DE102010031073B4

DE102010031073B4 - Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration

Info

Publication number: DE102010031073B4
Application number: DE102010031073.5A
Authority: DE
Inventors: Akira Umehara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: US8240188B2; JP4816773B2; DE102010031073A1; US20110011153A1; JP2011021563A

Abstract

Ansprecherfassungsvorrichtung für einen Sensor zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, die Folgendes aufweist: eine Einlassluftmengenmesseinrichtung (4), die an einem Einlassrohr (2) eines Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um eine Einlassluftmenge zu messen, die in den Diesel-Verbrennungsmotor eingeleitet wird; eine Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zum Ändern der Einlassluftmenge des Diesel-Verbrennungsmotors; eine Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) zum Abschätzen einer Abgaskomponentenkonzentration nach der Verbrennung in dem Diesel-Verbrennungsmotor zumindest auf der Grundlage der gemessenen Einlassluftmenge und einer Kraftstoffeinspritzmenge, die eingespritzt und zu dem Diesel-Verbrennungsmotor geliefert wird; einen Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10), der an einem Abgasrohr (3) des Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um eine aktuelle Abgaskomponentenkonzentration des Diesel-Verbrennungsmotors zu erfassen; und eine Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) zum Erfassen des Ansprechverhaltens des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) durch ein Vergleichen der Abgaskomponentenkonzentration, die durch die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) abgeschätzt wird, und der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) erfasst wird, wenn die Einlassluftmenge durch die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zwangsweise geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) die Einlassluftmenge schrittweise mit der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) derart ändert, dass die Änderung der Einlassluftmenge gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge wird, wobei die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) allmählich die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) steuert, bis die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) einen vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt, und bestätigt, ob eine Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor zu einem Zeitpunkt auftritt, bevor die Einlassluftmenge durch die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) schrittweise geändert wird, ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ansprecherfassungsvorrichtung, die das Ansprechverhalten eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, der eine Komponentenkonzentration eines Dieselverbrennungsmotors erfasst, ermittelt, um eine Verschlechterung des Sensors für die Ermittlung der Konzentration der Abgaskomponenten zu bestimmen.
Es ist eine im Patentdokument 1 ( JP 2007-309 103 A ) beschriebene Vorrichtung als eine Vorrichtung bekannt, die eine Verschlechterungsbestimmung eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration wie beispielsweise ein Sauerstoffkonzentrationssensor, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, ausführt.
Die in dem Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung führt eine Kraftstoffabschaltung zum Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor aus, um die Verschlechterungsbestimmung eines Ansprechverhaltens des Sauerstoffkonzentrationssensors auszuführen. Die Vorrichtung berechnet einen Referenzabschätzwert NG des Sensorausgabesignals, der für die Verschlechterungsbestimmung verwendet wird, indem eine elektrische Abgabespannung des Sauerstoffkonzentrationssensors zu dem Zeitpunkt, bei dem die Abgabespannung ausgehend von einer Abgabespannung, die beim Starten des Kraftstoffabschaltvorgangs vorliegt, um eine vorbestimmte elektrische Spannung abnimmt, verwendet wird. Es wird bestimmt, dass der Sauerstoffkonzentrationssensor sich verschlechtert hat, wenn das aktuell erfasste Abgabesignal des Sauerstoffkonzentrationssensors ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzeigt, das fetter als der Referenzabschätzwert NG des Sensorabgabesignals ist.
Wie dies vorstehend erwähnt ist, wird zum Zwecke der Verschlechterungsbestimmung des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration in einem Benzin-Verbrennungsmotor die Kraftstoffabschaltung ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge schrittweise zu ändern. Ob das Ansprechverhalten des Sauerstoffkonzentrationssensors gut oder schlecht ist, wird auf der Grundlage der zu diesem Zeitpunkt auftretenden Änderung des Abgabesignals des Sauerstoffkonzentrationssensors diagnostiziert.
Jedoch ist es nicht erwünscht, eine Ansprechdiagnose eines Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration wie beispielsweise ein Sauerstoffkonzentrationssensors eines Dieselverbrennungsmotors durch ein Verfahren auszuführen, das ähnlich dem Verfahren bei dem Benzinverbrennungsmotor ist. Dies ist so, weil eine Drehzahlschwankung oder eine Momentänderung bei dem Diesel-Verbrennungsmotor unmittelbar dann auftritt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Diesel-Verbrennungsmotor schrittweise geändert wird.
Um ein derartiges Problem zu lösen, kann anders als bei dem Benzin-Verbrennungsmotor eine Einlassluftmenge des Diesel-Verbrennungsmotors geändert werden, und das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration des Diesel-Verbrennungsmotors kann aus der Änderung des Abgabesignals des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, die sich zu diesem Zeitpunkt ergibt, erfasst werden.
Wenn jedoch ein Einlassaktuator wie beispielsweise ein Drosselventil oder ein EGR-Ventil als eine Einrichtung zum Ändern der Einlassluftmenge des Diesel-Verbrennungsmotors verwendet wird, ergibt sich eine Möglichkeit dahingehend, dass die Ansprechzeit, die erforderlich ist, damit die Änderung der Einlassluftmenge bewirkt wird, aufgrund einer Variation zwischen den einzelnen Einlassaktuatoren oder aufgrund einer Älterungsverschlechterung des Einlassaktuators variiert.
Eine Änderung in der Ansprechzeit, die erforderlich ist, um die Änderung der Einlassluftmenge mit dem Einlassaktuator zu bewirken, beeinflusst die Geschwindigkeit eines Auftretens der Änderung einer Abgaskomponente. Daher ist es selbst dann, wenn eine Verringerung des Ansprechverhaltens des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration erfasst wird, ziemlich schwierig, zu unterscheiden, ob die Ursache der Verringerung die Änderung der Ansprechzeit des Einlassaktuators ist oder eben die Verringerung des Ansprechverhaltens des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration.
Die EP 2 163 753 A1 offenbart eine Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. In dieser Ansprecherfassungsvorrichtung wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Basis einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Einlassluftmenge berechnet und eine Anormalität eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der Basis des berechneten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines erfassten Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei Änderung der Betriebsbedingung eines Verbrennungsmotors bestimmt.
Die JP H10-196 437 A offenbart eine Diagnose für eine Einlassluftmengenmesseinrichtung, die auf dem Ansprechverhalten eines Abgassensors beruht.
Die DE 199 36 355 A1 offenbart eine Funktionsüberwachung einer Lambda-Sonde, bei der in einem Diagnosezeitraum ein Messsignal der Lambda-Sonde erfasst wird, anhand eines Modells ein Sollsignal der Lambda-Sonde ermittelt wird und ein Verhältnis des Messsignals zum Sollsignal einen Kontrollwert liefert und der Kontrollwert mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird.
Die DE 10 2008 001 388 A offenbart eine Sensorinformationserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Information eines Zielsensors für einen Sauerstoffkonzentrationssensor, der in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und ein Ausgabesignal gemäss einer Änderung einer Sauerstoffkonzentration in der Abgaspassage ändert. Die Sensorinformationserfassungsvorrichtung nutz ein Programm zum Ermitteln eines Ausgabesignals des Sauerstoffkonzentrationssensors, wenn eine bestimmte Durchführungsbedingung erfüllt ist, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration zu schaffen, die dazu in der Lage ist, das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration genau zu erfassen durch ein zwangsweise erfolgendes Ändern einer Einlassluftmenge in einem Diesel-Verbrennungsmotor.
Diese Aufgabe ist durch eine Ansprecherfassungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine alternative Ansprecherfassungsvorrichtung ist in Anspruch 4 aufgezeigt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors für die Ermittlung einer Abgaskomponentenkonzentration hat einen Einlassluftmengenmessabschnitt, einen Einlassluftmengenänderungsabschnitt, einen Abgaskomponentenkonzentrations-Abschätzabschnitt, einen Sensor für die Ermittlung einer Abgaskomponentenkonzentration und einen Ansprecherfassungsabschnitt.
Der Einlassluftmengenmessabschnitt ist an einem Einlassrohr eines Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen und misst eine Einlassluftmenge, die in den Diesel-Verbrennungsmotor eingeleitet wird.
Der Einlassluftmengenänderungsabschnitt ändert die Einlassluftmenge des Diesel-Verbrennungsmotors.
Der Abgaskomponentenkonzentrations-Abschätzabschnitt schätzt eine Komponentenkonzentration des Abgases nach der Verbrennung in dem Diesel-Verbrennungsmotor zumindest auf der Grundlage der gemessenen aktuellen Einlassluftmenge und einer Kraftstoffeinspritzmenge, die in den Diesel-Verbrennungsmotor eingespritzt und zu ihm geliefert wird.
