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1. Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät, das vorbestimmte Steuerungen
des Abgassystems einer Brennkraftmaschine auf der Basis der Ausgabe
eines Sauerstoffsensors durchführt, der in einem Abgasdurchgang
der Maschine angeordnet ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf
ein Informationserlangungsgerät, das eine vorbestimmte
Information des Abgassystems einer Brennkraftmaschine aus der Ausgabe
eines Sauerstoffsensors erlangt, der in einem Abgasdurchgang der
Maschine angeordnet ist.
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2. Beschreibung des zugehörigen
Stands der Technik
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Die
japanische Patentanmeldungserstveröffentlichung
Nr. H10-212999 offenbart ein Steuergerät (genauer
gesagt, eine elektronische Steuereinheit) für eine Brennkraftmaschine
eines Motorfahrzeugs. Dieses Steuergerät schätzt
einen Ausgabefehler eines Sauerstoffsensors, welcher in einem Abgasdurchgang
der Maschine angeordnet ist, auf der Basis der Ausgabe des Sauerstoffsensors
für eine Kraftstoffabschaltdauer bei einem Verzögerungsbetrieb der
Maschine. Im Allgemeinen ist während einer derartigen Kraftstoffabschaltdauer
das Innere des Abgasdurchgangs in einem Atmosphärenzustand.
Deshalb schätzt (oder lernt) das Steuergerät den
Ausgabefehler des Sauerstoffsensors als eine Abweichung der Ausgabe
des Sauerstoffsensors für die Kraftstoffabschaltdauer von
einer Referenzausgabe des Sauerstoffsensors; die Referenzausgabe
wurde vorherig in Luft bestimmt. Durch wiederholtes Durchführen
eines derartigen Ausgabefehlerlernprozesses kann das Steuergerät
rechzeitig den Ausgabefehler des Sauerstoffsensors geeignet kompensieren,
welcher beispielsweise durch Herstellungstoleranzen und eine Verschlechterung
des Sauerstoffsensors hervorgerufen wird. Anders gesagt kann das
Steuergerät die Ausgabe des Sauerstoffsensors rechzeitig
geeignet korrigieren.
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Jedoch
verwendet das vorstehende Steuergerät die Ausgabe des Sauerstoffsensors
nur zum Zwecke eines Durchführens des Ausgabefehlerlernprozesses,
wobei die Möglichkeit verbleibt, die Ausgabe des Sauerstoffsensors
wirksam für andere Zwecke zu gebrauchen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend erwähnten
Problems gemacht.
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Erfindungsgemäß ist
ein erstes Steuergerät zum Steuern eines Abgassystems einer
Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Abgassystem hat: einen Abgasdurchgang,
durch den Abgas aus der Maschine strömt; einen Sauerstoffsensor,
der in dem Abgasdurchgang angeordnet ist, um eine Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas abzufühlen; und einen regenerierbaren Filter,
der in dem Abgasdurchgang stromabwärts des Sauerstoffsensors
angeordnet ist, um das Abgas zu reinigen. Das erste Steuergerät hat:
eine Erlangungseinrichtung zum Erlangen von zumindest einem Parameter
während einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine, wobei
der zumindest eine Parameter Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors
darstellt; und eine Festsetzeinrichtung zum Festsetzen eines Zeitpunkts
zum Starten eines Prozesses eines Regenerierens des Filters basierend
auf dem zumindest einen Parameter, der durch die Erlangungseinrichtung
erlangt wird.
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Erfindungsgemäß ist
auch ein zweites Steuergerät zum Steuern eines Abgassystems
einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Abgassystem hat: einen
Abgasdurchgang, durch den Abgas aus der Maschine strömt;
und einen Sauerstoffsensor, der in dem Abgasdurchgang angeordnet
ist, um eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abzufühlen. Das
zweite Steuergerät hat: eine Erlangungseinrichtung zum
Erlangen von zumindest einem Parameter während einer Kraftstoffabschaltdauer
der Maschine, wobei der zumindest eine Parameter Ausgabeeigenschaften
des Sauerstoffsensors darstellt; und eine Festsetzeinrichtung zum
Festsetzen eines Zeitpunkts zum Starten eines Prozesses eines Reinigens des
Sauerstoffsensors basierend auf dem zumindest einen Parameter, der
durch die Erlangungseinrichtung erlangt wird.
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Erfindungsgemäß ist
auch ein drittes Steuergerät zum Steuern eines Abgassystems
einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Abgassystem hat: einen
Abgasdurchgang, durch den Abgas aus der Maschine strömt;
und einen Sauerstoffsensor, der in dem Abgasdurchgang angeordnet
ist, um eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abzufühlen.
Das dritte Steuergerät hat: eine Bestimmungseinrichtung zum
Bestimmen eines Ausgabefehlers des Sauerstoffsensors während
einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine; eine Erfassungseinrichtung
zum Erfassen von zumindest einem von einem Druck des Abgases stromabwärts
des Sauerstoffsensors und einem Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors basierend
auf dem durch die Bestimmungseinrichtung bestimmten Ausgabefehler;
und eine Steuereinrichtung zum Steuern von zumindest einem von vorbestimmten
Prozessen, welche einen Prozess eines Reinigens des Sauerstoffsensors
aufweisen, basierend auf dem zumindest einen Wert von dem Druck und
dem Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors, der durch die Erfassungseinrichtung
erfasst ist.
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Erfindungsgemäß ist
auch ein viertes Steuergerät zum Steuern eines Abgassystems
einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Abgassystem hat: einen
Abgasdurchgang, durch den Abgas aus der Maschine strömt;
einen Sauerstoffsensor, der in dem Abgasdurchgang angeordnet ist,
um eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abzufühlen;
und einen Filter, der in dem Abgassystem stromabwärts des
Sauerstoffsensors angeordnet ist, um PM (Feststoffe) zu sammeln,
die in dem Abgas enthalten sind. Das vierte Steuergerät
hat: eine Steuereinrichtung zum Steuern von beiden von einem Prozess
eines Reinigens des Sauerstoffsensors und eines Prozesses eines
Regenerierens des Filters, die simultan auszuführen sind;
eine Erlangungseinrichtung zum Erlangen eines Konvergenzwerts der
Ausgabe des Sauerstoffsensors während einer Kraftstoffabschaltdauer
der Maschine unmittelbar nach einem Beenden von beiden von den Prozessen
eines Reinigens des Sauerstoffsensors und des Regenerierens des Filters;
und eine Diagnoseeinrichtung zum Diagnostizieren einer Fehlerbedingung
des Abgassystems, wenn der Konvergenzwert, der durch die Erlangungseinrichtung
erlangt wird, außerhalb eines vorbestimmten zulässigen
Bereichs liegt.
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Erfindungsgemäß ist
ein erstes Informationserlangungsgerät zum Erlangen einer
Information eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine vorgesehen.
Das Abgassystem hat: einen Abgasdurchgang, durch den ein Abgas aus
der Maschine strömt; und einen Sauerstoffsensor, der in
dem Abgasdurchgang angeordnet ist, um eine Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas abzufühlen. Das erste Informationserlangungsgerät
hat: eine Erlangungseinrichtung zum Erlangen von zumindest einem
Parameter während einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine,
wobei der zumindest eine Parameter Ausgabeeigenschaften darstellt;
und eine Schätzeinrichtung zum Schätzen eines
Parameters, der eine vorbestimmte Beziehung mit dem Druck des Abgases
stromabwärts des Sauerstoffsensors hat, basierend auf dem zumindest
einen Parameter, der durch die Erlangungseinrichtung erlangt wird.
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Erfindungsgemäß ist
auch ein zweites Informationserlangungsgerät zum Erlangen
einer Information eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine vorgesehen.
Das Abgassystem hat: einen Abgasdurchgang, durch den ein Abgas aus
der Maschine strömt; und einen Sauerstoffsensor, der in
dem Abgasdurchgang angeordnet ist, um eine Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas abzufühlen. Das zweite Informationserlangungsgerät
hat: eine Erlangungseinrichtung zum Erlangen von zumindest einem
Parameter während einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine,
wobei der zumindest eine Parameter Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors
darstellt; und eine Evaluierungseinrichtung zum Evaluieren einer
Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors basierend auf
dem zumindest einen Parameter, der durch die Erlangungseinrichtung
erlangt wird.
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Erfindungsgemäß ist
auch ein drittes Informationserlangungsgerät zum Erlangen
einer Information eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine vorgesehen.
Das Abgassystem hat: einen Abgasdurchgang, durch den ein Abgas aus
der Maschine strömt; und einen Sauerstoffsensor, der in
dem Abgasdurchgang angeordnet ist, um eine Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas abzufühlen. Das dritte Informationserlangungsgerät
hat: eine Erlangungseinrichtung zum Erlangen von zumindest einem
Parameter während einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine,
wobei der zumindest eine Parameter Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors
darstellt; eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen, basierend auf
dem zumindest einen Parameter, der durch die Erlangungseinrichtung
erlangt wird, von zumindest einem von einem Druck des Abgases stromabwärts des
Sauerstoffsensors und eines Verschlechterungsgrads des Sauerstoffsensors;
und eine Schätzeinrichtung zum Schätzen eines
Parameters, der eine vorbestimmte Beziehung mit dem zumindest einem von
dem Druck und dem Verschlechterungsgrad hat, der durch die Erfassungseinrichtung
erfasst ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten, nachstehenden
Beschreibung und von den beigefügten Zeichnungen eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung vollständiger
verstanden werden, welche jedoch nicht herangezogen werden sollten,
um die Erfindung auf das spezielle Ausführungsbeispiel
zu beschränken, sondern die nur zum Zwecke der Erklärung
und des Verständnisses sind.
