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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beruht auf und beansprucht Priorität aus der
früheren
japanischen
Patentanmeldung 2007-013356 , die am 24. Januar 2007 eingereicht
worden ist, so dass deren Inhalte hiermit unter Bezugnahme einbezogen
sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Diagnosevorrichtung,
die einen Fehler oder eine Fehlfunktion einer Differenzdruckerfassungseinheit erfasst,
die einen Differenzdruck eines Abgases auf Stromaufwärts-
und Stromabwärtsseiten einer Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
erfasst, die in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet
ist.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Als
eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine
ist beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (das auch als DPF bezeichnet
ist) in einem Abgassystem in einer Dieselbrennkraftmaschine zur
Verringerung von im Abgas der Maschinen enthaltenen schädlichen
Stoffen angeordnet. In diesem System ist ein Differenzdruckerfassungssensor derart
angeordnet, dass ein Differenzdruck des Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite
und der Stromabwärtsseite des Dieselpartikelfilters erfasst wird,
und es wird auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Sensors
beurteilt oder diagnostiziert, ob in dem Sensor ein Fehler aufgetreten
ist oder nicht. Beispielsweise hat die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr.
2005-307880 eine Diagnosevorrichtung offenbart. In dieser
Vorrichtung wird, da in dem Abgas enthaltene Partikelstoffe in einem
Dieselpartikelfilter (DPF) abgelagert werden, eine Menge der abgelagerten
Partikelstoffe auf der Grundlage von Betriebszuständen
der Maschine geschätzt, und ein normaler Bereich eines
von dem Sensor erfassten Differenzdrucks wird auf der Grundlage
der geschätzten Menge bestimmt. Dann wird beurteilt, ob
ein Erfassungsergebnis des Sensors innerhalb des normalen Bereichs
angeordnet ist oder nicht. Wenn das Erfassungsergebnis außerhalb
des normalen Bereichs angeordnet ist, beurteilt die Diagnosevorrichtung,
dass ein Fehler in dem Sensor aufgetreten ist.
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Jedoch
gibt es viele Arten (Typen) von Fehlern, die in dem Sensor auftreten
können. Wenn eine spezifische Fehlerart in dem Sensor aufgetreten
ist, wird ein Erfassungsergebnis des Sensors ohne Bezug auf einen
Differenzdruck des Abgases gelegentlich innerhalb des normalen Bereichs
angeordnet oder fixiert. In diesem Fall beurteilt die Diagnosevorrichtung
fehlerhafterweise, dass der Sensor sich in einem normalen Zustand
befindet, obwohl der Sensor tatsächlich in einen Fehlerzustand
versetzt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter ausreichender
Berücksichtigung der Nachteile der herkömmlichen
Diagnosevorrichtung eine Diagnosevorrichtung anzugeben, die zuverlässig
einen Zustand einer Erfassungseinheit beurteilt oder diagnostiziert,
die einen Differenzdruck eines Abgases zwischen einer Stromaufwärtsseite
und einer Stromabwärtsseite einer Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
erfasst.
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Gemäß einer
Ausgestaltung dieser Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst,
dass eine Diagnosevorrichtung zum Diagnostizieren eines Zustands
einer Erfassungseinheit angegeben wird, die eine Betriebszustandsbeurteilungseinheit,
eine Erfassungsergebnisbeschaffungseinheit und eine Diagnoseeinheit
aufweist. Wenn die Erfassungseinheit sich in einem normalen Zustand
befindet, erfasst die Erfassungseinheit einen Differenzdruck eines
Abgases zwischen einer Stromaufwärtsseite und einer Stromabwärtsseite
einer Abgasemissionssteuerungsvorrichtung, die in einem Abgassystem
einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Wenn sich die Erfassungseinheit
in einem Fehlerzustand befindet, erfasst die Erfassungseinheit keinen
Differenzdruck des Abgases. Die Beurteilungseinheit beurteilt, ob die
Maschine in einem Niedrigströmungsratenbereich oder in
einem Hochströmungsratenbereich betrieben wird. Eine Strömungsrate
des Abgases, das durch die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung gelangt,
ist in dem Hochströmungsratenbereich (Bereich mit hoher
Strömungsrate) höher als in dem Niedrigströmungsratenbereich
(Bereich mit niedriger Strömungsrate). Die Beschaffungseinheit
beschafft ein erstes Erfassungsergebnis der Erfassungseinheit, wenn
die Beurteilungseinheit beurteilt, dass die Maschine in dem Niedrigströmungsratenbereich
zu betreiben ist, und beschafft ein zweites Erfassungsergebnis der
Erfassungseinheit, wenn die Beurteilungseinheit beurteilt, dass
die Maschine in dem Hochströmungsratenbereich zu betreiben
ist. Die Diagnoseeinheit beurteilt anhand einer Differenz zwischen
dem ersten Erfassungsergebnis und dem zweiten Erfassungsergebnis,
ob die Erfassungseinheit sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet.
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Mit
dieser Konfiguration der Diagnosevorrichtung wird ein Differenzdruck
des Abgases mit einer Strömungsrate des Abgases erhöht.
Daher ist ein Differenzdruck des Abgases im Hochströmungsratenbereich
höher als derjenige in dem Niedrigströmungsratenbereich.
Wenn die Erfassungseinheit sich in einem normalen Zustand befindet,
gibt das zweite Erfassungsergebnis der Erfassungseinheit einen Differenzdruck
an, der höher als derjenige ist, der durch das erste Erfassungsergebnis
der Erfassungseinheit angegeben ist. Im Gegensatz dazu ist, wenn
die Erfassungseinheit sich aufgrund des Auftretens eines Fehlers
in der Erfassungseinheit in einem Fehlerzustand befindet, das zweite
Erfassungsergebnis im Wesentlichen dasselbe wie das erste Erfassungsergebnis.
Daher kann die Diagnoseeinheit anhand einer Differenz zwischen dem
ersten Erfassungsergebnis und dem zweiten Erfassungsergebnis beurteilen,
ob sich die Erfassungseinheit in einem normalen Zustand oder einem
Fehlerzustand befindet.
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Dementsprechend
kann die Diagnosevorrichtung zuverlässig einen Zustand
der Erfassungseinheit beurteilen oder diagnostizieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine strukturelle Ansicht eines Dieselmaschinensystems mit einer
elektronischen Steuerungseinheit, die eine Diagnosevorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verkörpert,
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2 zeigt
eine Schaltungsansicht eines Fühlerelements eines Differenzdruckerfassungssensors,
das in dem Dieselmaschinensystem gemäß 1 angeordnet
ist.
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3 zeigt
eine äußere Ansicht des Fühlerelements,
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4 zeigt
eine Beziehung zwischen einem Differenzdruck eines Abgases und einem
Pegel eines Erfassungssignals, das aus einem Differenzdruckerfassungssensor
gemäß 1 ausgegeben wird,
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5 zeigt
einen Pegel des Signals, das aus dem Sensor im Falle des Auftretens
einer Drahtunterbrechung ausgegeben wird,
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6 zeigt
ein Blockschaltbild der elektronischen Steuerungseinheit gemäß 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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7 zeigt
eine Beziehung zwischen einer Volumenströmungsrate (Volumenflussrate)
eines Abgases und eines Differenzdrucks des Abgases,
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8 zeigt
ein weiteres Blockschaltbild einer ECU gemäß 1 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel,
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9 zeigt
die Verarbeitung eines Betriebs eines Diagnoseblocks gemäß 8 gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
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10 zeigt
ein Zeitverlaufsdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Volumenströmungsrate,
eines Signalpegels und Flags in einem normalen Zustand eines Differenzdruckerfassungssensors,
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11 zeigt
ein Zeitverlaufsdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Volumenströmungsrate,
eines Signalpegels und Flags in einem Fehlerzustand des Sensors,
und
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12 zeigt
ein Blockschaltbild der elektronischen Steuerungseinheit gemäß 1 gemäß einer
ersten Modifikation des Ausführungsbeispiels.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Eine
Diagnosevorrichtung für eine fahrzeugeigene Dieselbrennkraftmaschine,
die eine Diagnosevorrichtung für eine Brennkraftmaschine
verkörpert, ist nachstehend gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine strukturelle Ansicht eines Dieselbrennkraftmaschinensystems
mit einer elektronischen Steuerungseinheit, die eine Diagnosevorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel verkörpert.
Dieses Dieselmaschinensystem ist beispielsweise an einem Fahrzeug
angebracht und erzeugt ein zum Antrieb des Fahrzeugs erforderliches
Drehmoment.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, weist ein Dieselmaschinensystem
eine Dieselmaschine 10, die aus einer Vielzahl von Zylindern 11 zusammengesetzt
ist (wobei zur vereinfachten Darstellung lediglich ein Zylinder
dargestellt ist), ein Einlassrohr (Ansaugrohr) 12, durch
das Luft der Maschine 10 zugeführt wird, ein Kraftstoffeinspritzventil 24 zum
Einspritzen von Kraftstoff in die Maschine 10 und ein Abgassystem 13 auf,
durch das Abgas der Maschine 10 zu der Atmosphäre
hin ausgegeben wird.
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Jeder
Zylinder 11 weist einen Zylinderblock 18, ein
Einlassventil (Ansaugventil) 16, ein Auslassventil (Abgasventil) 30 und
einen Kolben 20 auf, der mit einer Kurbelwelle 26 verbunden
ist, die gemeinsam für die Zylinder 11 vorgesehen
ist. Eine Verbrennungskammer 22, die von dem Block 18 und
den Kolben 20 umgeben ist, ist geformt. Das Einlassrohr 12 ist
mit dem Zylinder 11 durch das Einlassventil 16 verbunden,
so dass es mit der Kammer 22 durch das geöffnete
Einlassventil 16 kommunizieren kann. Das Kraftstoffeinspritzventil 24 ist
derart an dem Zylinder 11 angebracht, dass es in die Kammer 22 hervorragt bzw.
vorspringt und Kraftstoff in die Maschine 10 einspritzt.