Der Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration ist an einem Abgasrohr des Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen und erfasst eine aktuelle Komponentenkonzentration des Abgases des Diesel-Verbrennungsmotors.
Der Ansprecherfassungsabschnitt erfasst das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration durch einen Vergleich der Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Abgaskomponentenkonzentrations-Abschätzabschnitt abgeschätzt wird, und der aktuellen (eigentlichen) Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration dann erfasst wird, wenn zwangsweise die Einlassluftmenge mit dem Einlassluftmengenänderungsabschnitt geändert wird.
Die Ansprecherfassungsvorrichtung misst die aktuelle Einlassluftmenge mit dem Einlassluftmengenmessabschnitt dann, wenn die Einlassluftmenge zwangsweise mit dem Einlassluftmengenänderungsabschnitt geändert wird. Dann schätzt die Ansprecherfassungsvorrichtung die Abgaskomponentenkonzentration nach der Verbrennung in dem Diesel-Verbrennungsmotor auf der Grundlage der gemessenen aktuellen Einlassluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge des Diesel-Verbrennungsmotors ab. Die geschätzte Abgaskomponentenkonzentration wird mit der aktuellen (eigentlichen) Abgaskomponentenkonzentration, die mit dem Sensor zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration erfasst worden ist, verglichen. Somit wird das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration erfasst. In dieser Weise wird die Abgaskomponentenkonzentration auf der Grundlage der aktuellen Einlassluftmenge abgeschätzt. Daher wird selbst dann, wenn sich eine Ansprechzeit zum Bewirken einer Änderung der Einlassluftmenge mit dem Einlassluftmengenänderungsabschnitt ändert, die Änderung der Ansprechzeit nicht den Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration beeinflussen. Demgemäß kann das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
Der Ansprecherfassungsabschnitt erfasst das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, während der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf ist. Dies ist so, weil selbst dann, wenn die schrittweise Änderung der Einlassluftmenge geschieht, ein Einfluss der schrittweisen Änderung auf das Fahrzeugverhalten bis zu einem Minimum während des Leerlaufs unterdrückt werden kann. Das heißt, wenn ein Getriebe des Fahrzeugs ein manuelles Getriebe ist, wird eine Kupplung außer Eingriff gebracht (ausgerückt), wenn der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. Wenn das Getriebe des Fahrzeugs ein Automatikgetriebe ist, wird zumindest die Überbrückung (lock-up) aufgehoben, wenn der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. In derartigen Zuständen ist zumindest der Diesel-Verbrennungsmotor nicht mit einer Antriebswelle mechanisch verbunden. Demgemäß kann selbst dann, wenn eine Schwankung der Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors durch die schrittweise erfolgende Änderung der Einlassluftmenge bewirkt wird, ein Einfluss der Schwankung auf das Fahrzeugverhalten verhindert werden und zwar unabhängig von der Art des Getriebes.
Der Abgaskomponentenkonzentrationsschätzabschnitt berechnet zumindest einen Abschätzwert aus einem normalen Abschnittswert, der einer Charakteristik des Abgaskomponentenkonzentrationssensors mit einem normalen Ansprechverhalten folgt, und/oder einem Verschlechterungsabschätzwert, der einer Charakteristik eines Abgaskomponentenkonzentrationssensors mit einem verschlechterten Ansprechverhalten folgt, als den Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration. Dies ist so, weil der Verschlechterungsgrad des Ansprechverhaltens des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration durch die Verwendung von irgendeinem Abschätzwert aus dem normalen Abschätzwert, der der normalen Charakteristik folgt, und dem Verschlechterungsabschätzwert, der der Charakteristik mit dem verschlechterten Ansprechverhalten folgt, erfasst werden kann. Darüber hinaus können beispielsweise beide Abschätzwerte berechnet werden und indem ein Verhältnis zwischen Differenzen zwischen dem aktuellen Erfassungswert der Abgaskonzentration und den beiden Abschätzwerten berechnet wird, kann das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration mit einer höheren Genauigkeit erfasst werden.
Die Ansprechzeit des Verschlechterungsabschätzwertes, der der Charakteristik des Abgaskomponentenkonzentrationssensors mit dem verschlechterten Ansprechverhalten folgt, wird verlängert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases abnimmt, im Vergleich zu dem normalen Abschätzwert, der der Charakteristik des Abgaskomponentenkonzentrationssensors mit dem normalen Ansprechverhalten folgt. Dies ist so, weil der Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration eine derartige Charakteristik zeigt, wenn das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration sich verschlechtert.
Die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung berechnet die Abgaskomponentenkonzentration an einer Position eines Zylinders des Diesel-Verbrennungsmotors zuerst und berechnet dann den Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration, der mit der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration zu vergleichen ist, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor erfasst wird, im Hinblick auf eine Verzögerung, die sich ergibt bis die Abgaskomponentenkonzentration, die als die Konzentration an der Position des Zylinders berechnet wird, die mit dem Abgaskomponentenkonzentrationssensor erfasst wird.
Die Zeitspanne, die das Abgas benötigt, bis es nach der Verbrennung des Kraftstoffs, der in dem Zylinder des Diesel-Verbrennungsmotor eingespritzt wird, den Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, der in dem Abgasrohr vorgesehen ist, erreicht, ändert sich mit einer Einbauposition des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases und dergleichen. Daher kann die Genauigkeit des Abschätzwertes der Abgaskomponentenkonzentration weiter erhöht werden, indem die Verzögerung bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Abgas aus dem Zylinder den Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration erreicht, berücksichtigt wird und erfasst wird, wie dies bei dem vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Fall ist.
Der Abgaskomponentenkonzentrationsschätzabschnitt weist eine Tabelle auf, in der zuvor eine Beziehung zwischen der Abgaskomponentenkonzentration und zumindest der Einlassluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge gespeichert worden ist. Der Abgaskomponentenkonzentrationsschätzabschnitt schätzt die Abgaskomponentenkonzentration unter Verwendung der Tabelle.
Obwohl der Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration berechnet werden kann, indem die Einlassluftmenge und die Kraftstoffeinspritzmenge in eine vorbestimmte Berechnungsformel eingesetzt werden, kann der Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration noch leichter berechnet werden, indem die vorstehend beschriebene Tabelle verwendet wird.
Der Ansprecherfassungsabschnitt ändert die Einlassluftmenge schrittweise mit dem Einlassluftmengenänderungsabschnitt derart, dass die Änderung der Einlassluftmenge gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge wird. Wenn die Einlassluftmenge in dieser Weise schrittweise geändert wird, ändert sich der Erfassungswert des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration hauptsächlich gemäß der Einlassluftmenge. Demgemäß ist selbst dann, wenn der Erfassungswert des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration sich aufgrund anderer Ursachen ändert, der Einfluss der anderen Ursachen gering und im Wesentlichen vernachlässigbar. Daher können die Fehlerursachen eliminiert werden und die Genauigkeit des Erfassens des Ansprechverhaltens des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration kann verbessert werden.
Die Ansprecherfassungsvorrichtung hat des Weiteren einen Einspritzmengensteuerabschnitt zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge in derartiger Weise, dass die Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors konstant bleibt vor und nach der Änderung der Einlassluftmenge, wenn die Einlassluftmenge mit dem Einlassluftmengenänderungsabschnitt schrittweise geändert wird. Durch das Ausführen einer derartigen Kraftstoffeinspritzmengensteuerung kann die Drehzahlschwankung des Diesel-Verbrennungsmotors trotz der schrittweise erfolgenden Änderung der Einlassluftmenge unterdrückt werden.
Der Ansprecherfassungsabschnitt steuert allmählich den Einlassluftmengenänderungsabschnitt, bis der Einlassluftmengenänderungsabschnitt einen vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt, und bestätigt, ob eine Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor zu einem Zeitpunkt auftritt, bevor die Einlassluftmenge durch den Einlassluftmengenänderungsabschnitt schrittweise geändert wird. Wenn bestätigt wird, dass die Anormalität nicht auftritt, verwendet der Ansprecherfassungsabschnitt den Einstellzustand als einen Anfangszustand oder einen Endzustand des Einlassluftmengenänderungsabschnittes zu dem Zeitpunkt, bei dem die Einlassluftmenge schrittweise geändert wird.
