen, indem die Kompensation der durch den Abgastemperatursensor 13a an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts (etwa des Dieselpartikelfilters 11) erfassten Temperatur des Abgases gemäß der Spezifikation einer Kraftmaschine und des Gebrauchs oder des Zwecks der Temperaturerfassungsvorrichtung durchgeführt wird. In diesem Fall hat die Beziehung zwischen der abgegebenen thermischen Energie und dem Frischluftvolumen, die an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13a erzeugt wird, fast den in 4A und 4B gezeigten Zustand.
Ferner ist es akzeptabel, die Temperatur eines anderen Abschnitts des Dieselpartikelfilters 11 zu erfassen, der sich von dem Zentralabschnitt unterscheidet.
Obwohl jedes der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung den Luftmengenmesser 16 zum Erfassen des Abgasdurchsatzes verwendet, ist es möglich, eine andere Erfassungsart für den Abgasdurchsatz zu verwenden. Beispielsweise ist es akzeptabel, den Abgasdurchsatz auf Grundlage einer Kraftmaschinendrehzahl, eines Abgasdrucks und einer Abgastemperatur zu erfassen.
Um die Berechnung und die Steuerung zum Ermitteln des Temperaturunterschied Te zu vereinfachen, ist es akzeptabel, den durch Abgabe der thermischen Energie an dem Spalt verursachten Abnahmebetrag oder den durch den Temperaturgradienten des Dieselpartikelfilters 11 verursachten Abnahmebetrag der Erfassungstemperatur auf Grundlage des Frischluftvolumens Ga und des Abgastemperaturunterschieds Td und dergleichen zu kompensieren. In diesem Fall kann die gleiche Wirkung wie die vorstehend beschriebene Wirkung (1) erhalten werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die durch die Abgabe der thermischen Energie an dem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b verursachten Abnahmebeträge der Erfassungstemperatur auf Grundlage des Frischluftvolumens Ga kompensiert. Jedoch wird der Abnahmebetrag an dem Spalt zusätzlich zu dem Frischluftvolumen Ga durch eine Außentemperatur und dergleichen verursacht. Beispielsweise wird der Betrag der Abgabe der thermischen Energie des Dieselpartikelfilters 11 in einem Niedertemperaturbereich, etwa in einer kalten Gegend, groß. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, den an dem Spalt hervorgerufenen Abnahmebetrag auf Grundlage der durch einen Außentemperatursensor erfassten Außentemperatur zu kompensieren.
Ferner ist es akzeptabel, den durch Abgabe der thermischen Energie an dem Spalt hervorgerufenen Abnahmebetrag auf Grundlage einer Strecke, die durch eine Spaltstreckenerfassungsvorrichtung erfasst wird, die in der Lage ist, die Strecke (oder den Spalt) zwischen dem Dieselpartikelfilter 11 und dem Abgastemperatursensor 13b zu messen, gemäß der Spezifikation des Fahrzeugs und der Kraftmaschine zu kompensieren.
Ferner ist es akzeptabel, eine Kombination aus einer Vielzahl von Parametern anstatt eines einzelnen Parameters zu verwenden und den Abnahmebetrag der Temperatur des Dieselpartikelfilters 11 zu kompensieren, der durch Kombination dieser Parameter hervorgerufen wird.
Obwohl jedes Ausführungsbeispiel verschiedene Arten von Software (Programmen) verwendet, ist es möglich, Hardware, etwa einen Schaltkreis für einen speziellen Zweck zu verwenden, um anstelle der Verwendung der Programme die gleichen Funktionen zu realisieren.
In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird das Konzept der vorliegenden Erfindung auf eine Dieselkraftmaschine eines Fahrzeugs mit einem Common-Rail-System angewendet. Es ist ebenso möglich, das Konzept der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen auf ein Fahrzeug mit einem Ottomotor (der Direkteinspritzungsbauart) anzuwenden.
Während spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen dieser Einzelheiten im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden können. Dementsprechend sind die hier offenbarten besonderen Anordnungen lediglich als veranschaulichend und nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkend gemeint, der durch die volle Breite der folgenden Ansprüche und allen deren Äquivalente angegeben ist.