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Das
Abgassystem 13 weist ein Auslassrohr (Abgasrohr) 32,
das mit der Kammer 22 durch das geöffnete Auslassventil 30 kommuniziert,
einen Dieselpartikelfilter (das nachstehend als DPF bezeichnet ist) 34,
das eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung wiedergibt, und einen
Differenzdrucksensor 40 auf. Das DPF weist einen Oxidations-Katalysator
auf und reinigt das Abgas, das aus der Kammer 22 ausgegeben
wird und durch das Rohr 32 gelangt. Der Sensor 40 erfasst
normalerweise einen Differenzdruck des Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite und
der Stromabwärtsseite des DPF 34, wenn der Sensor
sich in einem normalen Zustand befindet.
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Das
Maschinensystem weist weiterhin einen Beschleunigungshubsensor 42,
eine Luftströmungsmesseinrichtung 14, die an dem
Rohr 12 angebracht ist, ein Drosselklappenventil 15,
das in dem Rohr 12 angeordnet ist, einen Kurbelwinkelsensor 28,
einen auf einer Stromaufwärtsseite des DPF 34 angebrachten
ersten Abgastemperatursensor 36, einen auf einer Stromabwärtsseite
des DPF 34 angeordneten zweiten Abgastemperatursensor 38,
eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 50, die die
Maschine 10 entsprechend dem durch die Sensoren und die Messeinrichtung
erfassten Daten steuert, und eine Anzeigeeinrichtung 90 auf.
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Die
Messeinrichtung 14 erfasst eine Massenströmungsrate
der der Maschine 10 zugeführten Luft. Das Drosselklappenventil 15 justiert
eine Menge GA der in die Maschine 10 aufgenommenen Luft.
Der Sensor 28 erfasst einen Rotationswinkel der Kurbelwelle 26.
Der Sensor 42 erfasst eine Hubposition eines Fahrpedals 43.
Der Sensor 36 erfasst eine Temperatur Teu des Abgases auf
einer Stromaufwärtsseite des DPF 34. Der Sensor 28 erfasst
eine Temperatur Ted des Abgases auf einer Stromabwärtsseite
des DPF 34.
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Die
ECU 50 erfasst die Menge GA der in die Maschine 10 aufgenommenen
Luft anhand der Daten der Messeinrichtung 14, berechnet
eine Maschinendrehzahl NE anhand der Daten des Sensors 28 und
berechnet eine in die Maschine 10 eingespritzte Kraftstoffmenge
Q anhand der Daten des Sensors 42. Die Anzeigeeinrichtung 90 zeigt
Informationen an, die Betriebszustände der Maschine 10 angeben.
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Der
Sensor 40 weist ein Stromaufwärtsrohr 40a,
das mit einem Stromaufwärtsabschnitt des DPF 34 kommuniziert,
ein Stromabwärtsrohr 40b, das mit einem Stromabwärtsteil
des DPF 34 kommuniziert und ein Fühlerelement 40c auf,
das eine Differenz zwischen den Drücken des Abgases in
den Rohren 40a und 40b erfasst. Daher erzeugt,
wenn das Fühlerelement 40c sich in einem normalen
Zustand befindet, das Fühlerelement 40c ein Erfassungssignal (oder
Erfassungsergebnis), dessen Pegel im Wesentlichen gleich zu einem
Differenzdruck (Differentialdruck) des Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite
und der Stromabwärtsseite des DPF 34 ist. Wenn
im Gegensatz dazu sich der Sensor 40 in einem Fehlerzustand
befindet, erzeugt der Sensor 40 ein Erfassungssignal (oder
Erfassungsergebnis), dessen Pegel keine Beziehung zu dem Differenzdruck
aufweist.
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Wenn
Kraftstoff unter der Steuerung der ECU 50 durch das Ventil 24 in
die Kammer 22 eingespritzt wird, während durch
das Rohr 12 gelangende Luft in die Kammer 22 durch
das Ventil 15 zugeführt wird, wird der Kraftstoff
in Reaktion auf die Verdichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in
der Kammer 22 selbst gezündet und wird eine Verbrennungsenergie erzeugt.
Diese Energie wird auf die Welle 26 durch den Kolben 20 als
kinetische Rotationsenergie übertragen. Weiterhin wird
Abgas in der Kammer 22 aufgrund der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches
erzeugt. Das Abgas gelangt durch das Rohr 32 und wird in
dem DPF 34 gereinigt. Das Gas wird schließlich
zu der Atmosphäre ausgegeben.
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Die
ECU 50 ist aus einem Mikrocomputer aufgebaut. Die ECU 50 empfängt
Informationen, die Betriebszustände der Maschine 10 angeben,
aus den Sensoren 28, 36, 38 und 40 sowie
der Messeinrichtung 14, und empfängt Informationen,
die eine Hubposition eines Fahrpedals angeben, aus dem Sensor 42.
Die ECU 50 steuert die Ventile 24 und 15 zur
Justierung einer Kraftstoffmenge und einer Menge der der Maschine 10 zugeführten
Luft entsprechend den empfangenen Informationen, so dass die ECU 50 einen
Ausgang (die Ausgangsleistung) der Maschine 10 steuert.
Beispielsweise berechnet die ECU 50 eine aus dem Ventil 24 einzuspritzende Kraftstoffmenge
anhand der Daten, die durch die Sensoren 28, 36, 38 und 42 sowie
der Messeinrichtung 14 erfasst werden, und das des erfassten
Ergebnisses des Sensors 40, um ein von einem Fahrer des
Fahrzeugs angefordertes Drehmoment zu erzeugen.
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Das
Fühlerelement 40c des Sensors 40 ist mit
der ECU 50 jeweils durch eine Energieversorgungsleitung
LV, eine Ausgangsleitung LO und eine Masseleitung LG verbunden.
Die Leitungen LV und LO sind miteinander über einen Widerstand
R in der ECU 50 verbunden. Elektrische Energie bzw. Leistung
wird aus der ECU 50 dem Element 40c durch die
Leitung LV zugeführt. Ein Erfassungssignal des Elements 40c wird
der ECU 50 durch die Leitung LO zugeführt. Die
Leitung LG ist mit einem (nicht gezeigten) Massenanschluss der ECU 50 verbunden.
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2 zeigt
eine Schaltungsdarstellung des Fühlerelements 40c.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist das Fühlerelement 40c einen
Fühlerabschnitt (Sensorabschnitt) 70, einen Differenzverstärker 72 und
eine Äquivalentschaltung mit einer Konstantstromquelle 74 auf.
Der Abschnitt 70 weist vier Dehnungsmessstreifen 70a auf,
die eine Wheatstone-Brückenschaltung bilden. Jeder Dehnungsmessstreifen 70a ist
mit zwei anderen benachbarten Dehnungsmessstreifen 70a an
Verbindungspunkten verbunden. Einer der ersten zwei Verbindungspunkte, die
auf einer diagonalen Linie der Brückenschaltung angeordnet
sind, ist mit einem Ende der Schaltung 74 durch ein Energiezufuhrfeld
PV verbunden. Das andere Ende der Schaltung 74 ist mit
der Leitung LV verbunden. Der andere erste Verbindungspunkt ist mit
der Leitung LG durch ein Massefeld PG verbunden. Einer der zweiten
zwei Verbindungspunkte, die auf einer anderen diagonalen Linie der
Brückenschaltung angeordnet sind, ist mit dem Verstärker 72 durch
ein Plus-Feld PP verbunden. Der andere zweite Verbindungspunkt ist
mit dem Verstärker 72 über ein Minus-Feld
PM verbunden. Der Verstärker 72 ist mit den Leitungen
LV, LO und LG verbunden.
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Der
Fühlerabschnitt 70 erzeugt ein Dehnungssignal
in Reaktion auf einen Differenzdruck des Abgases zwischen den Rohren 40a und 40b.
Ein Pegel des Dehnungssignals entsprechend dem Differenzdruck wird
durch eine Differenzspannung zwischen den zwei zweiten Verbindungspunkten
angegeben. Der Verstärker 72 verstärkt
den Pegel des Dehnungssignals, um ein auf den verstärkten
Pegel eingestelltes Erfassungssignal zu erzeugen, und gibt das Signal
zu der ECU 50 durch die Leitung LO aus. Die ECU 50 wandelt
den verstärkten Pegel des Erfassungssignals in den Differenzdruck
um.
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3 zeigt
eine äußere Ansicht des Fühlerelements 40c gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. Wie es in 3 gezeigt
ist, weist das Fühlerelement 40c einen Sensorchip 80 mit
dem in 2 gezeigten Fühlerabschnitt 70,
einem Schaltungschip 82 mit dem in 2 gezeigten
Verstärker 72 und einen weiteren Schaltungschip 84 mit
der in 2 gezeigten Schaltung 74 auf. Die Chips 80 und 82 sind
miteinander jeweils über einen ersten Draht L1, einen zweiten Draht
L2, einen dritten Draht L3 und einen vierten Draht L4 verbunden.
Der erste Draht L1 verbindet ein erstes Feld des Chips 80 und
das Feld PV. Der zweite Draht L2 verbindet ein zweites Feld des
Chips 80 und das Feld PP. Der dritte Draht L3 verbindet
ein drittes Feld des Chips 80 und das Feld PG. Der vierte
Draht L4 verbindet ein viertes Feld des Chips 80 und das Feld
PM. Ein fünfter Draht L5 verbindet ein erstes Feld des
Chips 82 mit dem Chip 84. Die Leitung LG erstreckt
sich von einem zweiten Feld des Chips 82 zu der ECU 50,
und die Leitung LO erstreckt sich von einem dritten Feld des Chips 82 zu
der ECU 50.