Wenn die Einlassluftmenge schrittweise erhöht wird, wird die Einlassluftmenge aus dem Anfangszustand heraus schrittweise erhöht, bei dem die Einlassluftmenge auf ein Minimum in einem Bereich verringert ist, bei dem der Diesel-Verbrennungsmotor den Betriebszustand beibehalten kann. Wenn die Einlassluftmenge schrittweise verringert wird, wird die Einlassluftmenge schrittweise bis zu dem Endzustand verringert, bei dem die Einlassluftmenge bis zu dem Minimum in dem Bereich verringert ist, bei dem der Diesel-Verbrennungsmotor den Betriebszustand beibehalten kann. Somit kann ein übermäßiges Erhöhen der Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors, das die schrittweise Änderung der Einlassluftmenge begleitet, verhindert werden. Jedoch nimmt in dem Zustand, bei dem die Einlassluftmenge bis auf das Minimum verringert worden ist, die Kraftstoffmenge, die in dem Zylinder verbrannt werden kann, ab, und die Verbrennungszeit des Kraftstoffs verzögert sich. Demgemäß kann im Verbrennungsmotor passieren, dass eine Fehlzündung bewirkt wird. Daher wird in einem derartigen Zustand vorhergesagt, dass eine Anormalität wie beispielsweise eine Fehlzündung in dem Diesel-Verbrennungsmotor selbst durch einen geringfügigen Fehler in der Einlassluftmenge bewirkt werden kann. Daher wird vorzugsweise bestätigt, ob die Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor auftritt, wenn der Einlassluftmengenänderungsabschnitt zu dem vorbestimmten Einstellzustand gesteuert wird, bevor die Einlassluftmenge schrittweise mit dem Einlassluftmengenänderungsabschnitt geändert wird, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Die Ansprecherfassungsvorrichtung hat des Weiteren einen Einspritzmengensteuerabschnitt zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge in derartiger Weise, dass die Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors konstant bleibt unabhängig von einer Abnahme der Einlassluftmenge, wenn der Einlassluftmengenänderungsabschnitt allmählich so gesteuert wird, bis der Einlassluftmengenänderungsabschnitt den vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt. Somit kann die Drehzahlschwankung des Diesel-Verbrennungsmotors auf das Minimum selbst dann unterdrückt werden, wenn die Einlassluftmenge abnimmt.
Der Ansprecherfassungsabschnitt bestimmt, dass die Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor aufgetreten ist, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge bis zu einer vorbestimmten Einspritzmenge oder darüber hinaus zunimmt, oder wenn die aktuelle Einlassluftmenge bis zu einer vorbestimmten Luftmenge oder darunter abnimmt, wenn der Einlassluftmengenänderungsabschnitt allmählich gesteuert wird, bis der Einlassluftmengenänderungsabschnitt den vorbestimmten Einstellzustand erreicht hat. Dies ist so, weil das Beibehalten der Drehzahl des Dieselverbrennungsmotors dann schwierig werden kann, wenn irgendeine der vorstehend beschriebenen Bedingungen erfasst worden ist.
Der Ansprecherfassungsabschnitt steuert allmählich den Einlassluftmengenänderungsabschnitt steuert, bis der Einlassluftmengenänderungsabschnitt einen vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt, bevor die Einlassluftmenge schrittweise durch den Einlassluftmengenänderungsabschnitt geändert wird. Wenn die aktuelle Einlassluftmenge bis zu einer vorbestimmten Luftmenge oder darunter abnimmt oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge bis zu einer vorbestimmten Einspritzmenge oder darüber zunimmt während der allmählich erfolgenden Steuerung, ändert der Ansprecherfassungsabschnitt den Einstellzustand auf der Grundlage eines Zustandes des Einlassluftmengenänderungsabschnittes, der zu diesem Zeitpunkt vorliegt.
Somit kann beispielsweise selbst dann, wenn die eingestellte Einlassluftmenge einen Fehler aufgrund einer Variation zwischen den einzelnen Einlassluftänderungsabschnitten aufweist, der Zustand des Einlassluftmengenänderungsabschnittes in dem Bereich, bei dem der Diesel-Verbrennungsmotor den Betriebszustand beibehalten kann, als der eingestellte Zustand verwendet werden, der als der Anfangszustand oder der Endzustand zu dem Zeitpunkt verwendet wird, bei dem die Einlassluftmenge schrittweise geändert wird.
Der Ansprecherfassungsabschnitt steuert des Weiteren den Einlassluftmengenänderungsabschnitt so, dass die Einlassluftmenge abnimmt, wenn die aktuelle Einlassluftmenge nicht bis zu der vorbestimmten Luftmenge oder darunter abnimmt oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht bis zu der vorbestimmten Einspritzmenge oder darüber zunimmt, selbst wenn der Einlassluftmengenänderungsabschnitt den Einstellzustand erreicht. Der Ansprecherfassungsabschnitt ändert den Einstellzustand auf der Grundlage des Zustandes des Einlassluftmengenänderungsabschnittes zu dem Zeitpunkt, bei dem die aktuelle Einlassluftmenge gleich wie oder geringer als die vorbestimmte Luftmenge wird oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge gleich wie oder größer als die vorbestimmte Einspritzmenge wird.
Es gibt außerdem einen Fall, bei dem der Fehler in der Einlassluftmenge aufgrund einer Variation zwischen den einzelnen Einlassluftmengenänderungsabschnitten und dergleichen die Einlassluftmenge erhöht. In einem derartigen Fall kann die Einlassluftmenge nicht gänzlich verringert werden, indem lediglich der Einlassluftmengenänderungsabschnitt auf den eingestellten Zustand gesteuert wird. Daher ist der vorstehend beschriebene Aspekt der vorliegenden Erfindung effektiv.
Der Abgaskomponentenkonzentrationsschätzabschnitt berechnet einen Kalibrierwert zum Kalibrieren des Schätzwertes der Abgaskomponentenkonzentration, wenn ein Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors konstant ist und eine Differenz zwischen dem Schätzwert der Abgaskomponentenkonzentration und der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor erfasst wird, auftritt.
Der Abgaskomponentenkonzentrationsschätzabschnitt führt die Berechnung des Kalibrierwertes des Schätzwertes der Abgaskomponentenkonzentration aus, bevor das Ansprechen des Abgaskomponentenkonzentrationssensors erfasst wird.
Somit kann selbst dann, wenn eine Abweichung zwischen dem Anschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration und der tatsächlichen (aktuellen) Abgaskomponentenkonzentration auftritt, die Abweichung aufgehoben werden. Daher kann das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, indem der Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration und die aktuelle Abgaskomponentenkonzentration verglichen werden.
Die Ansprecherfassungsvorrichtung hat des Weiteren einen Anormalitätserfassungsabschnitt zum Erfassen einer Anormalität in dem Einlassluftmengenmessabschnitt. Das Erfassen des Ansprechens des Abgaskomponentenkonzentrationssensors wird dann verhindert, wenn die Anormalität in dem Einlassluftmengenmessabschnitt durch den Anormalitätserfassungsabschnitt erfasst wird.
Beispielsweise kann, wenn der Einlassluftmengenmessabschnitt nicht normal arbeiten kann, der Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration nicht korrekt berechnet werden. Als ein Ergebnis davon kann das Ansprechverhalten des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration nicht korrekt erfasst werden. Daher ist es erwünscht, das Erfassen des Ansprechverhaltens des Sensors für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration dann nicht auszuführen, wenn die Anormalität des Einlassluftmengenmessabschnittes erfasst worden ist.
Der Anormalitätserfassungsabschnitt erfasst, dass in dem Einlassluftmengenmessabschnitt eine Anormalität vorliegt, wenn der Ansprecherfassungsabschnitt erfasst, dass der Abgaskomponentenkonzentrationssensor ein Ansprechverhalten hat, das schneller als ein vorbestimmtes Standardansprechen ist.
Der Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration kann das Ansprechverhalten nicht schneller anzeigen als ein Bereich des Ansprechverhaltens im Anfangszustand. Daher kann es sein, dass es hochgradig wahrscheinlich ist, dass eine Anormalität in dem Einlassluftmengenmessabschnitt aufgetreten ist, wenn erfasst wird, dass der Sensor für die Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration ein derart schnelles Ansprechverhalten hat.
