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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
JP 2005-307 880 A 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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Die Druckschrift
DE 10 2004 017 521 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Durchführung einer Drucksensordiagnose im Zusammenhang mit einem Partikelfilter. Dabei wird eine Verschlechterung bzw. ein Verschleiß eines Drucksensors wie eines Differenzdrucksensors erfasst, indem beispielsweise ein sich langsam ändernder Strömungswiderstand des Filters im Vergleich zu den durch Wechseln der Motorzustände verursachten schnellen Änderungen im Durchsatz berücksichtigt werden.
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Die Druckschrift
DE 101 12 138 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Signals eines Differenzdrucksensors. Dabei wird ein Fehler erkannt, wenn sich bei einer starken Änderung des Abgasmassenstroms die Druckdifferenz zu wenig ändert.
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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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Diese Aufgabe wird durch eine Diagnosevorrichtung gelöst, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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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 gemaß 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 Volumenstromungsrate, 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 Stromaufwartsseite 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 Fuhlerelement 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 uber 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 losen, 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 Niedrigstromungsratenbereich 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 Stromaufwartsseite 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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Gemaß diesem Ausführungsbeispiel stellt der Block 51 den niedrigen Strömungsratenbereich auf gleich oder niedriger als einen Niedrigvolumenstromungsratenschwellenwert (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 Verbrennungsmengenschatzblock 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 schatzt eine Menge (oder verbrannte Menge bzw. Verbrennungsmenge) der in dem DPF 34 zu jeder Zeiteinheit verbrannten Feststoffe auf der Grundlage von Betriebszustanden 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 geschatzte PM-Menge (Feststoffmenge, Partikelstoffmenge) aus. Daher wird eine untere Grenze der geschatzten PM-Menge auf Null eingestellt.
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Der Block 61 schatzt 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 geschatzten 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.
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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.
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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.
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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 gemaß dem inversen Modell ist in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-245109 beschrieben.
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Der Block 63 berechnet eine Massenstromungsrate 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 geschatzten Drucks Pg und der in dem Block 62 geschatzten Temperatur Td entsprechend der Zustandsgleichung des idealen Gases.
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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.
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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 Ausfuhrungsbeispiel. Diese Verarbeitung wird wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt.
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Wie es in 9 gezeigt ist, empfangt in Schritt S10 der Block 64 oder 51 eine Volumenstromungsrate 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Ausfuhrungsbeispiel 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.
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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.
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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.
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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 Ubergangsprozesses 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.
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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.
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Weiterhin wird, wie es in 7 gezeigt ist, ein Differenzdruck DP des Abgases zwischen der Stromaufwartsseite 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 geandert. 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.
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Nachstehend sind die gemäß diesem Ausführungsbeispiel erhaltenen Wirkungen beschrieben.
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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 zuverlassig 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.
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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 Hochstromungsratenbereich 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.
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Weiterhin stellt der Beurteilungsblock 52 den Niedrigströmungsratenbereich auf gleich oder niedriger als den Niedrigströmungsratenschwellenwert VEXL ein und stellt den Hochströmungsratenbereich auf gleich oder hoher als den Hochströmungsratenschwellenwert VEXH ein, der hoher 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.
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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 Hochstromungsratenbereich 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Ausfuhrungsbeispiel 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.
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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 Stromungsrate 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.
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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 erhoht. 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 Niedrigstromungsratenbereich 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 geschatzt. 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 Schatzen 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 Anderung 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 Ausfuhrungsbeispiel 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.