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4 zeigt
eine Beziehung zwischen dem Differenzdruck des Abgases und einem
Pegel eines aus dem Sensor 40 aufgegebenen Erfassungssignals.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird, wenn ein
Differenzdruck des Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite
und der Stromabwärtsseite des DPF 34 innerhalb
eines messbaren Bereichs angeordnet ist, ein Pegel des aus dem Sensor 40 ausgegebenen
Erfassungssignals mit dem Differenzdruck in einen normalen Bereich
geändert oder erhöht (vgl. durchgezogene Linie).
Wenn der Differenzdruck niedriger als eine untere Grenze des messbaren
Bereichs ist, wird ein Pegel des Signals auf einen niedrigen Klemmwert (LO-Klemmwert)
(vgl. durchgezogene Linie) fixiert. Der niedrige Klemmwert ist eine
untere Grenze des normalen Bereichs. Wenn im Gegensatz dazu der Differenzdruck
höher als eine obere Grenze des messbaren Bereichs ist,
wird ein Pegel des Signals auf einen hohen Klemmwert (HI-Klemmwert)
(vgl. durchgezogene Linie) fixiert. Der hohe Klemmwert ist eine
obere Grenze des normalen Bereichs.
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Wenn
die Masseleitung LG von dem Sensor 40 getrennt wird, ist
der Pegel des Signals auf einen hohen Wert fixiert, der höher
als der hohe Klemmwert ist (vgl. die mit jeweils zwei Punkten unterbrochene gestrichelte
Linie). Wenn die Energieversorgungsleitung LV von dem Sensor 40 getrennt
ist, wird der Pegel des Signals auf einen niedrigen Wert fixiert,
der niedriger als der niedrige Klemmwert ist (vgl. strichpunktierte
Linie). Das heißt, wenn ein Fehlertyp wie eine Unterbrechung
(Trennung) der Masseleitung LG oder eine Unterbrechung (Trennung)
der Energieversorgungsleitung LV in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, ist der Pegel des Signals außerhalb des normalen Bereichs
eingestellt. Daher können die ECU 50 und eine
herkömmliche Diagnosevorrichtung beurteilen oder diagnostizieren,
dass der Sensor 40 durch die Unterbrechung der Leitung
LG oder die Unterbrechung der Leitung LV in einen Fehlerzustand
versetzt worden ist.
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Jedoch
können andere Gründe für einen Fehler
vorhanden sein, wie eine (nachstehend als PG-Unterbrechung bezeichnete)
Unterbrechung einer Verbindungsleitung, die den Fühlerabschnitt 70 und
die Masseleitung LG über den dritten Draht L3 und das Feld
PG verbindet, eine (nachstehend als PV-Unterbrechung bezeichnete)
Unterbrechung einer Verbindungsleitung, die den Fühlerabschnitt 70 und
die Schaltung 74 durch den ersten Draht L1 und das Feld
PV verbindet, eine (nachstehend als PP-Unterbrechung bezeichnete)
Unterbrechung einer Verbindungsleitung, die den Fühlerabschnitt 70 und
den Verstärker 72 über den zweiten Draht
L2 und das Feld PP verbindet, und eine (nachstehend als PM-Unterbrechung
bezeichnete) Unterbrechung einer Verbindungsleitung, die den Fühlerabschnitt 70 und
den Verstärker 72 über die vierten und
fünften Drähte L4 und L5 und das Feld PM verbindet.
Wenn zumindest einer dieser Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, ist ein Pegel des aus dem Sensor 40 ausgegebenen Signals
gelegentlich auf einen Wert zwischen dem niedrigen Klemmwert und
dem hohen Klemmwert fixiert.
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5 zeigt
einen Pegel des aus dem Sensor 40 ausgegebenen Signals
in dem Fall des Auftretens einer Drahtunterbrechung, wie einer PV-,
PM-, PP- oder PG-Unterbrechung. Wie es in 5 gezeigt
ist, wird, wenn die PV-Unterbrechung oder die PP-Unterbrechung in
dem Sensor 40 aufgetreten ist, ein Pegel des aus dem Sensor 40 ausgegebenen
Signals auf dem hohen Klemmwert eingestellt. Wenn die PM-Unterbrechung
oder die PG-Unterbrechung in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, wird ein Pegel des Signals auf den niedrigen Klemmwert eingestellt.
In diesen Fehlern wird ein Pegel des Signals innerhalb des normalen
Bereichs eingestellt. Daher kann, selbst wenn ein Fehler, wie die
PV-, PM-, PP- oder PG-Unterbrechung in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, eine herkömmliche Diagnosevorrichtung nicht beurteilen oder
diagnostizieren, dass der Sensor 40 in einen Fehlerzustand
versetzt worden ist.
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Um
dieses Problem zu lösen, weist, wie es in 6 gezeigt
ist, die ECU 50 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
einen Betriebszustands-Beurteilungsblock 51, einen Erfassungssignal-Beschaffungsblock 52 und
einen Diagnoseblock 53 auf. Der Beurteilungsblock 51 beurteilt,
ob die Maschine 10 in einem Niedrigströmungsratenbereich
oder einem Hochströmungsratenbereich betrieben wird. Die
Strömungsrate des durch das DPF 34 gelangenden
Gases in dem Hochströmungsratenbereich ist höher
als diejenige in dem Niedrigströmungsratenbereich. Der
Beschaffungsblock 52 beschafft ein erstes Erfassungssignal aus
dem Sensor 40, wenn der Block 51 beurteilt, dass
die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
zu betreiben ist, und beschafft ein zweites Erfassungssignal aus
dem Sensor 40, wenn der Block 51 beurteilt, dass
die Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
zu betreiben ist. Der Diagnoseblock 53 beurteilt oder diagnostiziert
anhand einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Erfassungspegeln,
ob sich der Sensor 40 in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet.
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Weiterhin
weist, wie es in 6 gezeigt ist, die ECU 50 einen
ersten Stabilitätszustands-Beurteilungsblock 54 und
zweiten Stabilitätszustands-Beurteilungsblock 55 auf.
Der Beurteilungsblock 54 beurteilt, ob sich die in dem
Niedrigströmungsratenbereich betriebene Maschine 10 in
einem stabilen Zustand befindet oder nicht. Der Beurteilungsblock 55 beurteilt,
ob die in dem Hochströmungsratenbereich betriebene Maschine 10 sich
in einem stabilen Zustand befindet oder nicht. Der Beschaffungsblock 52 beschafft
das erste Erfassungsergebnis, wenn der Beurteilungsblock 54 beurteilt,
dass die in dem Niedrigströmungsratenbereich betriebene
Maschine 10 sich in dem stabilen Zustand befindet, und
beschafft das zweite Erfassungsergebnis, wenn der Beurteilungsblock 55 beurteilt,
dass die in dem Hochströmungsratenbereich betriebene Maschine 10 sich in
dem stabilen Zustand befindet.
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Die
Bereiche können auf der Grundlage einer Volumenströmungsrate
des Abgases voneinander unterschieden werden. Der Grund ist unter
Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 zeigt
eine Beziehung zwischen einer Volumenströmungsrate Vex
des Abgases und eines Differenzdrucks DP des Abgases.
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Wie
es in 7 gezeigt ist, wird ein Differenzdruck DP des
Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite
des DPF 34 mit einer Volumenströmungsrate Vex
des durch das DPF 34 gelangenden Abgases erhöht.
Wenn sich der Sensor 40 in einem normalen Zustand befindet,
unterscheidet sich daher ein erstes Erfassungssignal des Sensors 40,
das einen niedrigen Differenzdruck des Abgases bei einer niedrigen
Volumenströmungsrate angibt, merklich von einem zweiten
Erfassungssignal des Sensors 40, das einen hohen Differenzdruck
des Abgases bei einer hohen Volumenströmungsrate angibt.
Wenn im Gegensatz dazu ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, wird ein Pegel des ersten Erfassungssignals entsprechend der niedrigen
Volumenströmungsrate im Wesentlichen gleich zu einem Pegel
des zweiten Erfassungssignals entsprechend der hohen Volumenströmungsrate.
Daher kann der Block 53 anhand einer Differenz zwischen
den ersten und zweiten Erfassungssignalen beurteilen oder diagnostizieren,
dass der Sensor 40 in einen Fehlerzustand versetzt ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel stellt der Block 51 den niedrigen
Strömungsratenbereich auf gleich oder niedriger als einen
Niedrigvolumenströmungsratenschwellenwert (ersten Schwellenwert)
VEXL ein, und stellt den Hochströmungsratenbereich auf
gleich oder höher als einen Hochvolumenströmungsratenschwellenwert
(zweiten Schwellenwert) VEXH ein. Der Wert VEXH ist um eine vorbestimmte
Lücke (Abstand) höher als der Wert VEXL.
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Ein
Aufbau der ECU 50 ist unter Bezugnahme auf 8 als
ein Beispiel beschrieben. 8 zeigt
ein Blockschaltbild der ECU 50 gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel berechnet
die ECU 50 eine Volumenströmungsrate eines Abgases
anhand von Temperatur und Druck des Abgases entsprechend einer Zustandsgleichung
des idealen Gases. Die Temperatur und der Druck des Abgases hängen
von einer Menge von Feststoffen (PM, Partikelstoffen) ab, die in
dem DPF 34 akkumuliert sind. Daher berechnet die ECU 50 die
Menge der Feststoffe.
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Wie
es in 8 gezeigt ist, weist die ECU 50 einen
Feststoffmengenschätzblock 60 zum Schätzen einer
Menge der in dem DPF 34 akkumulierten Feststoffe, einen
Druckschätzblock 61 zum Schätzen eines
Drucks Pg eines durch das DPF 34 gelangenden Abgases, einen
DPF-Temperaturschätzblock 62 zum Schätzen
einer Temperatur Td des DPF 34, einen Volumenströmungsratenberechnungsblock 63 zur
Berechnung einer Volumenströmungsrate Vex des Abgases und
einen Diagnoseblock 64 auf, zur Beurteilung oder Diagnose,
ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet. Der Diagnoseblock 64 entspricht
den Blöcken 51 bis 55.