Die Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels und die Verfahren zum Betreiben und die Funktion der zugehörigen Teile gehen aus der nachstehend detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen deutlich hervor, die sämtlich miteinander einen Teil der Offenbarung der Erfindung bilden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gesamtaufbaus einer Ansprecherfassungsvorrichtung und eines Sensors zum Ermitteln der Abgaskomponentenkonzentration gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Vorbereitungsprozesses für das Erfassen des Ansprechverhaltens des Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Ansprechverhaltenserfassungsprozesses des Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine Wellenformdarstellung des Betriebs der Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Vorbereitungsprozesses für das Erfassen des Ansprechverhaltens des Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration gemäß einem ersten abgewandelten Beispiel des Ausführungsbeispiels.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Ansprecherfassungsprozesses des Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration gemäß einem zweiten abgewandelten Beispiel des Ausführungsbeispiels.
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist eine Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors zur Ermittlung einer Abgaskomponentenkonzentration gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F-Sensor) als ein Sensor zur Ermittlung einer Abgaskomponentenkonzentration eines Diesel-Verbrennungsmotors angewendet, und eine Diagnose über das Ansprechverhalten wird ausgeführt, indem das Ansprechverhalten des A/F-Sensors erfasst wird.
In dem Diesel-Verbrennungsmotor aus 1 sind ein Einlassrohr 2, durch das Einlassluft tritt, und ein Abgasrohr 3, durch das von Zylindern eines Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors abgegebenes Abgas tritt, mit dem Hauptkörper 1 des Verbrennungsmotors verbunden.
Eine (nicht dargestellte) Luftreinigungseinrichtung ist an einem Ende des Einlassrohrs 2 vorgesehen. Ein Luftströmungsmesser 4, ein Kompressor 5 eines Turboladers und ein Drosselventil 6 sind in dem Einlassrohr 2 vorgesehen.
Der Luftströmungsmesser 4 erfasst eine Einlassluftmenge der Frischluft (die nachstehend auch als Einlassmenge Qa) bezeichnet ist), die in das Einlassrohr 2 durch die Luftreinigungseinrichtung strömt, und gibt ein Erfassungssignal zu einer ECU 20 aus. Die ECU 20 besteht aus einem digitalen Computer und hat einen im allgemeinen bekannten Aufbau wie beispielsweise einen ROM, einen RAM, eine CPU, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss, die miteinander durch einen oder mehrere bidirektionalen Bus/Busse verbunden sind. Die ECU 20 führt eine Diagnose über eine Verschlechterung eines A/F-Sensors 10 aus. Die ECU 20 kann die Betriebszustände des Diesel-Verbrennungsmotors wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge Qi und die Einspritzzeit steuern. Alternativ kann eine andere ECU den Diesel-Verbrennungsmotor steuern und eine 2-Wege-Kommunikation über erforderliche Informationen mit der ECU 20 ausführen.
Einspritzeinrichtungen 13 als Kraftstoffeinspritzventile sind an jeweiligen Zylindern des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors vorgesehen. Kraftstoff (Leichtöl) wird aus jeder Einspritzeinrichtung 13 in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders eingespritzt. Der Kraftstoff wird aus einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank gesaugt und durch eine Kraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagt. Dann wird der Kraftstoff zu den Einspritzeinrichtungen 13 über eine Common-Rail geliefert.
Eine Turbine 7 des Turboladers ist in dem Abgasrohr 13 vorgesehen, in das das Abgas, das in den Verbrennungskammern der jeweiligen Zylinder des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors erzeugt wird, abgegeben wird. Die Turbine 7 wird durch das Abgas gedreht und treibt den Kompressor 5, der mit der Turbine 7 verbunden ist, an, wodurch die Einlassluft aufgeladen wird.
Das Abgas wird zu der Umgebung über einen (nicht dargestellten) Schalldämpfer, der in einem Endabschnitt des Abgasrohrs 3 vorgesehen ist, über die Turbine 7 abgegeben. Ein Dieseloxidationskatalysator 8 (DOC) zum Reinigen von schädlichen Komponenten des Abgases, der A/F-Sensor 10 zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration des Abgases und ein Partikelfilter (DPF) sind in dem Abgasrohr 3 vorgesehen.
Ein Erfassungssignal des A/F-Sensors 10 wird verwendet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Verbrennung in den jeweiligen Zylindern des Diesel-Verbrennungsmotors zu steuern. Außerdem wird das Erfassungssignal verwendet, um das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 zu erfassen. Das Erfassungssignal wird zu der ECU 20 eingegeben. Der A/F-Sensor 10 kann stromaufwärtig des DOC 8 vorgesehen sein oder er kann stromabwärtig des DPF 9 vorgesehen sein. Der DPF 9 besteht aus einem porösen keramischen Körper wie beispielsweise Kordierit oder ein Siliziumcarbid. Das Abgas, das in den DPF 9 über einen Einlass des DPF 9 einströmt, durchdringt poröse Trennwände und strömt stromabwärtig über einen Auslass des DPF 9. Zu diesem Zeitpunkt werden in dem Abgas enthaltene Partikelstoffe (Partikulat) gesammelt und in dem DPF 9 im Laufe der Betriebszeit gespeichert. Ein Oxidationskatalysator, der ein Edelmetall wie beispielsweise Platin oder Paladium als Hauptbestandteil enthält, ist an einer Oberfläche eines Filterhauptkörpers des DPF 9 abgestützt. Der Oxidationskatalysator oxidiert, verbrennt und eliminiert die Abgaspartikelstoffe unter der Bedingung einer vorbestimmten Temperatur.
Ein Ende eines Abgasrezirkulationsrohrs 12 (das nachstehend als EGR-Rohr bezeichnet ist), das der Rezirkulation eines Teils des Abgases (EGR-Gas) zu einem Einlasssystem dient, ist mit dem Auslassrohr (Abgasrohr) 3 verbunden. Das andere Ende des EGR-Rohrs 12 ist mit dem Einlassrohr 2 verbunden. Ein EGR-Ventil 11 und ein (nicht dargestellter) EGR-Kühler sind in dem EGR-Rohr 12 vorgesehen. Der EGR-Kühler führt einen Wärmeaustausch zwischen dem EGR-Gas und einem Kühlmittel des Verbrennungsmotors aus, um die Temperatur des EGR-Gases zu verringern. Ein Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 wird gemäß einem Betriebszustand des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors gesteuert. Somit stellt das EGR-Ventil 11 eine EGR-Rate ein, die eine Rate des EGR-Gases ist, das in den Zylinder eingeleitet wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das vorstehend beschriebene EGR-Ventil 11 als ein Einlassaktuator verwendet, der die Einlassmenge Qa im nachstehend beschriebenen Ansprecherfassungsprozess des A/F-Sensors 10 schrittweise ändert. Der Einlassaktuator ist nicht auf das EGR-Ventil beschränkt. Beispielsweise kann in einem Fall, bei dem das Drosselventil 6 eine nicht verbundene Drossel ist, die nicht mit einem Gaspedal mechanisch verbunden ist und die ihren Öffnungsgrad frei steuern kann, dieses Drosselventil 6 als des Einlassaktuator angewendet werden. Alternativ kann ein Turbolader mit variabler Düse, der einen Aufladedruck P einstellen kann, indem er einen Flügelwinkel der Turbine 7 an der Abgasseite steuert, angewendet werden und kann als der Einlassaktuator verwendet werden. Dies ist so, weil die Einlassmenge Qa geändert werden kann, indem der Aufladedruck P geändert wird.
Signale von einem Gaspedalpositionssenor und einem Kurbelwinkelsensor (nicht dargestellt) werden zu der ECU eingegeben, die den Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors steuert. Die ECU berechnet eine Verbrennungsmotorlast auf der Grundlage des Abgabesignals des Gaspedalpositionssensors. Die ECU berechnet die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf der Grundlage eines Abgabeimpulses von dem Kurbelwinkelsensor. Die ECU erfasst den Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Last des Verbrennungsmotors und der Drehzahl des Verbrennungsmotors zusätzlich zu der vorstehend erwähnten Einlassmenge Qa und der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Die ECU steuert die Ventilöffnungszeit und eine Ventilöffnungsperiode (Dauer) der Einspritzeinrichtung 13 und steuert die EGR-Rate gemäß dem Betriebszustand.