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In
den beigefügten Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Maschinensteuersystems
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt;
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2 ist
eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Abgasreinigungssystems
zeigt, welches in dem Maschinensteuersystem von 1 enthalten
ist;
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3A ist
eine Seitenansicht eines Sauerstoffsensors, der in dem Abgasreinigungssystem
eingesetzt wird;
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3B ist
eine schematische Ansicht, die den Innenaufbau des Sauerstoffsensors
zeigt;
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4 ist
ein Zeitdiagramm zum Darstellen eines Lernprozesses einer ECU (elektronische
Steuereinheit) des Maschinensteuersystems;
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5 ist
eine graphische Darstellung zum Darstellen des Lernprozesses;
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6 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess der ECU zum Erlangen von Lerndaten
zeigt;
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7 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess der ECU zum Steuern einer Regeneration
eines DPF (Dieselpartikelfilters) des Abgasreinigungssystems darstellt;
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8 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess der ECU zum Steuern des Reinigens
des Sauerstoffsensors darstellt;
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9A ist
eine graphische Darstellung, die Beispiele der Lerndaten darstellt,
die in dem Prozess von 8 verwendet werden;
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9B ist
eine vergrößerte Ansicht, die den Bereich R1 von 9A zeigt;
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10 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Gegendruck
des Sauerstoffsensors und der Ausgabe des Sauerstoffsensors darstellt;
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11 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Zustand
des DPF und des Gegendrucks des Sauerstoffsensors darstellt;
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12 ist
ein Zeitdiagramm, das die Art und Weise eines Steuerns einer Regeneration
des DPF durch die ECU darstellt; Die 13A und 13B sind graphische Darstellungen, die eine Auswertung der
Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors durch die ECU
darstellen;
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14 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abwandlung des Abgasreinigungssystems
von 2 darstellt; und
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15 ist
eine schematische Ansicht, die eine weitere Abwandlung des Abgasreinigungssystems
von 2 darstellt.
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BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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1 zeigt
den Gesamtaufbau eines Maschinensteuersystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches ausgelegt ist,
eine Dieselmaschine 10 zu steuern, die mit einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
ausgestattet ist. Das Maschinensteuersystem besteht aus verschiedenen
Sensoren und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 70.
Es sollte beachtet werden, dass die durchgezogenen Linien mit Pfeilen
in 1 Signallinien angeben, die verschiedene Komponenten
des Maschinensteuersystems verbinden.
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Die
Maschine 10 ist eine Mehrzylindermaschine (mit beispielsweise
vier Zylindern), die an einem Vierradmotorfahrzeug (beispielsweise
einem Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe) montiert ist. Es sollte
beachtet werden, dass der Einfachheit halber nur ein Zylinder 20 in 1 gezeigt
ist. Die Maschine 10 ist auch eine Viertakthubkolbenmaschine.
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Genauer
gesagt werden die vier Zylinder 20 der Maschine 10 durch
die ECU 70 nacheinander mittels Zylinderidentifikationssensoren
(nicht gezeigt) identifiziert, die an einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der
Maschine 10 montiert sind. Jeder Verbrennungszyklus der
vier Zylinder 20, der aus einem Einlasstakt, einem Verdichtungstakt,
einem Arbeitstakt und einem Auslasstakt besteht, ist 720° CA
(Kurbelwinkel). Die Verbrennungszyklen der vier Zylinder 20 sind
um Intervalle von 180° CA versetzt.
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Da
alle vier Zylinder 20 den gleichen Aufbau besitzen, wird
eine Erklärung nachstehend bezüglich nur des einzelnen
Zylinders 20 gemacht, der in 1 gezeigt
ist.
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Die
Maschine 10 hat eine Kurbelwelle 10a, durch die
ein durch die Maschine 10 erzeugtes Moment nach außen
abgegeben wird. Es ist zu beachten, dass der Einfachheit halber
anstelle der Kurbelwelle 10a nur ein an der Kurbelwelle 10a montiertes Impulsrad
in 1 gezeigt ist.
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Die
Maschine 10 hat auch einen Zylinderblock 20a und
einen Zylinderkopf 20b, die gemeinsam den Zylinder 20 festlegen.
In dem Zylinderbock 20a ist ein Wassermantel 21a ausgebildet,
durch den Kühlwasser zirkuliert wird, um die Maschine 10 zu kühlen.
Ferner ist an dem Zylinderblock 20a ein Wassertemperatursensor 21b zum
Abfühlen der Temperatur des Kühlwassers montiert,
das durch den Wassermantel 21a strömt.
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In
dem Zylinder 20 ist ein Kolben 20c aufgenommen,
durch dessen hin- und hergehende Bewegung die Kurbelwelle 10a gedreht
wird. Darüber hinaus ist um die Kurbelwelle 10a herum
ein Kurbelwinkelsensor 10b montiert, der bei Intervallen
von beispielsweise 30° CA wiederholt ein Kurbelwinkelsignal ausgibt.
Basierend auf dem Kurbelwinkelsignal erfasst die ECU 70 sowohl
die Drehposition, als auch die Drehzahl der Kurbelwelle 10a.
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Eine
Brennkammer 20d ist in dem Zylinder 20 zwischen
einer oberen Fläche des Kolbens 20c und dem Zylinderkopf 20b ausgebildet,
der an einer oberen Fläche des Zylinderblocks 20a befestigt
ist. Zwei Einlassöffnungen 11 und zwei Auslassöffnungen 12 sind
so in dem Zylinderkopf 20b ausgebildet, dass sie sich zu
der Brennkammer 20d hin öffnen. Es ist zu beachten,
dass der Einfachheit halber nur eine Einlassöffnung 11 und
eine Auslassöffnung 12 in 1 gezeigt
sind.
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Die
zwei Einlassöffnungen 11 werden jeweils durch
zwei Einlassventile 21 geöffnet und geschlossen;
die zwei Auslassöffnungen 12 werden jeweils durch
zwei Auslassventile 22 geöffnet und geschlossen.
Jedes von den Einlass- und Auslassventilen 21 und 22 wird
durch einen Nocken (nicht gezeigt) betätigt, der an der
Nockenwelle (nicht gezeigt) der Maschine 10 montiert ist;
die Nockenwelle dreht sich zusammen mit der Kurbelwelle 10a der
Maschine 10. Beide von den Einlassöffnungen 11 sind
mit einem Einlassrohr 30 fluidverbunden, so dass frische
Luft von außen über das Einlassrohr 30 und
die Einlassöffnungen 11 in die Brennkammer 20d zugeführt
werden kann. Andererseits sind beide Auslassöffnungen 12 mit
einem Auslassrohr 40 so fluidverbunden, dass ein Abgas
aus der Brennkammer 20d über die Auslassöffnungen 12 und
das Abgasrohr 40 nach außen abgegeben werden können.
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In
dem Einlassrohr 30 ist ein Luftfilter (nicht gezeigt) zum
Reinigen der Einlassluft (d. h., der Frischluft, die in das Einlassrohr 30 strömt)
vorgesehen. Ferner sind an dem Einlassohr 30 ein Einlassluftmengenmesser 31 und
ein Einlasslufttemperatursensor 32 stromabwärts
des Luftfilters vorgesehen. Der Einlassluftmengenmesser 31,
der von der Heißdrahtart sein kann, fühlt den
Durchsatz der Einlassluft ab und gibt ein Signal aus, das den abgefühlten Durchsatz
darstellt. Der Einlasslufttemperatursensor 32 fühlt
die Temperatur der Einlassluft ab und gibt ein Signal aus, das die
abgetastete Temperatur darstellt. Auf der stromabwärtigen
Seite des Einlassluftmengenmessers 31 und des Einlasslufttemperatursensors 32 sind
ferner ein Einlassverdichter 50a (der nachstehend detailliert
beschrieben wird) zum Aufladen der Maschine 10, ein elektronisch
gesteuertes Drosselventil 33 und ein Drosselventilpositionssensor 33a zum
Abtasten der Position (oder des Öffnungsgrads) des Drosselventils 33 vorgesehen.
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Andererseits
sind in dem Abgasrohr 40 eine Abgasturbine 50b (die
nachstehend detailliert beschrieben wird) zum Aufladen der Maschine 10 und ein
Abgasreinigungssystem 41 (in 1 abgekürzt als
EGCS) zum Reinigen des Abgases aus der Maschine 10 vorgesehen.
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Nun
bezugnehmend auf 2 hat das Abgasreinigungssystem 41 von
der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen
Seite hin einen Oxidationskatalysator 411, einen Temperatursensor 412, einen
Sauerstoffsensor 42, einen Oxidationskatalysator 414,
einen Temperatursensor 415a, ein Differenzdrucksensor 415b,
einen DPF (Dieselpartikelfilter) 416 und einen Schalldämpfer 45.
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Der
Oxidationskatalysator 411 ist beispielsweise aus einem
Metall der Platingruppe hergestellt. Der Temperatursensor 412 fühlt
die Temperatur des Abgases um den Sauerstoffkatalysator 411 ab.
Basierend auf der durch den Temperatursensor 412 abgefühlten
Temperatur schätzt die ECU 70 die Temperatur des
Oxidationskatalysators 411 für den Zweck, um beispielsweise
zu verhindern, dass der Oxidationskatalysator 411 überhitzt.
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Der
Oxidationskatalysator 414 ist auch beispielsweise aus einem
Metall der Platingruppe hergestellt. Der Temperatursensor 415a ist
zwischen dem Oxidationskatalysator 414 und dem DPF 416 zwischengefügt,
um die Temperatur des Abgases dazwischen abzufühlen. Der
Differenzdrucksensor 415b ist auch zwischen dem Oxidationskatalysator 414 und
dem DPF 416 zwischengefügt, wobei sein eines Ende
zu der Atmosphäre hin geöffnet ist. Der Differenzdrucksensor 415 fühlt
die Differenz eines Drucks zwischen dem Einlass des DPF 416 und
der Atmosphäre ab.
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Der
DPF 416 arbeitet, um PM (Feststoffe) aus dem Abgas zu entfernen.
Der DPF 416 ist beispielsweise aus einer wärmebeständigen
Keramik, wie beispielsweise Cordierit, hergestellt und ist regegenerierbar.
Beispielsweise kann der DPF 416 durch Abbrennen der in
diesem gesammelten PM durch eine Nachkraftstoffeinspritzung regeneriert
werden, die nach einer Hauptkraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
Der Druckabfall in dem DPF 416, der dem Differenzdruck
entspricht, der durch den Differenzdrucksensor 415b abgefühlt
wird, hängt von dem Verstopfungsgrad des DPF 416 ab.
Deshalb kann die Menge von PM, die in dem DPF 416 gesammelt
ist, basierend auf dem Differenzdruck geschätzt werden,
der durch den Differenzdrucksensor 415b abgefühlt
wird.
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Der
Sauerstoffsensor 42 ist an dem Abgasrohr 40 stromabwärts
des Temperatursensors 412 und stromaufwärts des
Oxidationskatalysators 414 montiert. Bei dem Ausführungsbeispiel
ist der Sauerstoffsensor 42 durch einen Schichtsauerstoffsensor realisiert,
wie er in den 3A und 3B gezeigt ist.