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Der
Block 60 weist einen Neuablagerungsmengen-Schätzblock 65 zum
Schätzen einer Menge dPM der Feststoffe, die pro Zeiteinheit
in dem DPF 34 neu abgelagert worden sind, einen Gesamtablagerungsmengen-Berechnungsblock 66 zur
Berechnung einer Gesamtmenge der bis zum jetzigen Zeitpunkt in dem
DPF 34 abgelagerten Feststoffe, einen Verbrennungsmengenschätzblock 67 zum
Schätzen einer Menge der in dem DPF 34 zu jeder
Zeiteinheit verbrannten Feststoffe, einen Akkumulierungsmengenbestimmungsblock 68 zur
Bestimmung einer Menge der gegenwärtig in dem DPF 34 akkumulierten
Feststoffe anhand der Gesamtablagerungsmenge und der verbrannten
Menge (Verbrennungsmenge), und einen Untergrenzenüberwachungs-Verarbeitungsblock 69 zur
Einstellung einer unteren Grenzmenge der in dem DPF 34 akkumulierten
Feststoffe auf Null auf.
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Der
Block 65 schätzt eine Menge dPM der neu in dem
DPF 34 zu jeder Zeiteinheit abgelagerten Feststoffe auf
der Grundlage der Betriebszustände der Maschine 10.
Genauer berechnet die ECU 50 ein von einem Fahrer angefordertes
Drehmoment anhand der von dem Sensor 42 erfassten Hubposition und
bestimmt die in die Maschine 10 eingespritzte Kraftstoffmenge
Q anhand des angeforderten Drehmoments. Weiterhin bestimmt die ECU 50 eine
Maschinendrehzahl NE anhand einer Änderung des durch den
Sensor 28 erfassten Kurbelwinkels. Der Block 65 berechnet
die Menge dPM anhand der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Maschinendrehzahl
NE. Die Menge dPM wird mit der Menge Q und der Maschinendrehzahl
NE erhöht.
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Der
Block 66 summiert die in dem Block 65 berechneten
Mengen dPM, um eine Gesamtablagerungsmenge zu erhalten. Wenn das
in 1 gezeigte Maschinensystem zum ersten Mal betrieben
wird, ist die Gesamtablagerungsmenge auf Null vorab eingestellt.
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Der
Block 67 schätzt eine Menge (oder verbrannte Menge
bzw. Verbrennungsmenge) der in dem DPF 34 zu jeder Zeiteinheit
verbrannten Feststoffe auf der Grundlage von Betriebszuständen
der Maschine 10. Genauer wird die verbrannte Menge mit
einer Temperatur des DPF 34 erhöht, so dass der Block 67 die
verbrannte Menge anhand einer Temperatur Td des DPF 34 berechnet,
die in dem Block 62 geschätzt wird.
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Der
Block 68 subtrahiert die Verbrennungsmenge von der Gesamtablagerungsmenge
zu jeder Zeiteinheit, um eine Menge (oder akkumulierte Menge) der
gegenwärtig in dem DPF 34 akkumulierten Feststoffe
zu bestimmen.
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Der
Block 69 stellt die in dem Block 68 bestimmte
akkumulierte Menge auf Null ein, falls die akkumulierte Menge negativ
ist. Dann gibt der Block 69 die akkumulierte Menge als
eine geschätzte PM-Menge (Feststoffmenge, Partikelstoffmenge) aus.
Daher wird eine untere Grenze der geschätzten PM-Menge
auf Null eingestellt.
-
Der
Block 61 schätzt einen Druck Pg des Abgases auf
der Stromaufwärtsseite des DPF 34 auf der Grundlage
von Betriebszuständen der Maschine 10. Genauer
spezifizieren die Maschinendrehzahl NE und die eingespritzte Kraftstoffmenge
Q den Zustand des Abgases. Weiterhin wird der Abgasdruck Pg auf
der Stromaufwärtsseite des DPF 34 mit der geschätzten
PM-Menge erhöht. Daher berechnet der Block 61 den
Abgasdruck Pg anhand der Maschinendrehzahl NE, der eingespritzten
Kraftstoffmenge Q und der geschätzten PM-Menge. Beispielsweise weist
der Block 61 eine Vielzahl zweidimensionaler Kennfelder
entsprechend einer Vielzahl von Werten der geschätzten
PM-Menge jeweils auf. Jedes Kennfeld gibt eine Beziehung zwischen
der Maschinendrehzahl NE, der eingespritzten Kraftstoffmenge Q und
dem Abgasdruck Pg an.
-
Der
Block 62 schätzt eine Temperatur Td des DPF 34 entsprechend
einem Temperaturschätzmodell anhand der geschätzten
PM-Menge, der Maschinendrehzahl NE, der eingespritzten Kraftstoffmenge Q,
einer Menge GA der in die Maschine 10 aufgenommenen Luft,
einer Temperatur Teu des Abgases, die in dem Sensor 36 auf
der Stromaufwärtsseite des DPF 34 erfasst wird,
und eine Temperatur Ted des Abgases, die in dem Sensor 38 auf
der Stromabwärtsseite des DPF 34 erfasst wird.
Die Menge GA wird in der Messeinrichtung 14 erfasst.
-
Genauer
wird, wenn die Maschine
10 in einem stationären
oder stabilen Zustand betrieben wird, die DPF-Temperatur Td gleich
der Temperatur Ted des Abgases auf der Stromaufwärtsseite
des DPF
34. Im Gegensatz dazu unterscheidet sich die DPF-Temperatur
Td von der Temperatur Ted, wenn die Maschine
10 in einem Übergangszustand
betrieben wird. Zum Schätzen der Temperatur Td selbst in dem Übergangszustand
der Maschine
10 ist das DPF
34 in eine Vielzahl
von Zellen entlang einer Strömungsrichtung des Gases unterteilt,
wobei eine Temperatur jeder Zelle entsprechend dem Modell geschätzt
wird, und ein gewichteter Mittelwert der geschätzten Temperaturen
der Zellen wird als die Temperatur Td eingestellt. Eine Temperatur
jeder Zelle wird anhand der Temperatur Teu, Temperaturen von benachbarten
Zellen, einer Reduktion von Kohlenwasserstoff in der benachbarten
Zelle auf der Stromaufwärtsseite, eines Sauerstoffverbrauchs
in der benachbarten Zelle auf der Stromaufwärtsseite und
der geschätzten PM-Menge geschätzt. Die Reduktion des
Kohlenwasserstoffs und der Sauerstoffverbrauch werden auf der Grundlage
von Betriebszuständen der Maschine
10, wie die
aufgenommene Luftmenge QA, die Temperatur Teu, die Maschinendrehzahl
NE, die eingespritzte Kraftstoffmenge Q und die geschätzte
PM-Menge geschätzt. Zum Schätzen der Temperatur
der Zelle, die sich am weitesten stromaufwärts befindet,
wird die Temperatur der benachbarten Zelle auf der Stromaufwärtsseite
auf die Temperatur Teu eingestellt und wird eine Kohlenwasserstoffmenge
in der benachbarten Zelle auf der Stromaufwärtsseite anhand
der Maschinendrehzahl NE und der eingespritzten Kraftstoffmenge
Q berechnet. Weiterhin werden die geschätzten Temperaturen
der Zellen auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Temperatur
Ted und der geschätzten Temperatur der Zelle, die sich
am meisten stromabwärts befindet, korrigiert, und die DPF-Temperatur
Td wird anhand der korrigierten Temperaturen der Zellen geschätzt. Beispielsweise
ist die Schätzung der DPF-Temperatur Td entsprechend dem
Modell in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-37742 beschrieben.
-
Die
Schätzung der DPF-Temperatur Td ist nicht auf diese Weise
begrenzt. Beispielsweise wird die in dem Sensor
38 erfasste
Temperatur Ted durch eine Verzögerung erster Ordnung (first-order
lag) und einer Totzeit (dead time) der DPF-Temperatur Td ausgedrückt.
In einem zu diesem alternativen Modell umgekehrten bzw. inversen
Modell kann die DPF-Temperatur Td anhand der Temperatur Ted geschätzt
werden. In diesem umgekehrten bzw. inversen Modell werden eine Zeitkonstante
und eine Totzeit veränderlich auf der Grundlage einer Volumenströmungsrate
Vex des Abgases eingestellt. Die Schätzung der DPF-Temperatur
Td gemäß dem inversen Modell ist in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr.
2004-245109 beschrieben.
-
Der
Block 63 berechnet eine Massenströmungsrate des
Abgases anhand einer Summe der Luftmenge GA, die durch Gewicht ausgedrückt
ist, und der eingespritzten Kraftstoffmenge Q, die durch Gewicht
ausgedrückt ist, und bestimmt eine Volumenströmungsrate
Vex des Abgases anhand der Massenströmungsrate des Abgases,
des in dem Block 61 geschätzten Drucks Pg und
der in dem Block 62 geschätzten Temperatur Td
entsprechend der Zustandsgleichung des idealen Gases.
-
Der
Block 64 beschafft ein erstes Erfassungssignal des Sensors 40,
wenn der Beurteilungsblock 52 beurteilt, dass die Maschine 10 in
dem Niedrigströmungsratenbereich betrieben wird, und beschafft
ein zweites Erfassungssignal des Sensors 40, wenn der Beurteilungsblock 52 beurteilt,
dass die Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
betrieben wird. Wenn kein Fehler in dem Sensor 40 auftritt,
gibt das erste Erfassungssignal einen niedrigen Differenzdruck des
Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite
des DPF 34 an, und gibt das zweite Erfassungssignal einen
hohen Differenzdruck des Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite
und der Stromabwärtsseite des DPF 34 an. Wenn
ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten ist, sind die ersten
und zweiten Erfassungssignale auf denselben festen Wert eingestellt,
der keine Beziehung zu einem Differenzdruck des Abgases aufweist.