Es gibt einen Fall, bei dem das Abtastansprechen (Erfassungsansprechverhalten) betreffend die Sauerstoffkonzentration des A/F-Sensors 10, der in dem Abgasrohr 3 vorgesehen ist, sich verringert aufgrund des Anheftens der Partikelstoffe an den A/F-Sensor 10, einer Alterungsverschlechterung eines Sensorelementes des A/F-Sensors 10 und dergleichen. Wenn das Abtastansprechen (Erfassungsansprechverhalten) des A/F-Sensors 10 sich in dieser Weise verringert, wird es schwierig, den Diesel-Verbrennungsmotor auf der Grundlage des Erfassungssignals des A/F-Sensors 10 geeignet zu steuern. Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Einlassmenge Qa der Frischluft schrittweise geändert durch die Anwendung des EGR-Ventils 11, wodurch der Erfassungswert (Abtastwert) des A/F-Sensors 10 sich zwangsweise ändert. Gleichzeitig wird die Sauerstoffkonzentration, die durch den A/F-Sensors zu erfassen ist, mit einem A/F-Sensorsabgabeabschätzabschnitt 21 der ECU 20 abgeschätzt. Ein A/F-Sensor-Verschlechterungsbestimmungsabschnitt 22 vergleicht den Abschätzwert der Sauerstoffkonzentration, die mit dem A/F-Sensor 10 zu erfassen ist, und den Erfassungswert, der tatsächlich (aktuell) durch den A/F-Sensors 10 erfasst wird. Somit wird das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 erfasst, und es wird bestimmt, ob sich das erfasste Ansprechverhalten verringert hat. Wenn sich das Ansprechverhalten verringert hat, führt ein Fehlerdiagnose/Failsafe-Ausführabschnitt 23 einen vorbestimmten Failsafe-Prozess aus.
Nachstehend ist der vorstehend erwähnte Ansprecherfassungsprozess des A/F-Sensors 10 auf der Grundlage der Flussdiagramme der 2 und 3 erläutert. Zunächst ist der Prozess zum Vorbereiten des Ansprecherfassens auf der Grundlage des Flussdiagramms von 2 erläutert.
Zuerst wird in Schritt S110 (mit S ist „Schritt” gemeint) bestimmt, ob der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Ansprecherfassungsprozess ausgeführt, während der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft, wie dies nachstehend erläutert ist. Somit wird selbst dann, wenn die Einlassmenge Qa der Frischluft in dem Ansprecherfassungsprozess schrittweise geändert wird, der Einfluss der schrittweisen Änderung auf das Fahrzeugverhalten auf ein Minimum unterdrückt. Wenn ein Getriebe des Fahrzeugs ein manuelles Getriebe ist, wird eine Kupplung außer Eingriff gebracht (ausgerückt), wenn der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. Wenn das Getriebe ein Automatikgetriebe ist, wird zumindest die Überbrückung (lock-up) aufgehoben, wenn der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. In derartigen Zuständen ist zumindest der Diesel-Verbrennungsmotor nicht mit einer Antriebswelle mechanisch verbunden. Daher kann selbst dann, wenn eine Schwankung bei der Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors durch das schrittweise erfolgende Ändern der Einlassmenge Qa bewirkt wird, ein Einfluss der Schwankung auf das Fahrzeugverhalten unterdrückt werden, und zwar unabhängig von der Art des Getriebes. In dem Vorbereitungsprozess des Ansprecherfassens (nachstehend detailliert beschrieben) wird bestätigt, ob der Diesel-Verbrennungsmotor arbeiten kann, ohne eine Anormalität wie beispielsweise eine Fehlzündung bei einem eingestellten Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 oder darüber zu bewirken. Der eingestellte Öffnungsgrad wird als ein Anfangsöffnungsgrad (oder Endöffnungsgrad) des EGR-Ventils 11 für den Zeitpunkt, bei dem das schrittweise erfolgende Ändern der Einlassmenge Qa in dem Ansprecherfassen bewirkt wird, verwendet. Eine derartige Bestätigung macht erforderlich, dass der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft, als eine Voraussetzung wie bei dem Ansprecherfassungsprozess. Daher wird der vorstehend erwähnte Bestimmungsprozess ausgeführt.
Wenn bei dem Schritt S110 bestimmt wird, dass der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft, geht der Prozess zu dem Schritt S120 weiter. Bei dem Schritt S120 wird bestimmt, ob bereits bestätigt worden ist, dass eine Anormalität nicht bei dem festgelegten Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 oder darüber auftritt, und eine Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf EIN gesetzt worden ist. Wenn die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr nicht auf EIN gesetzt ist, d. h. wenn die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf AUS gesetzt ist, geht der Prozess zu dem Schritt S130 weiter. Wenn die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf EIN gesetzt ist, wird der im Flussdiagramm von 2 gezeigte Prozess so beendet, wie er ist.
In dem Schritt S130 wird eine Steuerung zum allmählichen Erhöhen des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 11 gestartet, um den festgelegten (eingestellten) Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 zu erreichen. Als ein Ergebnis nimmt die Rate an Abgas zu, die in den Hauptkörper 1 des Verbrennungsmotors eingeleitet wird, wobei somit die Einlassmenge Qa der Frischluft umgekehrt dazu allmählich abnimmt. In dem nachfolgenden Schritt S140 wird eine Einspritzmengensteuerung ausgeführt, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors beizubehalten. D. h. die Einspritzmengensteuerung zum Erhöhen der Einspritzmenge Qi wird derart ausgeführt, dass die Drehzahl selbst dann nicht außerordentlich abnimmt, wenn die Einlassmenge Qa der Frischluft abnimmt. Somit kann eine Schwankung der Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors selbst dann verhindert werden, wenn die Einlassmenge Qa der Frischluft abnimmt.
In dem Schritt S150 wird bestimmt, ob die Einspritzmenge Qi, die bei dem Schritt S140 erhöht worden ist, immer noch geringer als ein vorbestimmter Wert α ist. Wenn die Einspritzmenge Qi gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert α als ein Ergebnis der Einspritzmengensteuerung in Schritt 140 wird, ergibt sich eine Möglichkeit dahingehend, dass eine Anormalität wie beispielsweise eine Fehlzündung in dem Diesel-Verbrennungsmotor auftritt. Daher geht, wenn das Bestimmungsergebnis des Schrittes S150 NEIN lautet, der Prozess zu dem Schritt S180 weiter. In dem Schritt S180 wird die Steuerung zum Erhöhen des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 11 bei diesem Zeitpunkt angehalten, und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 1 kehrt zu dem Anfangswert zurück. In diesem Fall wird die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr bei AUS gehalten. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schrittes S150 NEIN lautet, kann das Auftreten der Anormalität des Verbrennungsmotors, die bewirkt wird, wenn die Steuerung zum Erhöhen des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 11 auf den festgelegten Öffnungsgrad ausgeführt worden ist, gespeichert werden, und die Anormalität kann vorausgesagt werden.
Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S150 JA lautet, geht der Prozess zu dem Schritt S160 weiter, bei dem bestimmt wird, ob der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 gleich wie oder größer als der festgelegte Öffnungsgrad ist. Wenn der Öffnungsgrad noch geringer als der festgelegte Öffnungsgrad ist, geht der Prozess zu dem Prozess des Schrittes S110 zurück, und der Prozess von S110 bis S150 wird wiederholt, bis der Öffnungsgrad gleich wie oder größer als der festgelegte Öffnungsgrad wird. Wenn der Öffnungsgrad gleich wie oder größer als der festgelegte Öffnungsgrad wird, wird bestätigt, dass der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 bis auf den festgelegten Öffnungsgrad oder darüber erhöht werden kann, ohne die Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor zu bewirken. Daher geht der Prozess zu dem Schritt S170 weiter, bei dem der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 zu dem Anfangswert zurückkehrt, und die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr wird auf EIN gesetzt.
In dem Schritt S150 wird erachtet, dass eine Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor aufgetreten ist, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qi auf den vorbestimmten Wert α oder mehr zunimmt. Alternativ kann erachtet werden, dass eine Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor aufgetreten ist, wenn die Einlassmenge Qa an Frischluft, die mit dem Luftströmungsmesser 4 erfasst wird, gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert wird. Dies ist so, weil das Beibehalten der Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors schwierig werden kann, wenn eine der vorstehend beschriebenen Bedingungen erfasst wird.
Nachstehend ist der Ansprecherfassungsprozess des A/F-Sensors 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Grundlage des Flussdiagramms von 3 erläutert.
In dem Schritt S210 wird bestimmt, ob der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft. Wenn der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft, geht der Prozess zu dem Schritt S220 weiter. Wenn der Diesel-Verbrennungsmotor nicht im Leerlauf läuft, geht der Prozess zu dem Schritt S270 weiter, bei dem die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf AUS gesetzt wird. Daher wird der Prozess erneut von dem Vorbereitungsprozess des Ansprecherfassens ausgeführt, wenn der Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors den Leerlaufzustand verlässt, nachdem der Vorbereitungsprozess des Ansprecherfassens ausgeführt worden ist und bevor der Ansprecherfassungsprozess ausgeführt wird. In dem Schritt S210 kann bestimmt werden, ob der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft, und zwar auf der Grundlage der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Alternativ kann ein Fortsetzen oder ein Ende des Leerlaufs bestimmt werden und zwar auf der Grundlage der Betätigung des Gaspedals oder eines Kupplungspedals oder auf der Grundlage einer Gangposition des Getriebes.