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Genauer
gesagt hat der Sauerstoffsensor 42 ein Sensorelement 421 und
ein Heizelement 422. Das Sensorelement 421 ist
durch Schichten einer Festelektrolytschicht (nicht gezeigt) auf
einem Keramiksubstrat (nicht gezeigt) zusammen mit einer Gasabschirmschicht
(nicht gezeigt) und einer Diffusionswiderstandsschicht (nicht gezeigt)
aufgebaut. Die Festelektrolytschicht ist beispielsweise aus Zirkoniumdioxid
(ZrO2) hergestellt. Das Keramiksubstrat
ist beispielsweise aus Aluminiumoxid (Al2O3) hergestellt. Das Sensorelement 421 hat
auch ein paar Elektroden (nicht gezeigt), zwischen denen die Festelektrolytschicht zwischengelegt
ist. Das Heizelement 422 erzeugt Wärme, wenn es
unter Strom gesetzt wird. Das Heizelement 422 ist so in
das Keramiksubstrat eingebettet, dass es einen Abfühlabschnitt
des Sensorelements 421 direkt und gleichmäßig
erwärmt. Der Abfühlabschnitt des Sensorelements 421 ist
durch eine äußere Abdeckung 427 und eine
innere Abdeckung 428 umgeben, die in einer Doppelabdeckungsstruktur
vorgesehen sind. Die äußere Abdeckung 427 hat
Ventilationsöffnungen 427a und 427b,
die durch eine Seitenwand bzw. eine Bodenwand der äußeren
Abdeckung 427 hindurch ausgebildet sind. Die innere Abdeckung 428 hat
Ventilationsöffnungen 428a und 428b,
die durch eine Seitenwand bzw. eine Bodenwand der inneren Abdeckung 428 ausgebildet
sind. Durch die Ventilationsöffnungen 427a, 427b, 428a und 428b ist
der Abfühlabschnitt des Sensorelements 421 dem
Abgas ausgesetzt, so dass das Sensorelement 421 die Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas abfühlen kann. Außerdem sind die
Ventilationsöffnungen 427a, 427b, 428a und 428b mit
einer Labyrinthstruktur ausgebildet, um zu verhindern, dass Wasser
in das Innere der inneren Abdeckung 428 eintritt.
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Der
Abfühlabschnitt des Sensorelements 421 wird nur
aktiviert, wenn er auf eine hohe Temperatur von beispielsweise in
etwa 700° erwärmt wird. Deshalb wird bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel elektrischer Strom unter einer PWM(Pulsbreitenmodulations-)Steuerung
durch die ECU 70 von einer Batterie (nicht gezeigt) zu
dem Heizelement 422 zugeführt, was es letzterem
gestattet, den Abfühlabschnitt auf eine derart hohe Temperatur
zu erwärmen.
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Wenn
der Abfühlabschnitt aktiviert ist, legt die ECU 70 eine
vorbestimmte Spannung an das Sensorelement 421 an.
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Dann
gibt das Sensorelement 421 als die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 einen
elektrischen Strom aus, der die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas
angibt.
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Außerdem
bestimmt während eines Anfangsstartbetriebs der Maschine 10 die
ECU 70 eine Energetisierungszeit auf der Basis der Temperatur des
Abgases, die durch den Temperatursensor 412 abgefühlt
wird, und energetisiert das Heizelement 422 (d. h., führt
diesem elektrischen Strom zu) des Sauerstoffsensors 42 bei
der bestimmten Energetisierungszeit.
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Rückbezug
nehmend auf 1 ist an dem Zylinderkopf 20b der
Maschine 10 eine Kraftstoffeinspitzeinrichtung 15 montiert,
die einen Hochdruckkraftstoff (beispielsweise Dieselöl
mit mehr als 1000 atm) aus einem Common Rail (nicht gezeigt) aufnimmt
und den Hochdruckkraftstoff direkt in die Brennkammer 20d einspritzt.
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Genauer
gesagt werden bei dem Einlasstakt jedes Verbrennungszykluses des
Zylinders 20 die Einlassventile 21 geöffnet,
um es der Einlassluft zu gestatten, von dem Einlassrohr 30 in
die Brennkammer 20d zu strömen. Bei dem Verdichtungstakt
wird die Einlassluft innerhalb der Brennkammer 20d durch den
Kolben 20c komprimiert, wobei die Einlassventile 21 geschlossen
sind; die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15 spritzt den
Hochdruckkraftstoff direkt in die Brennkammer 20d ein,
wodurch ein Luft/Kraftstoff-Gemisch ausgebildet wird. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch
wird dann gezündet und verbrannt. In dem Arbeitstakt drückt
der Druck des brennenden Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben 20c,
wodurch die Kurbelwelle 10a gedreht wird. Bei dem Auslasstakt
werden die Auslassventile 22 geöffnet und der Kolben 20c drückt die
Verbrennungsprodukte (d. h., das Abgas) aus der Brennkammer 20d in
das Abgasrohr 40.
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Ferner
ist bei dem Ausführungsbeispiel ein Turbolader zwischen
dem Einlassrohr 30 und dem Auslassrohr 40 vorgesehen.
Der Turbolader hat den Einlassverdichter 50a, der in dem
Einlassrohr 30 vorgesehen ist, und die Abgasturbine 50b,
die in dem Abgasrohr 40 vorgesehen ist. Der Einlassverdichter 50a und
die Abgasturbine 50b sind miteinander über eine
Drehwelle (nicht gezeigt) verbunden, um die Maschine 10 aufzuladen.
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Genauer
gesagt erzeugt die Abgasturbine 50b ein Moment durch Verwenden
des Abgases, das durch das Abgasrohr 40 strömt.
Das erzeugte Moment wird dann zu dem Einlassverdichter 50a über die
Drehwelle übertragen, was es dem Einlassverdichter 50a gestattet,
die Einlassluft, die durch das Einlassrohr 30 strömt,
zu komprimieren. Darüber hinaus hat die Abgasturbine 50b eine
verstellbare Öffnung 50c. Der Ladebetrag der Maschine 10 hängt von
der Drehzahl des Einlassverdichters 50a und somit von der
Drehzahl der Abgasturbine 50b ab. Ferner hängt
die Drehzahl der Abgasturbine 50b von dem Öffnungsgrad
der variablen Öffnung 50c ab. Deshalb steuert
die ECU 70 den Betrag einer Ladung der Maschine 10 durch
Steuern des Öffnungsgrads der variablen Öffnung 50c.
Durch das Aufladen der Maschine 10 kann die Fülleffizienz
der Einlassluft in den Zylinder 20 verbessert werden. Außerdem
kann ferner ein Zwischenkühler in dem Einlassrohr 30 angeordnet
sein, um die Einlassluft abzukühlen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel ist auch ein Abgasrezirkulationssystem
(EGR) vorgesehen, um einen Teil des Abgases aus dem Abgasrohr 40 zurück
zu dem Einlassrohr 30 rückzuführen. Das EGR-System
besteht aus einem EGR-Rohr 60a, das das Abgasrohr 40 mit
dem Einlassrohr 30 verbindet, und einem EGR-Ventil 60b,
das den Durchsatz des Abgases einstellt, das durch das EGR-Rohr 60a strömt.
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Genauer
gesagt zweigt das EGR-Rohr 60a von dem Abgasrohr 40 bei
einer Position stromaufwärts der Abgasturbine 50b ab,
und steht mit dem Einlassrohr 30 bei einer Position stromabwärts
des Drosselventils 33 in Verbindung. Das EGR-Ventil 60b wird
beispielsweise durch ein Solenoidventil realisiert. Die ECU 70 steuert
den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 60b, wodurch
das Verhältnis eines Betrags zwischen dem rezirkulierten
Abgas und dem gesamtem Abgas aus der Maschine 10 gesteuert wird.
Beispielsweise ist das Verhältnis gleich Null, wenn das
EGR-Ventil 60b vollkommen geschlossen ist. Die Ausgabe
des Sauerstoffsensors 42 wird ebenfalls als ein Parameter
bei der Steuerung des EGR-Ventils 60b durch die ECU 70 verwendet.
Mit dem EGR-System ist es möglich, die Verbrennungstemperatur
in dem Zylinder 20 zu verringern, wodurch die Menge an
NOx verringert wird, die durch die Verbrennung
erzeugt wird. Zusätzlich kann ferner ein EGR-Kühler
in dem EGR-Rohr 60a vorgesehen sein, um das rezirkulierte
Abgas zu kühlen.
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An
dem durch die Maschine 10 angetriebenen Fahrzeug sind ebenfalls
andere Sensoren als die vorstehend beschriebenen Sensoren vorgesehen. Beispielsweise
ist ein Beschleunigerpositionssensor 71 vorgesehen, der
die Position eines Beschleunigerpedals des Fahrzeugs abfühlt
und ein Signal zu der ECU 70 ausgibt, das die abgefühlte
Position darstellt; ein Atmosphärendrucksensor 72 ist
vorgesehen, der den Atmosphärendruck abfühlt und
ein Signal zu der ECU 70 ausgibt, das den abgefühlten
Atmosphärendruck darstellt.
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Die
ECU 70 bestimmt beide von dem Betriebszustand der Maschine 10 und
der Absicht des Fahrers auf der Basis der Signale, die von den verschiedenen
Sensoren ausgegeben wurden. Dann führt die ECU 70 verschiedene
Steuerungen gemäß dem vorbestimmten Betriebszustand
und der Absicht durch Antreiben verschiedener Aktuatoren durch,
wie beispielsweise des Drosselventils 33 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15.
Beispielsweise bestimmt die ECU 70 in einem stationären
Betrieb der Maschine 10 verschiedene Parameter, wie beispielsweise Kraftstoffeinspritzzeiten
und Kraftstoffeinspritzmengen und treibt die verschiedenen Aktuatoren
auf der Basis der bestimmten Parameter an, wobei sie das Moment
steuert, das durch die Maschine 10 erzeugt wird. Außerdem
wird bei solch einem stationären Betrieb der Maschine 10 das
Drosselventil 33 im Allgemeinen beinahe vollkommen geöffnet
gehalten, um die Menge der Einlassluft zu erhöhen und die
Pumpverluste zu verringern; deshalb steuert die ECU 70 hauptsächlich
die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 20 der
Maschine 10.
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Die
ECU 70 ist aufgebaut mit einem Mikrocomputer, der eine
CPU (zentrale Prozessoreinheit), ein RAM (Schreib-Lese-Speicher),
einen ROM (Nur-Lese-Speicher) einen EEPROM (elektronisch löschbaren
und programmierbaren Nur-Lese-Speicher), einen energiegesicherten
RAM (d. h. einen RAM, der durch eine Sicherungsstromquelle betrieben
werden kann, wenn eine Hauptstromquelle der ECU 70 gestoppt
ist), und verschiedene E/A-Vorrichtungen (Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen)
aufweist. In dem ROM sind verschiedene Programme und Kennfelder
zum Steuern der Maschine gespeichert; in dem EEPROM sind verschiedene
Parameter einschließlich Auslegungsparameter der Maschine 10 gespeichert.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die
ECU 70 einen Lernprozess der Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 durch.