Der Block 64 beurteilt oder diagnostiziert einen Zustand
des Sensors 40 anhand einer Differenz zwischen den Pegeln
der ersten und zweiten Erfassungssignale. Wenn beispielsweise eine
Differenz zwischen den Pegeln der ersten und zweiten Erfassungssignale
kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, beurteilt der Block 64,
dass der Sensor 40 in einem Fehlerzustand ist.
-
Ein
Diagnosebetrieb (Diagnosevorgang) des Blocks 64 ist nachstehend
ausführlicher unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 zeigt
die Verarbeitung eines Diagnosebetriebs des Blocks 64 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. Diese Verarbeitung wird wiederholt
in einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt.
-
Wie
es in 9 gezeigt ist, empfängt in Schritt S10
der Block 64 oder 51 eine Volumenströmungsrate
Vex des Abgases aus dem Block 63. In Schritt S11 beurteilt
der Block 64 oder 51, ob die Volumenströmungsrate
Vex gleich oder niedriger als der Niedrigvolumenströmungsratenschwellenwert VEXL
ist oder nicht. In dem Fall einer positiven Beurteilung beurteilt
der Block 64, dass die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird, und geht die Verarbeitung zu Schritt S12 über.
-
In
Schritt S12 beurteilt der Block 64 oder 54, ob
eine fortgesetzte Zeit (Kontinuitätszeit) Tc1 des Betriebs
der Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
gleich oder größer als eine erste vorbestimmte
Zeit T1 oder mehr ist. Diese Beurteilung wird aus dem folgenden
Grund durchgeführt. Unmittelbar nach Starten des Betriebs
der Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
wird die Maschine 10 in einen unstabilen Zustand versetzt.
In diesem Fall fluktuiert ein Differenzdruck des Abgases stark im Verlauf
der Zeit, selbst wenn eine Strömungsrate des Abgases konstant
ist. Zur Erfassung eines Differenzdrucks des Abgases in dem Sensor 40,
wenn die Maschine 10 in einen stabilen Zustand versetzt
ist, wird die erste vorbestimmte Zeit T1 auf eine Zeitdauer eingestellt,
die erforderlich ist, um die Maschine 10 stabil zu betreiben,
wodurch der Sensor 40 vermeidet, einen Differenzdruck zu
erfassen, bis die Zeit T1 verstrichen ist. In dem Fall einer negativen
Beurteilung in Schritt S12 kehrt die Verarbeitung zu Schritt S10
zurück.
-
Wenn
im Gegensatz dazu in Schritt S12 die fortgesetzte Zeit Tc1 gleich
oder größer als die vorbestimmte Zeit T1 ist,
wird die Maschine 10 stabil betrieben, und wird ein Differenzdruck
des Abgases stabil. Daher geht die Verarbeitung zu Schritt S13 über.
In diesem Fall empfängt der Sensor 40 äußere
Störungen oder eine veränderlich angelegte Spannung.
Daher fluktuiert ein Pegel des Erfassungssignals innerhalb eines
Fluktuationswerts Pf, selbst wenn der Sensor 40 ein Erfassungssignal
erzeugt, das einen stabilen Differenzdruck angibt.
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In
Schritt S13 und Schritt S14 beschafft der Block 64 oder 52 fluktuierte
Pegel (Fluktuationspegel) des Erfassungssignals während
einer zweiten vorbestimmten Zeit T2 nach der ersten vorbestimmten
Zeit T1 und extrahiert einen Minimalwert (oder ein erstes Erfassungsergebnis)
aus den Pegeln. Genauer empfängt in Schritt S13 der Block 64 ein
Erfassungssignal aus dem Sensor 40 zu jeder Zeiteinheit und
hält einen Minimalenwert unter den Pegeln des empfangenen
Signals. Wenn der Block 64 einen Pegel empfängt,
der niedriger als der Minimalwert ist, bevor die zweite vorbestimmte
Zeit T2 verstrichen ist, erneuert der Block 64 den Minimalwert
auf einen neuen Minimalwert. In Schritt S14 geht, wenn eine Minimalwerthaltezeit
Tm1 gleich oder größer als die zweite vorbestimmte
Zeit T2 ist, die Verarbeitung zu Schritt S15 über. In Schritt
S15 setzt der Block 64 ein Minimalwertbeschaffungs-Flag
auf den eingeschalteten Zustand und die Verarbeitung geht zu Schritt
S21 über.
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Im
Gegensatz dazu geht im Fall einer negativen Beurteilung in Schritt
S11 die Verarbeitung zu Schritt S16 über. In Schritt S16
beurteilt der Block 64 oder 51, ob die Volumenströmungsrate
Vex gleich oder größer als der Hochvolumenströmungsratenschwellenwert
VEXH ist oder nicht. Der Wert VEXH ist auf einen höheren
Wert als der Wert VEXL eingestellt. In dem Fall einer negativen
Beurteilung geht die Verarbeitung zu Schritt S10 zurück.
Das heißt, wenn die Volumenströmungsrate Vex zwischen
den Bereichen angeordnet ist, wird der Diagnosebetrieb gestoppt,
bis die Volumenströmungsrate Vex in einem der Bereiche
angeordnet ist bzw. liegt. Im Gegensatz dazu beurteilt der Block 64 in
dem Fall einer positiven Beurteilung von Schritt S16, dass die Maschine 10 in
dem Hochströmungsratenbereich betrieben wird, und geht
die Verarbeitung zu Schritt S17 über.
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In
Schritt S17 beurteilt der Block 64 oder 55, ob
eine fortgesetzte Zeit Tc2 des Betriebs der Maschine 10 in
dem Hochströmungsratenbereich gleich oder größer
als eine dritte vorbestimmte Zeit T3 oder mehr ist oder nicht. Die
dritte vorbestimmte Zeit T3 ist auf eine Zeitdauer eingestellt,
die erforderlich ist, um den Betrieb der Maschine 10 in
dem Hochströmungsratenbereich zu stabilisieren. In dem
Fall einer negativen Beurteilung in Schritt S17 kehrt die Verarbeitung zu
Schritt S10 zurück.
-
Wenn
im Gegensatz dazu die fortgesetzte Zeit Tc2 gleich oder größer
als die dritte vorbestimmte Zeit T3 ist, geht die Verarbeitung zu
Schritt S18 über. In Schritt S18 und Schritt S19 extrahiert
der Block 64 oder 52 einen Maximalwert (oder ein
zweites Erfassungsergebnis) aus den Pegeln des Erfassungssignals
während einer vierten vorbestimmten Zeit T4 nach Verstreichen
der dritten vorbestimmten Zeit T3. Genauer empfängt der
Block 64 ein Erfassungssignal aus dem Sensor 40 zu
jeder Zeiteinheit, und hält einen Maximalwert unter den
Pegeln des empfangenen Signals. Wenn der Block 64 einen
Pegel empfängt, der höher als der Maximalwert
ist, bevor die vierte vorbestimmte Zeit T4 verstrichen ist, erneuert
der Block 64 den Maximalwert auf einen neuen Maximalwert.
Wenn eine Maximalwerthaltezeit Tm2 gleich oder größer
als die vierte vorbestimmte Zeit T4 ist, setzt der Block 64 ein
Maximalwertbeschaffungs-Flag auf den eingeschalteten bzw. gesetzten
Zustand, und geht die Verarbeitung zu Schritt S21 über.
-
In
Schritt S21 beurteilt der Block 64 oder 53, ob
die Minimal- und Maximalwertbeschaffungs-Flags zusammen in dem gesetzten
Zustand gesetzt sind. Das heißt, der Block 64 beurteilt,
ob beide Minimal- und Maximalwerte aus dem Sensor 40 erhalten
worden sind oder nicht. In dem Fall einer negativen Beurteilung
geht die Verarbeitung zu Schritt S10 zurück, um sowohl
den Minimalwert als auch den Maximalwert in dem Block 64 zu
halten. Im Gegensatz dazu geht in dem Fall einer positiven Beurteilung
in Schritt S21 die Verarbeitung zu Schritt S22 über.
-
In
Schritt S22 subtrahiert der Block 64 oder 53 den
Minimalwert von dem Maximalwert, um einen subtrahierten Wert (Subtraktionswert)
D1 zu erhalten. Dann beurteilt der Block 64 oder 53,
ob der subtrahierte Wert D1 gleich oder niedriger als ein Fehlerbeurteilungswert
J1 ist oder nicht, um zu beurteilen, ob ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten
ist oder nicht. Der Fehlerbeurteilungswert ist auf einen niedrigen
positiven Wert eingestellt. Der Fehlerbeurteilungswert ist zur zuverlässigen
Diagnose eines Betriebszustands des Sensors 40 eingestellt.
Genauer ist, wenn ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, ein Pegel des aus dem Sensor 40 ausgegebenen Erfassungssignals
fixiert, so dass idealerweise der Maximalwert gleich dem Minimalwert
ist. Jedoch werden dem Erfassungssignal des Sensors 40 unvermeidlich externe
Störungen überlagert. In diesem Fall empfängt,
selbst wenn das Erfassungssignal in einem Tiefpassfilter gefiltert
wird, die ECU 50 das Erfassungssignal, das zu jeder Zeiteinheit
auf einen fluktuierenden Pegel eingestellt ist. Weiterhin fluktuiert, wenn
eine aus der Energieversorgungsleitung LV aus der ECU 50 zugeführte
Spannung fluktuiert, der Pegel des Erfassungssignals. Daher fluktuiert,
selbst wenn ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten ist,
der Pegel des in der ECU 50 empfangenen Erfassungssignals
mit einem Fluktuationswert Pf, und weicht der subtrahierte Wert
gelegentlich von Null ab. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist der Fehlerbeurteilungswert J1 auf den Fluktuationswert Pf oder
größer eingestellt, wobei die Fluktuation des
Pegels des Erfassungssignals berücksichtigt wird. Daher
kann die ECU 50 zuverlässig einen Zustand des
Sensors 40 beurteilen oder diagnostizieren.