In dem Schritt S220 wird bestimmt, ob die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf EIN gesetzt ist. Wenn die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr nicht auf EIN gesetzt ist, wird der in dem Flussdiagramm von 3 gezeigte Prozess beendet. Wenn die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf EIN gesetzt ist, geht der Prozess zu dem Schritt S230 weiter, bei dem ein Öffnungsgradbefehlswert des EGR-Ventils 11 auf den festgelegten Öffnungsgrad zuerst gesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie dies im Hinblick auf den Schritt S140 des Flussdiagramms von 2 erläutert ist, die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung ausgeführt, um die Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors beizubehalten. Somit nimmt der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 auf den festgelegten Öffnungsgrad zu, wie dies in 4 gezeigt ist. Demgemäß wird die Einlassmenge Qa an Frischluft verringert und schließlich wird das Abgabesignal des A/F-Sensors 10 zu einem Wert an der fetten Seite. In dem Zustand, bei dem die Einlassmenge Qa in dieser Weise abnimmt, nimmt die Kraftstoffmenge, die zu einer Verbrennung in dem Zylinder des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors in der Lage ist, ab und die Verbrennungszeit des Kraftstoffs verzögert sich. Demgemäß wird der Verbrennungsmotor dahingehend anfällig, dass eine Fehlzündung bewirkt wird. Daher wird in einem derartigen Zustand vorhergesagt, dass eine Anormalität wie beispielsweise eine Fehlzündung in dem Diesel-Verbrennungsmotor sogar durch einen geringfügigen Fehler in der Einlassmenge Qa bewirkt werden kann, die durch das EGR-Ventil 11 eingestellt wird. Im Hinblick auf diesen Punkt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereits bestätigt worden, dass eine Anormalität nicht in dem Diesel-Verbrennungsmotor auftritt, wenn das EGR-Ventil 11 zu dem festgelegten Öffnungsgrad durch den Vorbereitungsprozess des Ansprecherfassens gebracht wird. Daher kann der Diesel-Verbrennungsmotor sogar dann normal betrieben werden, wenn die Einlassmenge Qa abnimmt.
In 4 zeigen durchgehende Linien „NORMAL” die Ansprechcharakteristika des EGR-Ventilöffnungsgrades und der Einlassmenge Qa in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 das normale Ansprechverhalten hat. Die gestrichelten Linien „VERSCHLECHTERT” zeigen die Ansprechcharakteristika des EGR-Ventilöffnungsgrades und der Einlassmenge Qa in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 ein verschlechtertes Ansprechverhalten hat. Eine durchgehende Linie „a” zeigt das Sensorausgabesignal des A/F-Sensors 10 in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 das normale Ansprechverhalten hat, und eine durchgehende Linie „a'” zeigt das Sensorausgabesignal des A/F-Sensors 10 in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 das verschlechterte Ansprechverhalten hat.
Wenn eine vorbestimmte Zeitspanne, die für eine Stabilisierung des Ausgabesignals des A/F-Sensors 10 erforderlich ist, verstreicht, nachdem der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 zu dem festgelegten Öffnungsgrad gebracht worden ist, wird der Öffnungsgradbefehlswert derart geändert, dass der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 sich von dem festgelegten Öffnungsgrad bis zu Null ändert. Auch in diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung ausgeführt, um die Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors zu halten.
Demgemäß ändert sich der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 von dem festgelegten Öffnungsgrad zu Null gemäß einer Ansprechcharakteristik, die für das EGR-Ventil 11 spezifisch ist. Als ein Ergebnis ändert sich die Einlassmenge Qa an Frischluft an großem Maße und schrittweise, wie dies in 4 gezeigt ist. Demgemäß ändert sich die Sauerstoffkonzentration, die durch den A/F-Sensor 10 erfasst wird, auch in großem Maße auf einen Wert an der mageren Seite. In dieser Weise ändert sich, indem die Einlassmenge Qa schrittweise sich ändert, der Erfassungwert (Abtastwert) des A/F-Sensors 10 hauptsächlich in Übereinstimmung mit der Änderung der Einlassmenge Qa. Das heißt selbst wenn der Erfassungswert des A/F-Sensors 10 sich aufgrund anderer Ursachen ändert, ist der Einfluss dieser anderen Ursachen gering und im Wesentlichen vernachlässigbar. Somit können die Fehlerursachen beseitigt werden und die Erfassungsgenauigkeit des Ansprechens des A/F-Sensors 10 kann verbessert werden.
Die Ansprechcharakteristik des EGR-Ventils 11 ändert sich mit einer Variation zwischen den einzelnen EGR-Ventilen 11 oder einer Alterungsverschlechterung des EGR-Ventils 11. Wie dies in 4 gezeigt ist, ergibt sich eine große Differenz in der Ansprechzeit, bei der der Ventilsöffnungsgrad sich von dem festgelegten Öffnungsgrad bis zu Null ändert, d. h. eine Ansprechzeit, die erforderlich ist, damit das schrittweise Ändern der Einlassmenge Qa vollendet wird, zwischen dem normalen EGR-Ventil 11 (durchgehende Linien NORMAL) und dem EGR-Ventil 11 mit dem verschlechterten Ansprechverhalten (gestrichelte Linien VERSCHLECHTERT). Wie dies in 4 (siehe die durchgehenden Linien a und a') gezeigt ist, beeinflusst die Änderung in der Ansprechzeit des EGR-Ventils 11 die Geschwindigkeit der Änderung in der Sauerstoffkonzentration des Abgases, die durch den A/F-Sensor 10 erfasst wird.
Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Abschätzwert der Sauerstoffkonzentration, der mit dem Erfassungswert des A/F-Sensors 10 zu vergleichen ist, auf der Grundlage der aktuellen Einlassmenge Qa, die durch den Luftströmungsmesser 4 erfasst wird, berechnet, wie dies nachstehend erläutert ist. Somit kann selbst dann, wenn sich die Ansprechzeit des EGR-Ventils 11 ändert, wie dies in 4 gezeigt ist, verhindert werden, dass der Einfluss der Änderung der Ansprechzeit einen Einfluss auf den Schätzwert der Sauerstoffkonzentration ausübt. Demgemäß kann das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
Zuerst wird in dem Schritt S240 die aktuelle Sauerstoffkonzentration in dem Abgas mit dem A/F-Sensor 10 gemessen. Außerdem wird der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration, der mit dem Wert der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu vergleichen ist, der durch den A/F-Sensor 10 gemessen wird, wie folgt berechnet.
Zunächst wird die aktuelle Einlassmenge Qa zu dem Zeitpunkt, bei dem die Einlassmenge Qa mit dem EGR-Ventil 11 schrittweise geändert wird, durch den Luftströmungsmesser 4 gemessen. Dann wird die Sauerstoffkonzentration des Abgases nach der Verbrennung in dem Diesel-Verbrennungsmotor abgeschätzt zumindest auf der Grundlage der gemessenen aktuellen Einlassmenge Qa und der Kraftstoffeinspritzmenge Qi des Diesel-Verbrennungsmotors. Wenn der Diesel-Verbrennungsmotor den Turbomechanismus wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufweist, wird wunschgemäß der Aufladedruck P berücksichtigt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas geschätzt wird. Die Sauerstoffkonzentration kann noch genauer geschätzt werden, indem die EGR-Rate und eine Gaszusammensetzung des EGR-Gases berücksichtigt werden.
Eine noch detailliertere Erläuterung betreffend das Abschätzen der Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage der aktuellen Einlassmenge Qa und der Kraftstoffeinspritzmenge Qi ist nachstehend dargelegt. Die Zeitspanne, die erforderlich ist, damit die durch den Luftströmungsmesser 4 erfasste Frischluft die Verbrennungskammer des Zylinders des Hauptkörpers 1 des Verbrennungsmotors erreicht, wird auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft und der Drehzahl des Verbrennungsmotors geschätzt. Die Sauerstoffkonzentration im Abgas, die sich nach der Verbrennung in der Verbrennungskammer des Zylinders ergibt, wird auf der Grundlage der Einlassmenge Qa, die zu einem Zeitpunkt erfasst worden ist, der um die geschätzte Zeit früher als der gegenwärtige Zeitpunkt ist, und der Kraftstoffeinspritzmenge Qi abgeschätzt, die in die Verbrennungskammer eingespritzt wird. Der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration kann berechnet werden, indem die Einlassmenge Qa und die Kraftstoffeinspritzmenge Qi in eine vorbestimmte Berechnungsformel eingesetzt werden. Alternativ kann die Sauerstoffkonzentration geschätzt werden, indem eine Tabelle verwendet wird, in der zuvor eine Beziehung der Sauerstoffkonzentration in Bezug auf die Einlassmenge Qa und die Kraftstoffeinspritzmenge Qi gespeichert worden ist. Der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration kann mit Leichtigkeit unter Verwendung einer derartigen Tabelle berechnet werden.