Der Lernprozess wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 4–6 beschrieben.
-
4 zeigt
beide von dem Übergang der Drehzahl der Maschine 10 (angegeben
mit einer durchgezogenen Linie L10a) und dem Übergang der Kraftstoffeinspritzmenge
für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15 (gekennzeichnet
mit einer durchgezogenen Linie L10b) bei einem Verzögerungsbetrieb des
Fahrzeugs.
-
Wie
es in 4 gezeigt ist, läuft die Maschine 10 kontinuierlich
bei hoher Drehzahl bis zu einem Zeitpunkt t10, bei dem das Fahrzeug
beginnt zu verzögern. Von dem Zeitpunkt t10 an beginnt
eine „Kraftstoffabschaltdauer" der Maschine 10.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die Kraftstoffabschaltdauer
eine Dauer an, während der kein Kraftstoff in die Zylinder 20 der
Maschine 10 eingespritzt wird und das EGR-Ventil 60b vollkommen
geschlossen ist, so dass sich das Innere des Abgasrohrs 40 in
einem Atmosphärezustand befindet, bei dem die Sauerstoffkonzentrationen
in etwa 20% ist.
-
Darüber
hinaus wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Lernprozess für eine Zeitdauer T0 durchgeführt,
die in die Kraftstoffabschaltdauer fällt.
-
5 zeigt
die Beziehung zwischen der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 und
der Umgebungssauerstoffkonzentration zu dem Sauerstoffsensor 42. In 5 geben
die durchgezogenen Linien Lt1, ST und Lt2 eine obere zulässige
Grenze, ein Referenzniveau bzw. eine untere zulässige Grenze
für die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 an. Je
näher die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 zu
dem Referenzniveau ST ist, eine umso höhere Genauigkeit
besitzt der Sauerstoffsensor 42.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die ECU 70 die
tatsächliche Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 bei
einem Lernpunkt (beispielsweise bei einer Sauerstoffkonzentration
von 21%) und lernt den Ausgabefehler des Sauerstoffsensors 42 als
die Abweichung der bestimmten tatsächlichen Ausgabe von
dem Referenzniveau ST. Dann speichert die ECU 70 den gelernten
Ausgabefehler des Sauerstoffsensors 42 in beispielsweise
dem EEPROM, so dass in anderen nachfolgenden Prozessen die ECU 70 die
Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 durch Verwenden des gelernten
Ausgabefehlers korrigieren kann.
-
6 zeigt
einen Prozess der ECU 70 zum Erlangen von Lerndaten (d.
h., von Informationen, die zum Lernen der Ausgabeeigenschaften des
Sauerstoffsensors 42 erforderlich sind). Die ECU 70 führt diesen
Prozess wiederholt bei vorbestimmten Zeitabständen (oder
vorbestimmten Kurbelwinkeln) aus, indem sie ein Programm ausführt,
das in dem ROM der ECU 70 gespeichert ist. Außerdem
sind Parameter, die zu dem Lernprozess gehören, in dem
ROM, dem EEPROM oder dem stromgesicherten RAM gespeichert und werden
nach Erfordernis aktualisiert.
-
Zuerst
bestimmt bei Schritt S11 die ECU 70, ob alle von der Maschine 10,
dem Kraftstoffeinspritzsystem, dem Abgasreinigungssystem 41 und
dem Maschinensteuersystem normal arbeiten.
-
Wenn
die Bestimmung bei Schritt S11 eine "NEIN"-Antwort produziert, dann
geht der Prozess direkt zum Ende. Andernfalls, wenn die Bestimmung bei
Schritt S11 eine "JA"-Antwort produziert, dann geht der Prozess
zu Schritt S12 weiter.
-
Bei
Schritt S12 bestimmt die ECU 70 ferner, ob eine Lernbedingung
zum Lernen der Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 hergestellt
ist.
-
Die
Lernbedingung umfasst beispielsweise die folgenden Erfordernisse.
- 1) Die Maschine 10 befindet sich in
einem Kraftstoffabschaltzeitraum. Anders gesagt wird kein Kraftstoff
in die Zylinder 20 der Maschine 10 eingespritzt.
- 2) Die durch den Wassertemperatursensor 21b abgefühlte
Temperatur des Kühlwassers ist ausreichend hoch.
- 3) Die durch den Einlasslufttemperatursensor 32 abgefühlte
Temperatur der Einlassluft liegt in einem vorbestimmten Bereich.
- 4) Der durch den Atmosphärendrucksensor 72 abgefühlte
Atmosphärendruck ist ausreichend hoch.
- 5) Der DPF 416 wird weder momentan regeneriert, noch
muss er bald regeneriert werden. Genauer gesagt, wenn die Temperatur
des Abgases, die durch den Temperatursensor 415a abgefühlt wird,
niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist und der Differenzdruck,
der durch den Differenzsensor 415b abgefühlt wird,
kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt die ECU 70, dass
der DPF 416 weder momentan regeneriert wird, noch demnächst
regeneriert werden muss.
-
Dies
liegt daran, weil: je höher die Temperatur des Abgases
stromaufwärts des DPF 416 ist, umso leichter zündet
sich das Abgas selbst; und je mehr PM in dem DPF 416 gesammelt
ist, umso höher wird der durch den Differenzdruck 415b abgefühlte Differenzdruck.
-
Bei
Schritt S13 erlangt die ECU 70 die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 als
die Lerninformation und speichert die erlangte Lerninformation in
dem EEPROM (oder in dem stromgesicherten RAM). Danach geht der Prozess
zu Ende.
-
Nach
einem Erlangen der Lerninformation, wie vorstehend beschrieben,
führt die ECU 70 den Prozess eines Lernens der
Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 durch, indem
sie ein weiteres Programm durchführt, das in dem ROM gespeichert
ist, und zwar unter Verwendung der Lerninformation.
-
Der
Lernprozess umfasst beispielsweise das Lernen des Ausgabefehlers
des Sauerstoffsensors 42, wie es vorstehend beschrieben
ist. Genauer gesagt bestimmt die ECU 70 zuerst basierend
auf der erlangten Lerninformation einen Konvergenzwert der Ausgabe
des Sauerstoffsensors 42 unter der Atmosphärenbedingung;
dann bestimmt die ECU 70 den Ausgabefehler des Sauerstoffsensors 42 als
die Abweichung des Konvergenzwerts von dem Referenzniveau ST.
-
7 zeigt
einen Prozess der ECU 70 zum Steuern einer Regeneration
des DPF 416 auf der Basis der Lerninformation. Die ECU 70 führt
diesen Prozess bei vorbestimmten Zeitabständen (oder bei
vorbestimmten Kurbelwinkeln) wiederholt durch, indem sie ein Programm
ausführt, das in dem ROM gespeichert ist. Außerdem
sind Parameter, die mit diesem Prozess zusammenhängen,
in dem RAM, dem EEPROM oder dem energiegesicherten RAM gespeichert
und werden je nach Bedarf aktualisiert.
-
Zuerst
bestimmt bei Schritt S20 die ECU 70, ob die Lerninformation
erlangt und in dem EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeichert ist.
-
Wenn
die Bestimmung bei Schritt S20 eine "NEIN"-Antwort erzeugt, dann
geht der Prozess direkt zu dem Ende. Andernfalls, wenn die Bestimmung
bei Schritt S20 eine "JA"-Antwort erzeugt, dann geht der Prozess
zu Schritt S21 weiter.
-
Bei
Schritt S21 bestimmt die ECU 70 ferner, ob sich jeder von
dem Sauerstoffsensor 42 und dem DPF 416 in einem
Referenzzustand befindet.
-
Hier
kennzeichnet der Referenzzustand des Sauerstoffsensors 42 einen
Zustand des Sauerstoffsensors 42, der neu oder gerade gereinigt
ist, so dass fast keine Ablagerung (wie beispielsweise Ruß) in
dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet ist. Ähnlich gibt
der Referenzzustand des DPF 416 einen Zustand des DPF 416 an,
der neu oder gerade regeneriert ist, so dass beinahe keine PM in
dem DPF 416 gesammelt sind.
-
Wenn
die Bestimmung bei Schritt S21 eine "JA"-Antwort erzeugt, dann geht
der Prozess zu Schritt S21a weiter.
-
Bei
Schritt S21a bestimmt die ECU 70 basierend auf der in dem
EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeicherten Lerninformation
einen Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42.
Dann speichert die ECU 70 den bestimmten Konvergenzwert
in dem EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) als Referenzinformation
A1.
-
Andererseits,
wenn die Bestimmung bei Schritt S21 eine "NEIN"-Antwort erzeugt,
dann geht der Prozess zu Schritt S22 weiter.
-
Bei
Schritt S22 bestimmt die ECU 70 basierend auf der in dem
EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeicherten Lerninformation
einen Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42.
Dann speichert die ECU 70 den bestimmten Konvergenzwert
in dem EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) als gegenwärtige
Information B1. Anschließend bestimmt die ECU 70 ferner
eine Abweichung C1 des Sauerstoffsensors 42 als den Absolutwert
des Unterschieds zwischen der gegenwärtigen Information
B1 und der Referenzinformation A1 (d. h., C1 = |B1 – A1|).
-
Bei
Schritt S23 bestimmt die ECU 70, ob die bei Schritt S22
bestimmte Abweichung C1 größer als oder gleich
wie eine vorbestimmte zulässige Grenze K1 ist.
-
Wenn
die Bestimmung bei Schritt S23 eine "NEIN"-Antwort erzeugt, dann
geht der Prozess direkt zum Ende. Andernfalls, wenn die Bestimmung bei
Schritt S23 eine "JA"-Antwort erzeugt, dann geht der Prozess zu
Schritt S24 weiter.
-
Bei
Schritt S24 beginnt die ECU 70 einen Prozess eines Regenerierens
des DPF 416.