-
In
dem Fall einer negativen Beurteilung in Schritt S22 beurteilt der
Block 64 oder 53, ob der Sensor 40 sich
in einem normalen Zustand befindet, und wird die Verarbeitung in
diesem Zyklus beendet. Im Gegensatz dazu beurteilt im Fall einer
positiven Beurteilung in Schritt S22 der Block 64 oder 53 in Schritt
S23, dass der Sensor 40 in einen Fehlerzustand versetzt
ist. Dann setzt der Block 64 in Schritt S24 ein Fehlerbeurteilungszulassungs-Flag
in den gesetzten Zustand und erleuchtet der Block 64 eine Warnlampe
wie die Anzeigeeinrichtung 90, um den Fahrer über
das Auftreten eines Fehlers in dem Sensor 40 zu informieren.
Dann wird die Verarbeitung in diesem Zyklus beendet.
-
Ein
Beispiel für den für den Sensor 40 durchgeführten
Diagnosebetrieb ist in 10 und 11 gezeigt. 10 zeigt
ein Zeitverlaufsdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Volumenströmungsrate
Vex des Abgases, eines Pegels eines Erfassungssignals (Erfassungssignalpegels)
und Flags in einem normalen Zustand des Sensors 40, wohingegen 11 ein
Zeitverlaufsdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Volumenströmungsrate Vex,
eines Erfassungssignalpegels und Flags in einem Fehlerzustand des
Sensors 40 zeigt.
-
Wie
es in 10 und 11 gezeigt
ist, wird in einem Übergangsprozess von einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit
zu einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ein Betriebszustand der Maschine 10 von
dem Niedrigströmungsratenbereich zu dem Hochströmungsratenbereich
geändert. Während dieses Übergangsprozesses
beschafft die ECU 50 einen Minimalwert des Erfassungssignals
in dem Niedrigströmungsratenbereich und beschafft einen Maximalwert
des Erfassungssignals in dem Hochströmungsratenbereich.
Wenn die Differenz D1 zwischen den maximalen und den Minimalwerten
größer als der Fehlerbeurteilungswert Pf (vgl. 10)
ist, beurteilt die ECU 50, dass der Sensor 40 sich
in einem normalen Zustand befindet. Wenn im Gegensatz dazu die Differenz
D1 gleich oder niedriger als der Fehlerbeurteilungswert Pf ist (vgl. 11),
beurteilt die ECU 50, dass der Sensor 40 sich
in einem Fehlerzustand befindet.
-
Um
zuverlässig diese Differenz größer als den
Fehlerbeurteilungswert Pf zu erhalten bzw. zu beschaffen, wenn kein
Fehler in dem Sensor 40 auftritt, ist eine Differenz zwischen
den Hoch- und Niedrigströmungsratenschwellenwerten VEXH
und VEXL ausreichend groß eingestellt. Daher kann die ECU 50 einen
Zustand des Sensors 40 zuverlässig beurteilen
oder diagnostizieren.
-
Weiterhin
wird, wie es in 7 gezeigt ist, ein Differenzdruck
DP des Abgases zwischen der Stromaufwärtsseite und der
Stromabwärtsseite des DPF 34 mit der Menge der
in dem DPF 34 akkumulierten Feststoffen erhöht,
und wird die Menge der akkumulierten Feststoffe im Verlauf der Zeit
während des Betriebs der Maschine 10 geändert.
Daher weicht, wenn eine Beschaffungszeit des Maximalwerts stark
von einer Beschaffungszeit des Minimalwerts abweicht, die Menge
der akkumulierten Feststoffe zu der Beschaffungszeit des Maximalwerts ebenfalls
stark von derjenigen zu der Beschaffungszeit des Minimalwerts ab.
In diesem Fall gibt es, selbst wenn ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten ist,
eine Wahrscheinlichkeit, dass eine absolute Differenz D1 zwischen
den maximalen und Minimalwerten größer als der
Fehlerbeurteilungswert Pf wird. Das heißt, dass die ECU 50 einen
Zustand des Sensors 40 nicht zuverlässig diagnostizieren
kann. Um eine falsche Beurteilung oder Diagnose der ECU 50 zu verhindern,
ist es vorzuziehen, dass eine Differenz zwischen einer Beschaffungszeit
des Maximalwerts und einer Beschaffungszeit des Minimalwerts auf kürzer
als eine vorbestimmte Zeitdauer eingestellt ist.
-
Nachstehend
sind die gemäß diesem Ausführungsbeispiel
erhaltenen Wirkungen beschrieben.
-
Ein
Differenzdruck des Abgases zwischen einer Stromaufwärtsseite
und einer Stromabwärtsseite des DPF 34 wird mit
einer Strömungsrate des Abgases erhöht. Wenn der
Sensor 40 sich in einem normalen Zustand befindet, unterscheidet
sich daher ein erster Pegel des Erfassungssignals, der erhalten wird,
wenn die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird, deutlich von einem zweiten Pegel des Erfassungssignals,
der erhalten wird, wenn die Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
betrieben wird. Wenn im Gegensatz dazu ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten ist,
befindet sich der Sensor 40 in einem Fehlerzustand. Daher
ist ein Pegel des Erfassungssignals ungeachtet einer Strömungsrate
des Abgases fixiert, und ist der erste Pegel im Wesentlichen gleich
zu dem zweiten Pegel. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
beurteilt oder diagnostiziert die ECU 50 anhand einer Differenz
zwischen den ersten und zweiten Pegeln. Dementsprechend kann die
ECU 50 zuverlässig beurteilen oder diagnostizieren,
ob sich der Sensor 40 in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet. Wenn beispielsweise die Differenz
zwischen den ersten und zweiten Pegeln klein ist, kann die ECU 50 beurteilen,
dass der Sensor 40 sich in einem Fehlerzustand befindet.
-
Weiterhin
fluktuiert ein Pegel des Erfassungssignals um einen Fluktuationswert
Pf aufgrund von externen Störungen, die dem Erfassungssignal überlagert
werden, ungeachtet eines Differenzdrucks des Abgases zwischen einer
Stromaufwärtsseite und einer Stromabwärtsseite
des DPF 34, wobei das Abgas höchstens einen ersten
Differenzdruck aufweist, wenn die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird, und das Abgas zumindest einen zweiten Differenzdruck
aufweist, wenn die Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
betrieben wird. Der Betriebszustands-Beurteilungsblock 52 stellt
eine Lücke (Abstand) zwischen dem Niedrigströmungsratenbereich
und dem Hochströmungsratenbereich derart bereit, dass eine
Differenz zwischen dem ersten Differenzdruck und dem zweiten Differenzdruck
größer als der Fluktuationswert Pf wird. Der Diagnoseblock 53 beurteilt,
dass ein Fehler in dem Sensor 40 aufgetreten ist, wenn
die Differenz zwischen den ersten und zweiten Pegeln gleich oder größer
als der Fluktuationswert Pf ist. Dementsprechend kann die ECU 50 zuverlässig
entgegen den externen Störungen beurteilen oder diagnostizieren, das
der Sensor 40 sich in einem Fehlerzustand befindet.
-
Weiterhin
stellt der Beurteilungsblock 52 den Niedrigströmungsratenbereich
auf gleich oder niedriger als den Niedrigströmungsratenschwellenwert VEXL
ein und stellt den Hochströmungsratenbereich auf gleich
oder höher als den Hochströmungsratenschwellenwert
VEXH ein, der höher als der Schwellenwert VEXL eingestellt
ist. Wenn eine Strömungsrate des durch das DPF 34 gelangenden
Abgases erhöht wird, wird ein Fluidwiderstand für
das Abgas in dem DPF 34 erhöht. Dementsprechend
können die ersten und zweiten Pegel des Erfassungssignals ausreichend
voneinander unterschieden werden, so dass die ECU 50 zuverlässig
beurteilen oder diagnostizieren kann, ob sich der Sensor 40 in
einem normalen Zustand oder in einem Fehlerzustand befindet.
-
Weiterhin
wird die Maschine 10 unmittelbar nach Start des Betriebs
der Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
in einen unstabilen Zustand versetzt. Weiterhin wird unmittelbar
nach dem Start des Betriebs der Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
in einen unstabilen Zustand versetzt. Daher fluktuiert ein Differenzdruck des
Abgases stark in jedem der Bereiche. Dabei wird eine Differenz zwischen
den Differenzdrücken gelegentlich klein. Daher ist es,
wenn die Maschine 10 in einen unstabilen Zustand versetzt
ist, schwierig, einen Zustand des Sensors 40 zu beurteilen
oder zu diagnostizieren. Wenn die erste vorbestimmte Zeit T1 nach
dem Start des Betriebs in den Niedrigströmungsratenbereich
verstrichen ist, beurteilt gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der Beurteilungsblock 54, dass die Maschine 10 in
einen stabilen Zustand versetzt ist, und beschafft der Beschaffungsblock 52 den
ersten Pegel des Erfassungssignals. Weiterhin beurteilt, wenn die
dritte vorbestimmte Zeit T3 nach dem Start des Betriebs in dem Hochströmungsratenbereich
verstrichen ist, der Beurteilungsblock 55, dass die Maschine 10 in
einen stabilen Zustand versetzt ist, und beschafft der Beschaffungsblock 52 den zweiten
Pegel des Erfassungssignals. In diesem Fall wird eine Differenz
zwischen den Differenzdrücken in den Bereichen zuverlässig
hoch. Dementsprechend kann die ECU 50 zuverlässig
beurteilen oder diagnostizieren, ob der Sensor 40 sich
in einem normalen Zustand oder in einem Fehlerzustand befindet.