Der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration wird des Weiteren berechnet, indem eine Verzögerung bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Abgas durch den A/F-Sensor 10 erfasst wird, berücksichtigt wird. Dies ist so, weil die Zeit, die erforderlich ist, damit das Abgas nach der Verbrennung des in dem Zylinder des Diesel-Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffs den A/F-Sensor 10 erreicht, der in dem Abgasrohr 3 vorgesehen ist, sich in Übereinstimmung mit der Einbauposition des A/F-Sensors 10, der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors oder dergleichen ändert.
Zumindest einer der Abschätzwerte, d. h. ein normaler Abschätzwert, der einer Charakteristik des A/F-Sensors 10 mit dem normalen Ansprechverhalten folgt, und/oder ein Verschlechterungsabschätzwert, der einer Charakteristik des A/F-Sensors 10 mit den verschlechterten Ansprechverhalten folgt, wird als der Abschätzwert der Sauerstoffkonzentration berechnet. In 4 zeigt eine gestrichelte Linie „b” einen normalen Abschätzwert in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 das normale Ansprechverhalten hat, zeigt eine gestrichelte Linie „b'” einen anderen normalen Abschätzwert in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 das verschlechterte Ansprechverhalten hat, und zeigt eine Strichpunktlinie mit zwei Punkten „c” einen Verschlechterungsabschätzwert in dem Fall, bei dem das EGR-Ventil 11 das verschlechterte Ansprechverhalten hat. Die Charakteristika sind zuvor in dem A/F-Sensorausgabeabschätzabschnitt 21 der ECU 20 gespeichert worden. Die Charakteristik des A/F-Sensors 10 mit dem normalen Ansprechverhalten ist gleichwertig einer Anfangscharakteristik, bevor der A/F-Sensor 10 in Verwendung war. Die Charakteristik des A/F-Sensors 10 mit dem verschlechterten Ansprechverhalten ist derart festgelegt, dass die Ansprechzeit sich verlängert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases langsamer wird im Vergleich zu der Charakteristik des A/F-Sensors 10 mit dem normalen Ansprechverhalten. Dies ist so, weil der A/F-Sensor 10 eine derartige Charakteristik zeigt, wenn das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 sich verschlechtert.
Die Verschlechterung des Ansprechverhaltens des A/F-Sensors 10 kann durch die Anwendung irgendeines der Abschätzwerte erfasst werden, d. h. des normalen Abschätzwertes, der der normalen Charakteristik folgt, und des Verschlechterungsabschätzwertes, der der Charakteristik mit dem verschlechterten Ansprechverhalten folgt. Beispielsweise kann, wenn der aktuelle erfasste Wert der Sauerstoffkonzentration zu einem vorbestimmten Verzögerungsbereich in Bezug auf den normalen Abschätzwert gehört, wie er in 4 gezeigt ist, im Allgemeinen bestimmt werden, dass das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 in dem normalen Bereich ist. Wenn der aktuelle Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration nicht später als der Verschlechterungsabschätzwert ist, kann bestimmt werden, dass das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 in dem normalen Bereich ist.
Darüber hinaus kann, indem sowohl der normale Abschätzwert als auch der Verschlechterungswert wie beispielsweise der normale Abschätzwert (b' in 4) und der Verschlechterungsabschätzwert (c in 4) in dem Fall berechnet werden, bei dem das EGR-Ventil-Ansprechverhalten sich verschlechtert hat, wie dies in 4 gezeigt ist, das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 mit einer höheren Genauigkeit von jeweiligen Unterschieden (Differenzen) zwischen dem aktuellen Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration und den beiden Abschätzwerten, d. h. des normalen Abschätzwertes und des Verschlechterungsabschätzwertes, beispielsweise erfasst werden. Beispielsweise kann, wenn eine Zeitdifferenz zwischen dem normalen Abschätzwert und dem aktuellen Erfassungswert, der den gleichen Wert anzeigt, 200 Millisekunden beträgt und eine Zeitdifferenz zwischen dem aktuellen Erfassungswert und dem Verschlechterungsabschätzwert, der den gleichen Wert anzeigt, 200 Millisekunden beträgt, bestimmt werden, dass das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 die exakt mittlere Charakteristik zwischen der normalen Charakteristik und der verschlechterten Charakteristik ist.
Wenn der normale Abschätzwert berechnet wird, ist es außerdem möglich, eine Anormalität des Luftströmungsmessers 4 durch die Verwendung des normalen Abschätzwertes zu bestimmen. Die Anormalität bei dem Luftströmungsmesser 4 umfasst eine Unfähigkeit dahingehend, die Einlassmenge Qa zu erfassen, oder ein Fixieren eines Ausgabewertes auf einen konstanten Wert aufgrund einer getrennten Verbindung oder eines Kurzschlusses einer Verdrahtung oder dergleichen. Die Anormalität umfasst außerdem das Ausgeben eines fehlerhaften Erfassungswertes, obwohl das Erfassen der Einlassmenge Qa möglich ist. Außerdem ergibt sich dann, wenn die Änderung des aktuellen Erfassungswertes der Sauerstoffkonzentration zu einem früheren Zeitpunkt als die Änderung des normalen Abschätzwertes ansteigt, eine hohe Wahrscheinlichkeit dahingehend, dass der Luftmesser 4 in fehlerhafter Weise die Einlassmenge Qa erfasst. Daher ist es, wenn der normale Abschätzwert verwendet wird, ebenfalls möglich, die Anormalität des fehlerhaften Erfassens des Luftströmungsmessers 4 zu erfassen. Wenn die Anormalität des Luftströmungsmessers 4 erfasst wird, sollte der Ansprecherfassungsprozess des A/F-Sensors 10 vorzugsweise derart aufgehoben werden, dass der Ansprecherfassungsprozess nicht ausgeführt wird. Die Steuerung des Betriebszustandes des Diesel-Verbrennungsmotors sollte vorzugsweise so ausgeführt werden, dass der Erfassungswert des Luftströmungsmessers 4 nicht verwendet wird, und eine Anormalitätswarnung sollte vorzugsweise ausgeführt werden.
Bei dem Schritt S250 wird das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 erfasst, indem der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration und der aktuell gemessene Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration verglichen werden. Wie dies vorstehend erwähnt ist, verwendet das Ansprecherfassungsverfahren die Zeitdifferenz zwischen dem Schätzwert und dem Erfassungswert, der den gleichen Wert anzeigt. Alternativ kann das Ansprecherfassungsverfahren eine Differenz zwischen dem Schätzwert und dem Erfassungswert bei dem gleichen Zeitpunkt oder einer Differenz zwischen Zeitintegrationswerten des Schätzwertes und des Erfassungswertes von einem Zeitpunkt, bei dem eine Änderung des Schätzwertes beginnt, verwenden, wodurch das Ansprecherfassungsverfahren das Ansprechen des A/F-Sensors 10 auf der Grundlage des Schätzwertes erfassen kann.
In dem Schritt S260 wird auf der Grundlage des Ansprecherfassungsergebnisses von Schritt S250 bestimmt, ob das Ansprechen des A/F-Sensors 10 als in dem normalen Bereich befindlich erachtet werden kann. Wenn das Ansprechen des A/F-Sensors 10 in dem normalen Bereich liegt, geht der Prozess zu dem Schritt S270 weiter, bei dem die Ansprechdiagnosevorbereitungsvollendungsmarke Fpr auf AUS gesetzt wird. Wenn das Ansprechen des A/F-Sensors 10 nicht in dem normalen Bereich liegt, sondern sich verschlechtert hat, geht der Prozess zu dem Schritt S280 weiter. Bei dem Schritt S280 wird das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 als anormal bestimmt, und das Bestimmungsergebnis wird als eine Anormalitätsinformation gespeichert. Darüber hinaus wird in dem Schritt S290 ein Failsafe-Prozess ausgeführt. In dem Failsafe-Prozess wird der Fahrer über die Anormalität informiert, und ein Betriebsmodus wird auf einen Modus geschaltet, bei dem eine Steuerung des Verbrennungsmotors ohne Verwendung des Erfassungswertes des A/F-Sensors 10 ausgeführt wird. Wenn ein Mechanismus zum Verbrennen von Ruß, der an dem A/F-Sensor anhaftet, vorgesehen ist, wird der Ruß verbrannt.