-
Genauer
gesagt steuert bei dem Regenerationsprozess die ECU 70 die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15, um eine Kraftstoffnacheinspritzung
nach einer Kraftstoffhaupteinspritzung durchzuführen, wodurch
die Temperatur des Abgases erhöht wird. Gleichzeitig steuert
die ECU 70 eine Kraftstoffzugabevorrichtung (nicht gezeigt),
um Kraftstoff, der hauptsächlich aus HC besteht, in den
Oxidationskatalysator 414 zuzugeben. Infolgedessen werden
die in dem DPF 416 gesammelten PM durch Wärme
verbrannt, die durch die Oxidation des in den Oxidationskatalysator 414 zugegebenen
Kraftstoffs erzeugt wird. Infolgedessen wird der DPF 416 regeneriert.
-
Anders
gesagt setzt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die
ECU 70 einen Zeitpunkt zum Starten des Regenerationsprozesses
basierend auf dem Vergleich zwischen der Abweichung C1 des Sauerstoffsensors 42 und
der vorbestimmten zulässigen Grenze K1.
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8 zeigt
einen Prozess der ECU 70 zum Steuern der Reinigung des
Sauerstoffsensors 42 auf der Basis der Lerninformationen.
Die ECU 70 führt diesen Prozess bei vorbestimmten
Zeitabständen (oder vorbestimmten Kurbelwinkeln) wiederholt durch,
indem sie ein Programm ausführt, das in dem ROM gespeichert
ist. Außerdem werden Parameter, die mit diesem Prozess
in Zusammenhang stehen, in dem RAM, dem EEPROM oder dem energiegesicherten
RAM gespeichert und werden je nach Bedarf aktualisiert.
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Zuerst
bestimmt bei Schritt S30 die ECU 70, ob die Lerninformationen
erlangt und in dem EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeichert
wurden.
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Wenn
die Bestimmung bei Schritt S30 eine "NEIN"-Antwort erzeugt, dann
geht der Prozess direkt zum Ende. Andernfalls, wenn die Bestimmung bei
Schritt S30 eine "JA"-Antwort erzeugt, dann geht der Prozess zu
Schritt S31 weiter.
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Bei
Schritt S31 bestimmt die ECU 70 ferner, ob sich jeder von
dem Sauerstoffsensor 42 und dem DPF 416 in dem
Referenzzustand befindet.
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Wenn
die Bestimmung bei Schritt S31 eine "JA"-Antwort erzeugt, dann geht
der Prozess zu Schritt S31a weiter.
-
Bei
Schritt S31a bestimmt die ECU 70 basierend auf der in dem
EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeicherten Lerninformation beide
von der Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffsensors 42 und
dem Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42.
Dann speichert die ECU 70 sowohl die bestimmte Ansprechgeschwindigkeit
als auch den Konvergenzwert in dem EEPROM (oder im energiegesicherten
RAM) als Referenzinformation A2.
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Andererseits,
wenn die Bestimmung bei Schritt S31 eine "NEIN"-Antwort erzeugt,
dann geht der Prozess zu Schritt S32 weiter.
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Bei
Schritt S32 bestimmt die ECU 70 basierend auf der in dem
EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeicherten Lerninformation beide
von der Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffsensors 42 und
dem Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42.
Dann speichert die ECU 70 sowohl die bestimmte Ansprechgeschwindigkeit
als auch den Konvergenzwert in dem EEPROM (oder in dem energiegesicherten
RAM) als gegenwärtige Information A2. Anschließend
bestimmt die ECU 70 eine erste Abweichung C21 von dem Sauerstoffsensor 42 als
den Absolutwert des Unterschieds bei der Ansprechgeschwindigkeit
zwischen der gegenwärtigen Information 82 und
der Referenzinformation A2; die ECU 70 bestimmt auch eine
zweite Abweichung C22 des Sauerstoffsensors 42 als den
Absolutwert des Unterschieds beim Konvergenzwert zwischen der gegenwärtigen
Information B2 und der Referenzinformation A2.
-
Bei
Schritt S33 bestimmt die ECU 70, ob die erste Abweichung
C21 geringer als eine erste vorbestimmte zulässige Grenze
K21 ist und ob die zweite Abweichung C22 kleiner als eine zweite
vorbestimmte zulässige Grenze K22 ist.
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Wenn
die Bestimmung bei Schritt S33 eine "JA"-Antwort erzeugt, dann geht
der Prozess direkt zum Ende weiter. Andernfalls, wenn die Bestimmung bei
Schritt S33 eine "NEIN"-Antwort erzeugt, dann geht der Prozess zu
Schritt S34.
-
Bei
Schritt S34 beginnt die ECU 70 einen Reinigungsprozess
des Sauerstoffsensors 42.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Reinigungsprozess
für den Sauerstoffsensor 42 durch einen Regenerationsprozess
für den DPF 416 ausgeführt. Genauer gesagt
werden durch Regenerieren des DPF 416 in der gleichen Art
und Weise, wie bei dem Prozess von 7, sowohl
die Temperatur des Abgases, als auch des DPF 416 erhöht. Dies
bewirkt, dass die Temperatur des Sauerstoffssensors 42 auch
erhöht wird, wodurch alle Ablagerungen (beispielsweise
Ruß) abgebrannt werden, die in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet
wurden. Außerdem, wenn die durch die Regeneration des DPF 416 erzeugte
Wärme nicht ausreichend zum Abbrennen aller Ablagerungen
ist, die in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet sind, kann
eine zusätzliche Heizeinrichtung verwendet werden, um den
Fehlbetrag an Wärme zuzuführen.
-
Anders
gesagt setzt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die
ECU 70 einen Zeitpunkt zum Starten des Reinigungsprozesses
für den Sauerstoffsensor 42 basierend auf den
Vergleichen der ersten und zweiten Abweichungen C21 und C22 des Sauerstoffsensors 42 jeweils
mit den ersten und den zweiten vorbestimmten zulässigen
Grenzen K21 und K22.
-
Nun
bezugnehmend auf die 9A und 9B wird
die Bestimmung der ersten und zweiten Abweichungen C21 und C22 des
Sauerstoffsensors 42 als Schritt S32 von 8 nachstehend
detailliert beschrieben.
-
9A zeigt
Beispiele der Lerninformation (d. h., der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 für
eine Kraftstoffabschaltdauer), wobei die durchgezogene Linie Lila
ein Beispiel der Lerninformation angibt, die für die Bestimmung
des Referenzwerts A2 verwendet wird, und die durchgezogenen Linien
L11b und L11c ein erstes bzw. ein zweites Beispiel der Lerninformation
angeben, die für die Bestimmung der gegenwärtigen
Information B2 verwendet wird. 9B vergrößert
einen Teil der durchgezogenen Linien L11a und L11b in 9A für
ein Ansprechgeschwindigkeitsbestimmungsintervall R1.
-
Wie
es in 9A gezeigt ist, beginnt für
die Lerninformation Lila die Kraftstoffabschaltdauer bei einem Zeitpunkt
t1 und nähert sich die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 einem
Konvergenzwert Y1 bei einem Zeitpunkt t2a.
-
Im
Vergleich dazu beginnt für die Lerninformation L11b die
Kraftstoffabschaltdauer bei dem gleichen Zeitpunkt t1, wie bei der
Lerninformation Lila, und nähert sich die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 dem
gleichen Konvergenzwert Y1, wie die Lerninformation Lila, jedoch
bei einem späteren Zeitpunkt t2b, als der Zeitpunkt t2a
für die Lerninformation Lila. In diesem Fall können
die erste und die zweite Abweichung C21 und C22 als (t2b – t2a)
bzw. 0 (Null) bestimmt werden.
-
Darüber
hinaus beginnt für die Lerninformation L11c die Kraftstoffabschaltdauer
bei dem gleichen Zeitpunkt t1, wie bei der Lerninformation Lila,
jedoch nähert sich die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 einem
kleineren Konvergenzwert Y2 als dem Konvergenzwert Y1 und bei einem
späteren Zeitpunkt t2c als dem Zeitpunkt t2a für
die Lerninformation Lila. In diesem Fall können die erste
und die zweite Abweichung C21 und C22 als (t2c – t2a) bzw.
(Y1 – Y2) bestimmt werden.
-
Alternativ
kann die erste Abweichung C21 des Sauerstoffsensors 42 auch
basierend auf nur einem Teil der Lerninformation für das Ansprechgeschwindigkeitsbestimmungsintervall
R1 bestimmt werden.
-
Zum
Beispiel kann, wie es in den 9A und 9B gezeigt
ist, das Ansprechgeschwindigkeitsbestimmungsintervall R1 in die
Nähe des Zeitpunkts t2a eingestellt werden, um die erste
Abweichung C21 der Lerninformation L11b zu bestimmen. Genauer gesagt
ist in dem Ansprechgeschwindigkeitsbestimmungsintervall R1 die Steigung
der Lerninformation L11b, welche die Änderungsrate der
Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 darstellt, größer
als diejenige der Lerninformation Lila. Deshalb ist es möglich,
die erste Abweichung C21 der Lerninformation L11b basierend auf
dem Unterschied bei der Steigung zwischen der Lerninformation Lila
und der Lerninformation L11b zu bestimmen.
-
Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung hat durch experimentelle Untersuchungen
herausgefunden, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 nicht
nur von der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas sondern auch von
zwei wichtigen Faktoren abhängt.
-
Der
erste Faktor ist die Menge von Ablagerungen (beispielsweise Ruß),
die an dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet ist. Genauer
gesagt, Rückbezug nehmend auf die 3A und 3B,
ist der Abfühlabschnitt des Sensorelements 421 dem
Abgas durch die Ventilationsöffnungen 427a und 427b der äußeren
Abdeckung 427 und die Ventilationsöffnungen 428a und 428b der
inneren Abdeckung 428 ausgesetzt, so dass das Sensorelement 421 die
Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abfühlen kann. Wenn
sich jedoch die in dem Sauerstoffgas 42 ausgebildeten Ablagerungen
erhöht haben, um die Ventilationsöffnungen 427a, 427b, 428a und 428b zu verstopfen,
wird es für den Abfühlabschnitt des Sensorelements 421 schwierig,
dem Abgas ausreichend ausgesetzt zu sein. Infolgedessen wird die
Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffsensors 42 verringert. Des
Weiteren, wenn die Ablagerungen zugenommen haben, um den Abfühlabschnitt
des Sensorelements 421 abzudecken, werden die Ablagerungen
die Reaktion zwischen dem Abfühlabschnitt und dem Abgas
behindern; oder werden die Ablagerungen mit dem Abgas reagieren,
was die Sauerstoffkonzentration um den Abfühlabschnitt
herum ändert. Infolgedessen werden sowohl die Ansprechgeschwindigkeit,
als auch der Konvergenzwert des Sauerstoffsensors 42 verringert.