Eine ECU hat eine Temperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur eines Dieselpartikelfilters auf Grundlage einer durch einen Abgastemperatursensor erfassten Temperatur eines Abgases. Die ECU ist mit einem RAM, einem ROM, einem EEPROM und dergleichen zum Speichern von Programmen ausgestattet, die in der Lage sind, sowohl einen durch Abgabe des Abgases an einem Spalt zwischen dem Dieselpartikelfilter und dem Abgastemperatursensor hervorgerufenen Abnahmebetrag einer Temperatur als auch einen durch einen Temperaturgradienten von einem Zentralabschnitt des Dieselpartikelfilters in Richtung der zu dem Abgasstrom senkrecht verlaufenden Radiusrichtung hervorgerufenen Abnahmebetrag der Temperatur zu kompensieren. Es wird ein Kennfeld vorbereitet, welches ein in eine Kraftmaschine zuzuführendes Frischluftvolumen, das durch einen Luftmengenmesser erfasst wird, mit dem Abnahmebetrag der Temperatur des Dieselpartikelfilters in Beziehung setzt. Die ECU kompensiert die Erfassungstemperatur unter Bezugnahme auf das Kennfeld.

Claims

Temperaturerfassungsvorrichtung für ein Abgasreinigungsgerät (11), das an einem Abgaspfad (32a, 32b) montiert ist, den ein von einer Kraftmaschine (10) eines Fahrzeugs emittiertes Abgas passiert, wobei die Temperaturerfassungsvorrichtung (20, 13a, 13b) Folgendes aufweist: eine Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a, 13b), die sich in der Nähe des Abgasreinigungsgeräts befindet und die zum Erfassen einer Temperatur des Abgases konfiguriert ist; und eine Temperaturkompensationseinrichtung (20), die, um eine Temperatur des Abgasreinigungsgeräts (11) zu ermitteln, zum Kompensieren der Erfassungstemperatur des Abgases durch einen Abnahmebetrag von der Temperatur des Abgasreinigungsgeräts konfiguriert ist, der zumindest durch eine der folgenden Ursachen (a) und (b) verursacht wird: (a) durch Abgabe thermischer Energie des Abgases an einem Spalt zwischen dem Abgasreinigungsgerät (11) und der Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a, 13b); und (b) durch einen Temperaturgradienten, der von einem Zentralabschnitt des Abgasreinigungsgeräts (11) in einer zu der Strömung des Abgases in dem Abgasreinigungsgerät (11) senkrecht verlaufenden Außenumfangsrichtung abnimmt, wobei die Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a, 13b) folgendes aufweist: eine primäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13a) zum Erfassen einer Temperatur des Abgases an einer stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts (11); und eine sekundäre Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13b) zum Erfassen einer Temperatur des Abgases an einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsgeräts (11), wobei die Temperaturkompensationseinrichtung (20) die Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage eines Temperaturunterschieds zwischen der Temperatur des Abgases an der stromaufwärtigen Seite (32a) und der Temperatur des Abgases an der stromabwärtigen Seite (32b) des Abgasreinigungsgeräts (11) kompensiert, gekennzeichnet durch eine Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung (16) zum Erfassen eines Durchsatzes des durch das Abgasreinigungsgerät (11) strömenden Abgases, wobei die Temperaturkompensationseinrichtung (20) die Kompensation für die Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage des durch die Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung (16) erfassten Durchsatzes des Abgases durchführt.
Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Abgastemperaturunterschiedsbeziehungseinrichtung (20), die dazu konfiguriert ist, den Abgastemperaturunterschied mit dem Abnahmebetrag in Beziehung zu setzen, wobei die Temperaturkompensationseinrichtung (20) die Kompensation der Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage der von der Abgastemperaturunterschiedsbeziehungseinrichtung (20) bereitgestellten Beziehung durchführt.
Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Abgasdurchsatzerfassungseinrichtung (16) ein Luftmengenmesser zum Erfassen eines zu der Kraftmaschine (10) zuzuführenden Frischluftvolumens ist.
Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Abgasdurchsatzbeziehungseinrichtung (20), die dazu konfiguriert ist, den Abgasdurchsatz mit dem Abnahmebetrag in Beziehung zu setzen, wobei die Temperaturkompensationseinrichtung (20) die Kompensation der Erfassungstemperatur durch den Abnahmebetrag auf Grundlage der durch die Abgasdurchsatzbeziehungseinrichtung (20) bereitgestellten Beziehung durchführt.
Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abgastemperaturerfassungseinrichtung (13b) die Temperatur des Abgases an einer Stelle stromabwärts des und in der Nähe des Abgasreinigungsgeräts (11) erfasst.
Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abgasreinigungsgerät (11) zumindest aus einem Oxidationskatalysator, einem NOx-Katalysator, einem Dreiwegekatalysator oder einem Partikelbeseitigungsfilter besteht.