-
Weiterhin
beschafft der Beschaffungsblock 52 eine Vielzahl erster
Pegel des Erfassungssignals während des Betriebs der Maschine 10 in
dem Niedrigströmungsratenbereich und beschafft eine Vielzahl
zweiter Pegel des Erfassungssignals während des Betriebs
der Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich.
Wenn eine Differenz zwischen einem Minimalwert der ersten Erfassungsergebnisse und
einem Maximalwert der zweiten Erfassungsergebnisse gleich oder kleiner
als ein vorbestimmter Wert ist, beurteilt oder diagnostiziert der
Diagnoseblock 53 einen Zustand des Sensors 40.
Da die Differenz zwischen den Minimal- und Maximalwerten die höchsten
unter den Differenzen wird, die aus einem Vergleich der ersten Erfassungsergebnisse
und der zweiten Erfassungsergebnisse erhalten werden, kann die ECU 50 beurteilen
oder diagnostizieren, ob der Sensor 40 sich in einem normalen
Zustand oder in einem Fehlerzustand befindet.
-
Weiterhin
ist ein Pegel des von dem Sensor 40 ausgegebenen Erfassungssignals
in einem normalen Bereich veränderlich, wenn der Sensor 40 sich in
einem normalen Zustand befindet, und ist fest innerhalb des normalen
Bereichs eingestellt, wenn der Sensor 40 in einen Fehlerzustand
versetzt ist. Daher unterscheidet sich, obwohl die Pegel der Erfassungssignale,
die in den Hoch- und Niedrigströmungsratenbereichen beschafft
werden, innerhalb des normalen Bereichs angeordnet sind, ungeachtet
davon, ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder
in einem Fehlerzustand befindet, eine Differenz zwischen den Pegeln
in einem Fehlerzustand deutlich von einer Differenz zwischen den
Pegeln in einem normalen Zustand. Dementsprechend kann die ECU 50 zuverlässig
entsprechend der Differenz zwischen den Pegeln beurteilen oder diagnostizieren,
ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet.
-
Weiterhin
weist der Sensor 40 den Fühlerabschnitt 70a,
den Differenzverstärker 72 und eine Verbindungsleitung
L1, L2, L3 oder L4 auf. Eine Unterbrechung (Trennung) der Verbindungsleitung
versetzt den Sensor 40 in einen Fehlerzustand. In Reaktion
auf diese Unterbrechung wird ein Pegel des Erfassungssignals in
einem normalen Bereich fixiert, wobei ein Pegel des Erfassungssignals
veränderlich ist, wenn der Sensor 40 sich in einem
normalen Zustand befindet. Daher kann, obwohl Pegel des Erfassungssignals,
die in den Hoch- und Niedrigströmungsratenbereichen beschafft
werden, innerhalb des normalen Bereichs ungeachtet davon versetzt sind,
ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet, die ECU 50 zuverlässig
entsprechend der Differenz zwischen den Pegeln beurteilen oder diagnostiziert,
ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel beurteilt oder diagnostiziert die ECU 50,
dass der Sensor 40 in einem Fehlerzustand ist, wenn eine
PV-, PM-, PP- oder PG-Unterbrechung in dem Sensor 40 aufgetreten
ist. Zusätzlich ist es, wenn eine LG- oder LV-Unterbrechung
in dem Sensor 40 aufgetreten ist, ersichtlich, dass eine
Differenz zwischen den ersten und zweiten Pegeln des Erfassungssignals
im Wesentlichen gleich zueinander wird. Daher kann, selbst wenn
eine LG- oder LV-Unterbrechung in dem Sensor 40 aufgetreten
ist, die ECU 50 zuverlässig beurteilen oder diagnostizieren,
dass der Sensor 40 in einem Fehlerzustand ist.
-
ERSTE MODIFIKATION
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel sind die Niedrig- und Hochströmungsratenbereiche
durch Fixieren der hohen und niedrigen Strömungsratensteuerwerte
VEXL und VEXH fixiert. Jedoch wird, wie es in 7 gezeigt
ist, wenn eine Volumenströmungsrate Vex des Abgases fixiert
ist, der Differenzdruck des Abgases mit der Menge der akkumulierten
Feststoffe erhöht. Daher wird eine Differenz zwischen den
Differenzdrücken des Abgases bei den Werten VEXL und VEXH
mit der Menge der akkumulierten Feststoffe geändert. Um
zuverlässig einen Zustand des Sensors 40 zu beurteilen
oder zu diagnostizieren, sollte eine Differenz zwischen den Differenzdrücken
des Abgases bei den Werten VEXL und VEXH auf gleich oder größer
als ein vorbestimmter Druckwert entsprechend dem Fluktuationswert
Pf eingestellt werden.
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Gemäß dieser
Modifikation weist, wie es in 12 gezeigt
ist, die ECU 50 weiterhin einen Feststoffmengenschätzblock 56 und
einen Schwellenwerteinstellungsblock 57 auf. Wenn der Sensor 40 sich
in einem normalen Zustand befindet, schätzt der Block 56 eine
Menge der akkumulierten Feststoffe anhand einer in dem Berechnungsblock 63 berechneten
Strömungsrate des Abgases und eines durch den Sensor 40 erfassten
Differenzdrucks DP des Abgases entsprechend der in 7 gezeigten
Beziehung. Der Block 57 stellt die Werte VEXL und VEXH entsprechend
der geschätzten Menge der Feststoffe derart ein, dass eine
Differenz zwischen den Differenzdrücken des Abgases bei
den Werten VEXL und VEXH auf einen vorbestimmten Druckwert entsprechend
dem Fluktuationswert Pf eingestellt wird.
-
Dementsprechend
kann die Differenz zwischen den Differenzdrücken des Abgases
zuverlässig auf gleich oder größer als
den vorbestimmten Druckwert eingestellt werden.
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ZWEITE MODIFIKATION
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel werden die Niedrig- und Hochströmungsratenbereiche
unter Verwendung der Niedrig- und Hochströmungsratenschwellenwerte
VEXL und VEXH bestimmt. Jedoch können die Hoch- und Niedrigströmungsratenbereiche
unter Verwendung einer Maschinendrehzahl NE bestimmt werden, die
in der ECU 50 anhand der Daten des Sensors 28 bestimmt
wird. Genauer stellt der Beurteilungsblock 51 einen ersten
Wert und einen zweiten Wert ein, der höher als der erste
Wert ist. Wenn die Maschinendrehzahl NE gleich oder niedriger als
der erste Wert ist, beurteilt der Beurteilungsblock 51,
dass die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird. Wenn die Maschinendrehzahl NE gleich oder größer
als der zweite Wert ist, beurteilt der Beurteilungsblock 51,
dass die Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
betrieben wird.
-
Weiterhin
können die Hoch- und Niedrigströmungsratenbereiche
unter Verwendung einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden.
Ein Fahrzeug mit dem in 1 gezeigten Maschinensystem weist
einen (nicht gezeigten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Erfassung
einer Drehzahl eines (nicht gezeigten) Getriebes auf. Die ECU 50 wandelt die
Drehzahl in eine Fahrzeuggeschwindigkeit um. Dieser Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
ist allgemein bekannt. Allgemein wird eine in dem Sensor 40 erfasste
Druckdifferenz mit der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht,
da die Strömungsrate des Abgases mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
sich erhöht. Gemäß dieser Modifikation
stellt der Beurteilungsblock 51 einen ersten Wert und einen
zweiten Wert ein, der höher als der erste Wert ist. Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder niedriger als der erste
Wert ist, beurteilt der Beurteilungsblock 51, dass die
Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer
als der zweite Wert ist, beurteilt der Beurteilungsblock 51,
dass die Maschine 10 in dem Hochströmungsratenbereich
betrieben wird.
-
Weiterhin
können die Niedrig- und Hochströmungsratenbereiche
unter Verwendung einer in die Maschine 10 aufgenommenen
Luftmenge GA bestimmt werden. Die Menge GA wird in der ECU 50 anhand
der Daten der Messeinrichtung 14 bestimmt. Im Allgemeinen
erhöht sich eine in dem Sensor 40 erhöhte
Druckdifferenz mit der Menge GA, da eine Strömungsrate
des Abgases, die von dem Kraftstoff und der Luft abgeleitet wird,
mit der Menge GA sich erhöht. Gemäß dieser
Modifikation stellt der Beurteilungsblock 51 einen ersten
Wert und einen zweiten Wert ein, der höher als der erste
Wert ist. Wenn die durch Gewicht ausgedrückte Menge GA
gleich oder niedriger als der erste Wert ist, beurteilt der Beurteilungsblock 51,
dass die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird. Wenn die durch Gewicht ausgedrückte Menge
GA gleich oder größer als der zweite Wert ist,
beurteilt der Beurteilungsblock 51, dass die Maschine 10 in
dem Hochströmungsratenbereich betrieben wird.
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Weiterhin
können die Niedrig- und Hochströmungsratenbereiche
unter Verwendung einer in dem Sensor 42 erfassten Hubposition
des Fahrpedals 43 oder einer in die Maschine 10 eingespritzten
Kraftstoffmenge Q bestimmt werden. Die ECU 50 bestimmt
die Menge Q anhand der Hubposition. Im Allgemeinen wird eine Maschinendrehzahl
NE mit der Menge Q erhöht, und wird eine Strömungsrate
des von dem Kraftstoff und der Luft abgeleiteten Abgases mit der
Menge Q erhöht. Daher wird eine durch den Sensor 40 erfasste
Druckdifferenz mit der Menge Q erhöht. Gemäß dieser
Modifikation stellt der Beurteilungsblock 51 einen ersten
Wert und einen zweiten Wert ein, der höher als der erste
Wert ist. Wenn die Hubposition oder die Menge Q gleich oder größer
als der erste Wert ist, beurteilt der Beurteilungsblock 51, dass
die Maschine 10 in dem Niedrigströmungsratenbereich
betrieben wird. Wenn die Hubposition oder die Menge Q gleich oder
größer als der zweite Wert ist, beurteilt der
Beurteilungsblock 51, dass die Maschine 10 in
dem Hochströmungsratenbereich betrieben wird.