-
Der
Einflussgrad der Ablagerungen auf die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 steigt
mit der Menge der Ablagerungen. Deshalb ist es möglich
für die ECU 70, die Menge der Ablagerungen, die
sich in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet haben (oder den
Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42) auf der
Basis der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 in umgekehrter
Richtung zu schätzen.
-
Der
zweite Faktor, der die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 beeinflusst,
ist der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 (d. h., der
Druck des Abgases auf der stromabwärtigen Seite des Sauerstoffsensors 42).
-
10 zeigt
die Beziehung zwischen der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 und
dem Gegendruck. In 10 entspricht der Bereich A
des Gegendrucks demjenigen Fall, bei dem der Sauerstoffsensor 42 stromaufwärts
des DPF 416 angeordnet ist, wie es in 2 gezeigt
ist; der Bereich B des Gegendrucks entspricht dem Fall, bei dem
der Sauerstoffsensor 42 stromabwärts des DPF 416 angeordnet
ist (genauer gesagt zwischen dem DPF 416 und dem Schalldämpfer 45).
-
Wie
es in 10 gezeigt ist, nimmt in jedem der
Bereiche A und B die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 mit
dem Gegendruck zu. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel der Sauerstoffsensors 42 stromaufwärts
des DPF 416 angeordnet, wie es in 2 gezeigt
ist; daher fällt der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 in
dem Bereich A.
-
Darüber
hinaus hängt der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 von
dem Zustand des DPF 416 ab. 11 zeigt
die Beziehung zwischen dem Zustand des DPF 416 und dem
Gegendruck des Sauerstoffsensors 42, wobei die horizontale
Achse den Durchsatz des Abgases darstellt und die vertikale Achse
den Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 darstellt.
-
Wie
es in 11 gezeigt ist, kann der Zustand
des DPF 416 in vier verschiedene Kategorien klassifiziert
werden. Genauer gesagt, wenn der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 mit
dem Durchsatz des Abgases mit einer größeren Steigung
als der durchgezogenen Linie Lt10a zunimmt, befindet sich der DPF 416 in
einem Zustand einer übermäßig überhöhten
Ansammlung, bei dem die Menge von PM, die in dem DPF 416 gesammelt
ist, nahe der Sammlungskapazität des DPF 416 ist.
Wenn der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 mit dem Durchsatz
des Abgases mit einer Steigung zwischen den durchgezogenen Linien
Lt10a und Lt10b steigt, befindet sich der DPF 416 in einem
Zustand einer überhöhten Ansammlung, bei dem eine überhöhte
Menge von PM in dem DPF 416 gesammelt ist. Wenn der Gegendruck
des Sauerstoffsensors 42 mit dem Durchsatz des Abgases
mit einer Steigung zwischen den durchgezogenen Linien Lt10b und
Lt10c steigt, befindet sich der DPF 416 in einem Normalzustand, bei
dem die Menge von PM, die in dem DPF 416 gesammelt sind,
geringer als ein zulässiger Grenzwert ist. Wenn der Gegendruck
des Sauerstoffsensors 42 mit dem Durchsatz des Abgases
mit einer kleineren Steigung als der durchgezogenen Linie Lt10c
steigt, befindet sich der DPF 416 in einem anormalen Zustand,
bei dem beispielsweise Brüche in dem DPF 416 aufgetreten
sind.
-
Wie
vorstehend nimmt die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 mit
dem Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 zu; der Gegendruck
des Sauerstoffsensors 42 hängt von dem Zustand
des DPF 416 ab. Deshalb ist es möglich für
die ECU 70, den Zustand des DPF 416 auf der Basis
der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 rückwärts
zu schätzen.
-
Beide
von der gegenwärtigen Information B1, die bei Schritt S22
von 7 bestimmt wird, und der gegenwärtigen
Information B2, die bei Schritt S32 von 8 bestimmt wird,
spiegeln die Einflüsse der Ablagerungen, die in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet
sind, und den Zustand des DPF 416 wider. Im Vergleich dazu
spiegeln die bei Schritt S21a von 7 bestimmte
Referenzinformation B1 und die in Schritt S31a von 8 bestimmte
Referenzinformation B2 keine Einflüsse der Ablagerungen
und des Zustands des DPF 416 wider. Folglich werden die
in Schritt S22 von 7 bestimmte Abweichung C1 und
die in Schritt S32 von 8 bestimmte erste und zweite
Abweichung C21 und C22 als durch die Einflüsse der in dem
Sauerstoffsensor 42 ausgebildeten Ablagerungen und dem
Zustand des DPF 416 hervorgerufen erachtet.
-
Ferner
ist die Bestimmung bei Schritt S23 von 7 zwar zum
Bestimmen dazu gemacht, ob die Menge von PM, die in dem DPF 416 angesammelt
ist (oder der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42) kleiner
als der zulässige Grenzwert ist. Deshalb wird bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel die in Schritt S22 bestimmte Abweichung
C1 vor einem Eintreten in die Bestimmung in Schritt S23 korrigiert, um
den Einfluss der in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildeten
Ablagerungen zu eliminieren und dadurch nur den Einfluss des Zustands
des DPF 416 wiederzugeben. Genauer gesagt wird zuerst der Änderungsbetrag
bei dem Konvergenzwert des Sauerstoffsensors 42 aufgrund
der Ablagerungen in dem Sauerstoffsensor 42 (anders gesagt,
aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 42)
basierend auf der gegenwärtigen Ansprechgeschwindigkeit
des Sauerstoffsensors 42 geschätzt; dann wird die
Abweichung C1 durch Subtrahieren des bestimmten Änderungsbetrags
von dieser korrigiert. Außerdem ist es auch möglich,
anstelle der Abweichung C1 den vorbestimmten zulässigen
Grenzwert K1 durch Addieren des bestimmten Änderungsbetrags
zu diesem zu korrigieren.
-
Andererseits
ist die Bestimmung in Schritt S33 von 8 zwar zum
Bestimmen dafür gemacht, ob die Menge von Ablagerungen,
die in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet ist (oder der
Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42) geringer
als ein zulässiger Grenzwert ist. Deshalb werden bei dem vorliegendem
Ausführungsbeispiel die Abweichungen C21 und C22, die in
Schritt S32 bestimmt werden, korrigiert, bevor ein Eintreten in
die Bestimmung bei Schritt S33 erfolgt, um den Einfluss des Zustands des
DPF 416 zu eliminieren und dadurch nur den Einfluss der
in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildeten Ablagerungen wiederzugeben.
Genauer gesagt wird die Menge von PM, die in dem DPF 416 gesammelt sind,
zuerst basierend auf der Betriebsvergangenheit der Maschine 10 oder
der Ausgabe des Differenzdrucksensors 415b geschätzt.
Dann wird der Änderungsbetrag der Ansprechgeschwindigkeit
des Sauerstoffsensors 42 aufgrund der PM in dem DPF 416 geschätzt
und wird die erste Abweichung C21 korrigiert, indem von dieser der
bestimmte Änderungsbetrag der Ansprechgeschwindigkeit subtrahiert
wird. Außerdem ist es auch möglich, anstelle der
ersten Abweichung C21 den ersten vorbestimmten zulässigen
Grenzwert K21 zu korrigieren, indem zu diesem der vorbestimmte Änderungsbetrag
der Ansprechgeschwindigkeit addiert wird. Ähnlich wird
der Änderungsbetrag des Konvergenzwerts des Sauerstoffsensors 42 aufgrund
der PM in dem DPF 416 geschätzt und wird die zweite
Abweichung C22 korrigiert, indem von dieser der vorbestimmte Änderungsbetrag
des Konvergenzwerts subtrahiert wird. Außerdem ist es ebenfalls
möglich, anstelle der zweiten Abweichung C22 den zweiten
vorbestimmten zulässigen Grenzwert K22 zu korrigieren,
indem zu diesem der vorbestimmte Änderungsbetrag des Konvergenzwerts
addiert wird.
-
12 stellt
die Art und Weise eines Steuerns der Regeneration des DPF 416 durch
die ECU 70 dar. Wie es mit der durchgezogenen Linie L12
in 12 angegeben ist, nimmt der Konvergenzwert der
Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 mit der Zeit zu. Dies
liegt daran, weil die Menge an PM, die in dem DPF 416 gesammelt
ist, mit der Zeit zunimmt, wodurch der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 erhöht
wird. Wenn sich der Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 auf
ein derartiges Niveau erhöht hat, dass die Abweichung C1
des Sauerstoffsensors 42 nicht länger weniger
als der vorbestimmte zulässige Grenzwert P1 wird, wird
die Bestimmung in Schritt S23 von 7 eine „JA"-Antwort produzieren.
Infolgedessen beginnt die ECU 70 den Prozess eines Regenerierens
des DPF 416 bei Schritt S24 von 7; infolgedessen
nehmen die in dem DPF 416 gesammelten PM, der Gegendruck des
Sauerstoffsensors 42 und der Konvergenzwert des Sauerstoffsensors 42 wiederum
ab. Jedoch kann der Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 nicht
auf seine Anfangshöhe vor dem Regenerationsprozess wieder
hergestellt werden. Dies liegt daran, weil die Menge an Ablagerungen
(beispielsweise Ruß), die in dem DPF 416 ausgebildet sind,
mit der Zeit zunimmt, wie es mit der durchgezogenen Linie L13 in 12 angegeben
ist, wodurch der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 erhöht wird.
Der Regenerationsprozess wird wiederholt, bis die Menge der Ablagerungen,
die in dem DPF 416 ausgebildet sind, einen zulässigen
Grenzwert übersteigt. Außerdem verbindet in 12 die
gestrichelte Linie L14 alle Maximalbeträge des Konvergenzwerts der
Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 in den Regenerationszyklen
des DPF 416, wohingegen die durchgezogene Linie L15 alle
Minimalwerte (d. h., die Anfangswerte) dergleichen in den Regenerationszyklen
verbindet.
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Es
sollte beachtet werden, dass die Reinigung des Sauerststoffsensors 42 auch
durch die ECU 70 in einer ähnlichen Art und Weise
zu der vorstehend beschriebenen Regeneration des DPF 416 gesteuert
wird.
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Das
vorstehend beschriebene Maschinensteuersystem gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
- (1) Bei dem vorliegendem Ausführungsbeispiel hat
das Abgassystem der Maschine 10 das Abgasrohr 40,
durch das das Abgas aus der Maschine 10 strömt,
den Sauerstoffsensor 42, der in dem Abgasrohr 40 angeordnet
ist, um die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abzufühlen,
und den DPF 416, der in dem Abgasrohr 40 stromabwärts des
Sauerstoffsensors 42 angeordnet ist, um die in dem Abgas
enthaltenen PM zu sammeln.
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Die
ECU 70, welche als ein Steuergerät zum Steuern
des Abgassystems dient, erlangt zumindest einen Parameter während
einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine 10 durch Durchführen
des Prozesses von 6 und von Schritt S22 von 7. Dann
stellt zumindest ein Parameter die Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 dar
und enthält die Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffsensors 42 und
den Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42.
Dann setzt die ECU 70 basierend auf dem zumindest einen
erlangten Parameter einen Zeitpunkt zum Starten des Prozesses eines Regenerierens
des DPF 416, indem sie die Schritte S23 und S24 von 7 durchführt.
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Ähnlich
erlangt die ECU 70 zumindest einen Parameter während
einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine 10 durch Durchführen
des Prozesses von 6 und von Schritt 32 von 8.
Dann setzt die ECU 70 basierend auf dem zumindest einen
erlangten Parameter einen Zeitpunkt zum Starten des Reinigungsprozesses
des Sauerstoffsensors 42 durch Durchführen der
Schritte S33 und S34 von 8.
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Mit
dem vorstehenden Aufbau kann die ECU 70 sowohl die Startzeitpunkte
für den Regenerationsprozess für den DPF 416,
als auch den Reinigungsprozess für den Sauerstoffsensor 42 geeignet
setzen.
- (2) Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erlangt die ECU 70 den zumindest einen Parameter während
einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine 10.
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Bei
der Kraftstoffabschaltdauer ändert sich das Innere des
Abgasrohrs 40 in einen stabilen Atmosphärenzustand.
Deshalb ist es mit dem zumindest einen während der Kraftstoffabschaltdauer
erlangten Parameter für die ECU 70 möglich,
die Startzeitpunkte mit hoher Genauigkeit geeignet zu setzen.
- (3) Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
der Prozess eines Regenerierens des DPF 416 ausgeführt,
indem die PM, die in dem DPF 416 gesammelt sind, weggebrannt
werden. Ferner wird der Reinigungsprozess des Sauerstoffsensors 42 durch
den Regenerationsprozess des DPF 416 ausgeführt.
Bei dem Reinigungsprozess wird der Sauerstoffsensor 42 mit
einer durch den Regenerationsprozess für den DPF 416 erzeugten
Wärme erhitzt, wodurch die Ablagerungen, die an dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet
sind, weggebrannt werden.
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Mit
diesem Aufbau kann der Reinigungsprozess für den Sauerstoffsensor 42 in
dem Abgassystem der Maschine 10 einfach ausgeführt
werden. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl
den Reinigungsprozess des Sauerstoffsensors 42 als auch den
Regenerationsprozess für den DPF 416 gleichzeitig
durchzuführen.
- (4) Der Ausgabefehler
des Sauerstoffsensors 42 bei einer Kraftstoffabschaltdauer
der Maschine 10 hängt von sowohl dem Gegendruck
des Sauerstoffsensors 42 als auch dem Verschlechterungsgrad
des Sauerstoffsensors 42 ab. Ferner hängt der
Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 von der in dem DPF 416 gesammelten
Menge von PM ab; der Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42 hängt
von der Menge von Ablagerungen ab, die in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet
sind. Basierend auf der vorstehenden Tatsache bestimmt bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel die ECU 70 den Ausgabefehler
des Sauerstoffsensors 42 bei einer Kraftstoffabschaltdauer
der Maschine 10, erfasst beide von dem Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 und
dem Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42 auf der
Basis des bestimmten Ausgabefehlers und steuert beide von dem Regenerationsprozess
für den DPF 416 und dem Reinigungsprozess für
den Sauerstoffsensor 42 auf der Basis des erfassten Drucks
und des Verschlechterungsgrads.
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Ferner
schätzt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die ECU 70 zuerst den Änderungsbetrag des Konvergenzwerts
des Sauerstoffsensors 42 aufgrund der Verschlechterung
des Sauerstoffsensors 42 auf der Basis der gegenwärtigen
Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffsensors 42; dann
erfasst die ECU 70 den Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 auf
der Basis des Ergebnisses eines Subtrahierens des geschätzten Änderungsbetrags
von dem gegenwärtigen Konvergenzwert des Sauerstoffsensors 42.
Außerdem erfasst bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die ECU 70 nicht direkt den Gegendruck des Sauerstoffsensors 42;
stattdessen erfasst die ECU 70, ob der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 geringer
als ein zulässiger Grenzwert ist.
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Mit
dem vorstehenden Aufbau ist es für die ECU 70 möglich,
den Einfluss des Gegendrucks des Sauerstoffsensors 42 auf
die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 leicht und genau auszuwerten.
- (5) Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erlangt die ECU 70 einen Referenzwert von zumindest einem
Parameter, der die Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 darstellt,
wenn sich sowohl der Sauerstoffsensor 42, als auch der DPF 416 in
einem Referenzzustand befinden und sich die Maschine 10 in
einer Kraftstoffabschaltdauer befindet. Die ECU 70 erlangt
auch einen gegenwärtigen Wert von dem zumindest einen Parameter,
wenn beide von dem Sauerstoffsensor 42 und dem DPF 416 in
einem gegenwärtigen Zustand sind und sich die Maschine 10 in
einer Kraftstoffabschaltdauer befindet. Dann vergleicht die ECU 70 den
gegenwärtigen Wert mit dem Referenzwert von dem zumindest
einen Parameter und setzt einen Startzeitpunkt für den
Reinigungsprozess des Sauerstoffsensors 42 auf der Basis der
Abweichung des gegenwärtigen Werts von dem Referenzwert.
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Mit
dem vorstehenden Aufbau ist es für die ECU 70 möglich,
den Startzeitpunkt für den Reinigungsprozess geeigneter
festzusetzen.
- (6) Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden
die in den Schritten S21a und S22 von 7 bestimmten
Konvergenzwerte der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 in
dem EEPROM (oder in dem energiegesicherten RAM) gespeichert. Daher
kann die ECU 70 die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 in
anderen nachfolgenden Prozessen auf der Basis des Unterschieds zwischen den
Konvergenzwerten korrigieren.
- (7) Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der
Sauerstoffsensor 42 ein Sensorelement 421 zum
Abfühlen der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, die äußeren
und inneren Abdeckungen 427 und 428, die das Sensorelement 421 abdecken,
und die Ventilationsöffnungen 427a, 427b, 428a und 428b,
die durch die äußere und die innere Abdeckung 427 und 428 ausgeformt
sind, um das Abgas zu dem Sensorelement 421 einzuführen.
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Mit
dem vorstehenden Aufbau sind beide von der Ansprechgeschwindigkeit
des Sauerstoffsensors 42 und dem Konvergenzwert der Ausgabe
des Sauerstoffsensors 42 in großem Maße
abhängig von dem Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42,
genauer gesagt, von dem Betrag der Ablagerungen, die sich an dem
Sauerstoffsensor 42 ausgebildet haben. Deshalb ist es für
die ECU 70 möglich, den Verschlechterungsgrad
des Sauerstoffsensors 42 auf der Basis der Ansprechgeschwindigkeit
des Sauerstoffsensors 42 und des Konvergenzwerts der Ausgabe
des Sauerstoffsensors 42 exakt zu schätzen.
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Während
das vorstehende spezielle Ausführungsbeispiel der Erfindung
gezeigt und beschrieben wurde, wird es von Fachleuten verstanden
werden, dass verschiedene Abwandlungen, Änderungen und Verbesserungen
gemacht werden können, ohne von dem Wesen der Erfindung
abzuweichen. Beispielsweise können bei dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel der Erfindung die folgenden Abwandlungen vorgenommen
werden.
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Abwandlung 1
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Der
Reinigungsprozess für den Sauerstoffsensor 42 bei
Schritt S34 von 8 kann einmal für jede
Zeit durchgeführt werden, bei der der Regenerationsprozess
für den DPF 416 bei Schritt S24 von 7 durchgeführt
wird. Mit diesem Aufbau können beide von dem Reinigungsprozess
und dem Regenerationsprozess gleichzeitig durchgeführt
werden, wodurch die durch den Regenerationsprozess erzeugte Wärme
effektiv genutzt wird.
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Abwandlung 2
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Die
Menge von Ablagerungen (beispielsweise Schlamm), die in dem DPF 416 ausgebildet
sind, nehmen mit der Zeit zu, wie es durch die durchgezogene Linie
L13 in 12 angezeigt ist, wodurch der Gegendruck
des Sauerstoffsensors 42 erhöht wird. Deshalb
kann die ECU 70 ferner eine Einrichtung zum Angeben der Änderung über
die Zeit bei dem Betrag von Ablagerungen, die in dem DPF 416 ausgebildet
sind (beispielsweise ein durch Experimente vorbestimmtes Kennfeld)
aufweisen, so dass die ECU 70 die vorstehend beschriebenen
Prozesse, wie beispielsweise den Reinigungsprozess für
den Sauerstoffsensor 42, geeigneter steuern kann.
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Abwandlung 3
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Die
ECU 70 kann aufgebaut sein, um: 1) den Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 unmittelbar nach
einem Durchführen des Regenerationsprozesses für
den DPF 416 zu identifizieren; 2) den Änderungsbetrag
des Konvergenzwerts der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42,
der durch den identifizierten Gegendruck hervorgerufen wird, zu
bestimmen; und 3) den gegenwärtigen Abweichungsgrad des
Sauerstoffsensors 42 auf der Basis des Unterschieds zwischen
dem gegenwärtigen Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 und
dem bestimmten Änderungsbetrag zu bestimmen.
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Die
ECU 70 kann auch aufgebaut sein, um: 1) den Verschlechterungsgrad
des Sauerstoffsensors 42 unmittelbar nach einem Durchführen
des Reinigungsprozesses für den Sauerstoffsensor 42 zu identifizieren;
2) den Änderungsbetrag des Konvergenzwerts der Ausgabe
des Sauerstoffsensors 42 zu bestimmen, der durch den identifizierten
Verschlechterungsgrad hervorgerufen wird; 3) den gegenwärtigen
Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 auf der Basis des Unterschieds
zwischen dem gegenwärtigen Konvergenzwert der Ausgabe des
Sauerstoffsensors 42 und dem bestimmten Änderungsbetrag zu
bestimmen.
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Mit
dem vorstehenden Aufbau kann die ECU 70 den gegenwärtigen
Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42 (oder den
Betrag von Ablagerungen, die gegenwärtig in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet
sind) und den gegenwärtigen Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 (oder
die Menge von PM, die gegenwärtig in dem DPF 416 gesammelt sind)
leichter und exakt bestimmen.