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In
jedem der Fälle gemäß dieser Modifikation werden
die ersten und zweiten Werte derart eingestellt, dass eine Differenz
zwischen einem Differenzdruck des Abgases in dem Niedrigströmungsratenbereich
und ein Differenzdruck des Abgases in dem Hochströmungsratenbereich
gleich oder größer als ein vorbestimmter Druckwert
entsprechend dem Fluktuationswert Pf ist.
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DRITTE MODIFIKATION
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel beurteilt der Block 64 oder 53 der
ECU 50 direkt anhand einer Differenz zwischen den Pegeln
des Erfassungssignals in den Niedrig- und Hochströmungsratenbereichen,
ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet. Jedoch kann, wie es in 7 gezeigt
ist, eine Menge der akkumulierten Feststoffe (Partikel) anhand eines
Pegels des Erfassungssignals und einer Volumenströmungsrate
Vex des Abgases geschätzt werden, die in dem Berechnungsblock 63 berechnet
wird. Eine Menge der akkumulierten Feststoffe wird deutlich mit der
Volumenströmungsrate Vex geändert. Unter Bezugnahme
auf 7 ist eine erste Menge der akkumulierten Feststoffe,
die anhand eines ersten Pegels des Erfassungssignals und einer ersten
Volumenströmungsrate Vex des Abgases in dem Niedrigströmungsratenbereich
geschätzt wird, im Wesentlichen gleich einer zweiten Menge
der akkumulierten Feststoffe, die anhand eines zweiten Pegels des
Erfassungssignals und einer zweiten Volumenströmungsrate
Vex des Abgases in dem Hochströmungsratenbereich geschätzt
wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Sensor 40 sich in
einem Fehlerzustand befindet, der erste Pegel des Erfassungssignals
im Wesentlichen gleich zu dem zweiten Pegel des Erfassungssignals.
Daher ist die erste Menge der akkumulierten Feststoffe deutlich
von der zweiten Menge der akkumulierten Feststoffe differenziert
(zu unterscheiden). Dementsprechend berechnet zur indirekten Beurteilung
oder Diagnose anhand einer Differenz zwischen den Pegeln des Erfassungssignals,
ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand oder in
einem Fehlerzustand befindet, der Berechnungsblock 63 eine
niedrige Strömungsrate des Abgases in dem Niedrigströmungsratenbereich
und berechnet eine hohe Strömungsrate des Abgases in dem
Hochströmungsratenbereich, und schätzt der Schätzblock 56 eine
erste Menge der akkumulierten Feststoffe anhand der Niedrigströmungsrate
des Abgases und eines Erfassungssignals des Sensors 40 entsprechend der
Niedrigströmungsrate und schätzt eine zweite Menge
der akkumulierten Feststoffe anhand der hohen Strömungsrate
des Abgases und eines Erfassungssignals des Sensors 40 entsprechend
der hohen Strömungsrate. Der Diagnoseblock 64 beurteilt anhand
einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Mengen der akkumulierten
Feststoffe, ob der Sensor 40 sich in einem normalen Zustand
oder in einem Fehlerzustand befindet.
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VIERTE MODIFIKATION
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Die
in dem Block 56 geschätzte Menge der akkumulierten
Feststoffe hängt von dem Erfassungssignal des Sensors 40 ab,
wohingegen die geschätzte PM-Menge (Feststoffmenge), die
in dem Block 60 geschätzt wird, unabhängig
von dem Erfassungssignal bestimmt wird. Wenn der Sensor 40 sich
in einem Fehlerzustand befindet, unterscheiden sich daher die in
den Blöcken 56 und 60 geschätzten
Mengen gelegentlich stark voneinander. Genauer ist, wenn der Sensor 40 sich
in einem normalen Zustand befindet, eine erste Differenz D1 zwischen
den in den Blöcken 56 und 60 geschätzten
Mengen im Falle des Niedrigströmungsratenbereichs im Wesentlichen
gleich Null, und ist eine zweite Differenz D2 zwischen den in den Blöcken 56 und 60 geschätzten
Mengen im Falle des Hochströmungsratenbereichs im Wesentlichen gleich
Null. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Erfassungssignal auf den
niedrigen Klemmwert oder auf einen Wert nahe dem niedrigen Klemmwert
aufgrund des Auftretens eines Fehlers in dem Sensor 40 fixiert ist,
die erste Differenz D1 klein, jedoch wird die zweite Differenz D2
groß (D1 << D2). Wenn im Gegensatz dazu
das Erfassungssignal auf dem hohen Klemmwert oder einem Wert nahe
dem hohen Klemmwert aufgrund des Auftretens eines Fehlers in dem
Sensor 40 fixiert wird, wird die erste Differenz D1 groß,
wird jedoch die zweite Differenz D2 klein (D1 >> D2).
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Daher
beurteilt gemäß dieser Modifikation der Diagnoseblock 64,
dass der Sensor 40 in einem Fehlerzustand ist, wenn eine
der ersten und zweiten Differenzen klein wird und die andere groß wird.
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WEITERE MODIFIKATIONEN
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In
dem Block
60 gemäß
8 wird
eine Menge der akkumulierten Feststoffe anhand von Aufzeichnungen
des Betriebs der Maschine
10 geschätzt. Jedoch
sollte dieses Ausführungsbeispiel nicht derart verstanden
werden, dass es die vorliegende Erfindung auf die Struktur bzw.
den Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel
begrenzt. Beispielsweise kann, wie es in der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2006-2672 beschrieben
ist, eine Menge dPM von neu abgelagerten Feststoffen anhand eines durch
einen Luft-Kraftstoff-Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und der Maschinendrehzahl NE zu jeder Zeiteinheit berechnet werden.
Eine Gesamtmenge der in dem DPF
34 abgelagerten Feststoffe
wird durch Summieren der Mengen dPM berechnet. Weiterhin kann, wie
es in der
japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 2005-307880 beschrieben ist, eine Menge der akkumulierten
Feststoffe auf der Grundlage von Betriebszuständen der
Maschine
10 berechnet werden, oder kann eine Menge der
in dem DPF
34 verbrannten Feststoffe zu jeder Zeiteinheit berechnet
werden.
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Anstelle
der Schätzung des Drucks Pg auf der Stromaufwärtsseite
des DPF 34 in dem Block 61 kann der Druck Pg direkt
durch einen Drucksensor erfasst werden, der in dem Abgasrohr 32 angeordnet ist.
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Anstelle
der Messeinrichtung 14, die zum Schätzen der Volumenströmungsrate
Vex des Abgases verwendet wird, kann eine Massenströmungsrate
des Abgases durch einen Sensor erfasst werden, der in dem Abgasrohr 32 angeordnet
ist, um anhand der Massenströmungsrate die Volumenströmungsrate
Vex zu berechnen.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel beurteilt die ECU 50, dass
die Niedrig- und Hochströmungsratenbereiche jeweils stabil
sind, wenn eine vorbestimmte Zeit nach Verschieben eines Betriebszustands
der Maschine 10 zu dem Bereich verstrichen ist. Wenn jedoch
eine Änderung in der Volumenströmungsrate Vex
in jedem Bereich kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, kann die
ECU 50 den Bereich als stabil beurteilen. Im Allgemeinen
kann die ECU 50 auf der Grundlage eines Parameters, der
mit der Stabilität eines Differenzdrucks des Abgases zwischen
der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite
des DPF 3 korreliert sind, beurteilen, ob jeder Bereich
stabil ist oder nicht.
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Weiterhin
werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel
die Minimal- und Maximalwerte des Erfassungssignals in den Niedrig-
und Hochströmungsratenbereichen aus dem Sensor 40 erfasst,
wenn der Betrieb der Maschine 10 stabil ist, wobei die
ECU 50 anhand der Minimal- und Maximalwerte beurteilt,
ob der Sensor 40 sich in einem Fehlerzustand befindet oder
nicht. Jedoch werden die Schwellenwerte VEHL und VEXH derart eingestellt,
dass eine Differenz zwischen beliebigen Werten des Erfassungssignals
in den Niedrig- und Hochströmungsratenbereichen ausreichend
groß genug wird, um zu beurteilen, ob der Sensor 40 sich
in einem Fehlerzustand befindet oder nicht. Daher können
beliebige Werte in den Bereichen erfasst werden, wenn der Betrieb
der Maschine 10 instabil ist.
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Eine
Diagnosevorrichtung einer Brennkraftmaschine diagnostiziert einen
Zustand eines Differenzdrucksensors. Der Sensor erfasst in einem
normalen Zustand einen Differenzdruck eines Abgases zwischen einer
Stromaufwärtsseite und einer Stromabwärtsseite
eines in einem Abgassystem der Maschine angeordneten Dieselpartikelfilters.
In einem Fehlerzustand erfasst der Sensor keinen Differenzdruck
des Abgases. Die Vorrichtung weist einen Block auf, der ein erstes
Signal aus dem Sensor beschafft, wenn die Maschine in einem Niedrigströmungsratenbereich
des Abgases betrieben wird, und ein zweites Signal aus dem Sensor
beschafft, wenn die Maschine in einem Hochströmungsratenbereich des
Abgases betrieben wird. Ein Diagnoseblock der Vorrichtung beurteilt
anhand einer Differenz zwischen Pegeln der ersten und zweiten Signale,
ob der Sensor sich in einem normalen Zustand oder in einem Fehlerzustand
befindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-013356 [0001]
- - JP 2005-307880 [0003, 0094]
- - JP 2006-37742 [0055]
- - JP 2004-245109 [0056]
- - JP 2006-2672 [0094]