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Abwandlung 4
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Die
ECU 70 kann auch als ein Informationserlangungsgerät
zum Erlangen einer Information hinsichtlich des Abgassystems der
Maschine 10 funktionieren. Genauer gesagt kann die ECU 70 aufgebaut sein,
um: 1) zumindest einen Parameter, der die Ausgabeeigenschaften des
Sauerstoffsensors 42 darstellt, während einer
Kraftstoffabschaltdauer der Maschine 10 zu erlangen; und
2) die gegenwärtige Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 auf
der Basis des zumindest einen erlangten Parameters auszuwerten.
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Die 13A und 13B stellen
die Auswertung der Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 durch
die ECU 70 dar, wobei diese Figuren jeweils den 9A und 9B entsprechen.
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In 13A gibt die gestrichelte Linie Lt11 ein erstes
Kriterium zum Auswerten der Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 an.
Genauer gesagt, wenn der Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 kleiner
als das erste Kriterium ist, bewertet (oder diagnostiziert) die
ECU 70 die Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 als
anormal. Daher wird mit der Lerninformation Lila und L22b die Leistungsfähigkeit
des Sauerstoffsensors 42 als normal bewertet; mit der Lerninformation
L11c wird sie als anormal bewertet.
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In 13B gibt die gestrichelte Linie Lt12 ein zweites
Kriterium zum Auswerten der Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 an.
Genauer gesagt, wenn die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 in
dem Ansprechgeschwindigkeitsbestimmungsintervall R1 über
das zweite Kriterium hinausgeht, bewertet (oder diagnostiziert)
die ECU 70 die Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 als
anormal. Somit wird mit dem Lernwert Lila die Leistungsfähigkeit
des Sauerstoffsensors 42 als normal gewertet; mit dem Lernwert
L11b wird sie als anormal bewertet.
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Darüber
hinaus, um die Genauigkeit der Bewertung sicherzustellen, kann die
ECU 70 ferner aufgebaut sein, um vor einem Durchführen
der Bewertung die für die Bewertung verwendete Lerninformation
zu korrigieren, indem sie von dieser den Einfluss des Gegendrucks
des Sauerstoffsensors 42 entfernt.
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Außerdem,
wenn die Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 42 als
anormal bewertet wird, kann die ECU 70 ferner einen vorbestimmten
Warnprozess durchführen, wie beispielsweise ein Einschalten
einer Warnlampe.
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Abwandlung 5
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Als
ein Informationserlangungsgerät zum Erlangen einer Information
bezüglich des Abgassystems der Maschine 10 kann
die ECU 70 auch aufgebaut sein, um: 1) zumindest einen
Parameter, der die Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 darstellt,
während einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine 10 zu
erlangen; 2) den Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 auf
der Basis von dem zumindest einen erlangten Parameter zu erfassen;
und 3) einen Parameter zu schätzen, der eine vordefinierte Beziehung
mit dem Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 hat, und zwar
auf der Basis des erfassten Gegendrucks. Der geschätzte
Parameter kann beispielsweise die in dem DPF 416 gesammelte
Menge von PM sein.
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Abwandlung 6
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Als
ein Steuergerät zum Steuern des Abgassystems der Maschine 10 kann
die ECU 70 auch aufgebaut sein, um: 1) sowohl den Reinigungsprozess des
Sauerstoffsensors 42, als auch den Regenerationsprozess
des DPF 416 zu steuern, damit diese gleichzeitig durchgeführt
werden; 2) den Konvergenzwert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 unmittelbar
nach einem Beenden von beiden von dem Reinigungsprozess des Sauerstoffsensors 42 und
der Regeneration des DPF 416 zu erlangen (oder zu bestimmen);
und 3) einen Fehlfunktionszustand des Abgassystems zu diagnostizieren,
wenn der erlangte Konvergenzwert außerhalb eines vorbestimmten
zulässigen Bereichs ist.
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Wie
es vorherig beschrieben ist, hängt der Ausgabefehler des
Sauerstoffsensors 42 von sowohl dem Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 (oder dem
in dem DPF 416 gesammelten Betrag an PM) und dem Verschlechterungsgrad
des Sauerstoffsensors 42 (oder der in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildeten
Menge von Ablagerungen) ab. Ferner kann die ECU 70 sowohl
den Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 als auch den Verschlechterungsgrad
des Sauerstoffsensors 42 bei einer Normalbedingung des Abgassystems
schätzen und zu einer Zeit unmittelbar nach einer Beendigung
von sowohl den Prozessen eines Reinigens des Sauerstoffsensors 42 und eines
Regenerierens des DPF 416. Daher kann basierend auf dem
geschätzten Gegendruck und Verschlechterungsgrad die ECU 70 einen
Referenzkonvergenzwert schätzen, welchen die Ausgabe des Sauerstoffsensors 42 im
Normalzustand des Abgassystems aufweist.
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Daher
kann die ECU 70 bestimmen, ob die Abweichung des erlangten
Konvergenzwerts von dem Referenzkonvergenzwert innerhalb eines zulässigen
Bereichs liegt (anders gesagt, ob der erlangte Konvergenzwert innerhalb
des vorbestimmten zulässigen Bereichs liegt), und diagnostizieren,
dass das Abgassystem in einem Fehlfunktionszustand ist, wenn sie
nicht darin liegt.
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Abwandlung 7
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Der
Sauerstoffsensor 42 kann auch durch andere Verfahren gereinigt
werden. Beispielsweise kann der Sauerstoffsensor 42 nur
mittels einer bestimmten Heizeinrichtung erhitzt werden, wodurch die
in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildeten Ablagerungen weggebrannt
werden.
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Andernfalls,
wie es in 14 gezeigt ist, kann eine Additiveinspritzeinrichtung 42a an
dem Abgasrohr 40 stromaufwärts des Sauerstoffsensors 42 montiert
sein, um ein Additiv in das Abgasrohr 40 einzuspritzen.
Das Additiv, welches beispielsweise eine Harnstofflösung
sein kann, wird mit den Ablagerungen reagieren, die in dem Sauerstoffsensor 42 ausgebildet
sind, wodurch die Ablagerungen aus dem Sauerstoffsensor 42 entfernt
werden. Darüber hinaus, wie es mit einer gestrichelten
Linie in 14 dargestellt ist, kann die
Additiveinspritzeinrichtung 42a wünschenswerter
Weise an dem Abgasrohr 40 montiert werden, wobei deren
Einspritzrichtung zu dem Sauerstoffsensor 42 hin orientiert
ist.
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Abwandlung 8
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Bei
dem vorherigen Ausführungsbeispiel führt die ECU 70 den
Prozess eines Lernens der Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors 42 während
einer Kraftstoffabschaltdauer bei einem Verzögerungsbetrieb
der Maschine 10 durch. Jedoch kann die ECU 70 den
Lernprozess auch während einer Kraftstoffabschaltdauer
bei jedem anderen Betrieb, beispielsweise einem Startbetrieb, der
Maschine 10 durchführen.
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Abwandlung 9
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Die
ECU 70 kann auch andere Prozesse als ein Steuern von beiden
Prozessen eines Reinigens des Sauerstoffsensors 42 und
eines Regenerierens des DPF 416 durchführen, und
zwar auf der Basis von zumindest einem Parameter, der die Ausgabeeigenschaften
des Sauerstoffsensors 42 während einer Kraftstoffabschaltdauer
der Maschine 10 darstellt. Diese Prozesse können
beispielsweise ein Steuern des Schalldämpfers 45 und
ein Erfassen der Temperatur und/oder des Drucks des Abgases an jeder
Stelle in dem Abgasrohr 40 umfassen.
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Abwandlung 10
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Wie
es in 15 gezeigt ist, kann der Sauerstoffsensor 42 auch
stromabwärts des DPF 416 in dem Abgasrohr 40 angeordnet
sein. In diesem Fall kann ein Temperatursensor 43 auch
in der Nähe des Sauerstoffsensors 42 angeordnet
sein, um die Temperatur des Abgases um den Sauerstoffsensor 42 herum
abzufühlen.
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Ohne
dass der DPF 416 stromabwärts des Sauerstoffsensors 42 angeordnet
ist, ist der Gegendruck des Sauerstoffsensors 42 beinahe
konstant; anders gesagt ist die Veränderung des Gegendrucks des
Sauerstoffsensors 42 auf einen sehr kleinen Bereich begrenzt.
Deshalb hängt der Ausgabefehler des Sauerstoffsensors 42 beinahe
nur von dem Verschlechterungsgrad des Sauerstoffsensors 42 ab.
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Infolgedessen
ist es für die ECU 70 möglich, den Ausgabefehler
des Sauerstoffsensors 42 als die Abweichung eines gegenwärtigen
Konvergenzwerts von einem Referenzkonvergenzwert der Ausgabe des
Sauerstoffsensors 42 zu bestimmen und den Verschlechterungsgrad
des Sauerstoffsensors 42 auf der Basis der bestimmten Abweichung
zu erfassen.
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Abwandlung 11
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Die
vorliegende Erfindung kann auch bei Maschinen jeglicher Art angewandt
werden, beispielsweise einer Fremdzündungsbenzinmaschine
und einer Rotationskolbenmaschine.
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Abwandlung 12
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Bei
dem vorherigen Ausführungsbeispiel führt die ECU 70 verschiedene
Prozesse aus, indem sie sich auf verschiedene Programme (Software) stützt;
anders gesagt werden die Einrichtungen zum Durchführen
der verschiedenen Prozesse durch die verschiedenen Programme ausgebildet.
Jedoch können diese Einrichtungen auch durch verschiedene bestimmte
Schaltkreise (Hardware) ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist
ein Steuergerät zum Steuern eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine
vorgesehen. Das Abgassystem hat: einen Abgasdurchgang, durch den
ein Abgas aus der Maschine strömt; einen Sauerstoffsensor,
der in dem Abgasdurchgang vorgesehen ist, um eine Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas abzufühlen; und einen regenerierbaren Filter,
der in dem Abgasdurchgang stromabwärts des Sauerstoffsensors
angeordnet ist, um das Abgas zu reinigen. Das Steuergerät
hat: eine Erlangungseinrichtung zum Erlangen von zumindest einem
Parameter während einer Kraftstoffabschaltdauer der Maschine,
wobei der zumindest eine Parameter Ausgabeeigenschaften des Sauerstoffsensors darstellt;
und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Zeitpunkts zum
Starten eines Prozesses eines Regenerierens des Filters basierend
auf dem zumindest einen durch die Erlangungseinrichtung erlangten
Parameters.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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