Vorstehend ist das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel allein beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann abgewandelt und wie folgt beispielsweise ausgeführt werden.
Wenn in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bei dem Schritt S150 bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge Qi sich bis auf den vorbestimmten Wert α oder höher erhöht hat, bevor der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 zu dem festgelegten Öffnungsgrad oder höher bei der Vorbereitung des Ansprecherfassens wird, wird erachtet, dass eine Anormalität bei dem Diesel-Verbrennungsmotor aufgetreten ist, und der Vorbereitungsprozess des Ansprecherfassens wird zu diesem Zeitpunkt angehalten. Alternativ kann, wenn bei dem Schritt S150 bestimmt wird, dass die Einspritzmenge Qi, die durch die Einspritzmengensteuerung von Schritt S140 erhöht worden ist, gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert α wird, der bei dem Schritt S155 eines Flussdiagramms aus 5 gezeigte Prozess ausgeführt werden. Somit kann selbst dann, wenn bestimmt wird, dass die Einspritzmenge Qi gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert α bei dem Schritt S150 wird, das Ansprecherfassen des A/F-Sensors 10 ausgeführt werden.
Bei dem Schritt S155 aus 5 wird der festgelegte Öffnungsgrad ersetzt durch den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 zu dem Zeitpunkt, bei dem die Einspritzmenge Qi mit dem vorbestimmten Wert α übereinstimmt, oder zu dem Zeitpunkt unmittelbar bevor die Einspritzmenge Qi mit dem vorbestimmten Wert α übereinstimmt. Bei einem derartigen Aufbau kann selbst dann, wenn die eingestellte Einlassmenge Qa einen Fehler aufgrund einer Variation zwischen den einzelnen EGR-Ventilen 11 oder dergleichen aufweist, der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 in einem Bereich, bei dem der Diesel-Verbrennungsmotor den Betriebszustand beibehalten kann, als der festgelegte Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 verwendet werden.
Alternativ kann erachtet werden, dass eine Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor bei dem Schritt S150 aufgetreten ist, wenn die Einlassmenge Qa der Frischluft, die mit dem Luftströmungsmesser 4 erfasst worden ist, gleich wie oder geringer als ein anderer vorbestimmter Wert wird. Dies ist so, weil das Beibehalten der Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors auch in diesem Fall schwierig werden kann.
Es gibt außerdem einen Fall, bei dem der Fehler in der Einlassmenge Qa aufgrund einer Variation zwischen den einzelnen EGR-Ventilen 11 oder dergleichen die Einlassmenge Qa erhöht. In einem derartigen Fall kann die Einlassmenge Qa nicht gänzlich verringert werden, indem lediglich das EGR-Ventil 11 auf den festgelegten Öffnungsgrad gesteuert wird.
Daher kann, wenn die aktuelle Einlassmenge Qa nicht bis auf den vorbestimmten Wert oder darunter abnimmt oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qi nicht bis auf den vorbestimmten Wert α oder darüber zunimmt, selbst wenn das EGR-Ventil 11 den festgelegten Öffnungsgrad erreicht, der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 weiter so gesteuert werden, dass die Einlassmenge Qa der Frischluft abnimmt. Dann kann, wenn die aktuelle Einlassmenge Qa gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert wird oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qi bis zu dem vorbestimmten Wert α oder darüber zunimmt, der festgelegte Öffnungsgrad durch den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11 zu diesem Zeitpunkt oder zu dem unmittelbar vorherigen Zeitpunkt ersetzt werden.
Der Ablauf von dem Schritt S222 bis zu dem Schritt S226, der in 6 gezeigt ist, kann zwischen dem Schritt S220 und dem Schritt S230 des Flussdiagramms aus 3, das den Ansprecherfassungsprozess des Ausführungsbeispiels zeigt, eingefügt werden.
Der Prozess von S222 bis zu S226 dient dem Berechnen eines Kalibrierwertes zum Kalibrieren des Abschätzwertes der Sauerstoffkonzentration, wenn eine Differenz zwischen dem Abschätzwert der Sauerstoffkonzentration und dem Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration, der durch den A/F-Sensor erfasst wird, in dem Fall auftritt, bei dem der Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors der Leerlaufzustand ist und konstant ist. Der Kalibrierwert wird dann verwendet, wenn der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration bei dem Schritt S240 berechnet wird. Der Schätzwert wird um den Kalibrierwert erhöht oder verringert. Somit kann selbst dann, wenn eine Abweichung zwischen dem Schätzwert der Sauerstoffkonzentration und dem aktuellen Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration auftritt, die Abweichung aufgehoben werden. Dem gemäß kann das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, indem der Schätzwert der Sauerstoffkonzentration und der aktuelle Erfassungswert verglichen werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel zum schrittweise erfolgenden Ändern der Einlassmenge Qa das Beispiel des in schrittartiger Weise erfolgenden Erhöhens der Einlassmenge Qa aus dem Zustand, bei dem die Einlassmenge Qa verringert worden ist, erläutert. Alternativ kann die Einlassmenge Qa schrittweise von einem Zustand verringert werden, bei dem die Einlassmenge Qa bis zu einem Zustand erhöht worden ist, bei dem die Einlassmenge Qa verringert wird. Alternativ kann das schrittweise Verringern und das schrittweise Erhöhen der Einlassmenge Qa abwechselnd einmal oder eine vorbestimmte Häufigkeit mal jeweils ausgeführt werden, und das Ansprechen während der jeweiligen schrittweisen Änderungen kann erfasst werden. Dann kann die Ansprechdiagnose auf der Grundlage der Ergebnisse des mehrmaligen Erfassens ausgeführt werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der A/F-Sensor 10 als der Sensor zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration des Diesel-Verbrennungsmotors angewendet, und das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 wird erfasst. Der Sensor zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration ist nicht auf den A/F-Sensor beschränkt. Beispielsweise kann ein NO_x-Konzentrationssensor, der die NO_x-Konzentration in dem Abgas erfasst, oder ein PM-Sensor, der eine Partikelkonzentration in dem Abgas erfasst, als ein Sensor zur Ermittlung einer Abgaskomponentenkonzentration angewendet werden. Dies ist so, weil die NO_x-Konzentration und die Partikelkonzentration sich ebenfalls ändern, wenn sich die Einlassmenge Qa ändert. Beispielsweise werden, wenn die Einlassmenge Qa an Frischluft abnimmt, die Partikelstoffe in höherer Wahrscheinlichkeit erzeugt, und die Partikelkonzentration nimmt zu. Wenn die Einlassmenge Qa umgekehrt dazu zunimmt, nimmt die Partikelkonzentration ab.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in vielen anderen Weisen ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Die aktuelle Einlassluftmenge zu dem Zeitpunkt, bei dem die Einlassluftmenge zwangsweise durch das EGR-Ventil 11 geändert wird, wird durch den Luftströmungsmesser 4 gemessen. Eine Sauerstoffkonzentration des Abgases nach der Verbrennung in einem Diesel-Verbrennungsmotor wird auf der Grundlage der gemessenen aktuellen Einlassluftmenge und einer Kraftstoffeinspritzmenge des Diesel-Verbrennungsmotors abgeschätzt. Die abgeschätzte Sauerstoffkonzentration wird mit einer aktuellen Sauerstoffkonzentration verglichen, die durch den A/F-Sensor 10 erfasst wird, wodurch das Ansprechen des A/F-Sensors 10 erfasst wird. Selbst wenn eine Ansprechzeit zum Bewirken einer Änderung der Einlassluftmenge durch das EGR-Ventil 11 sich ändert, beeinflusst die Änderung der Ansprechzeit nicht den Schätzwert der Sauerstoffkonzentration, da die Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage der aktuellen Einlassluftmenge geschätzt wird. Daher kann das Ansprechverhalten des A/F-Sensors 10 mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.

Claims

Ansprecherfassungsvorrichtung für einen Sensor zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, die Folgendes aufweist: eine Einlassluftmengenmesseinrichtung (4), die an einem Einlassrohr (2) eines Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um eine Einlassluftmenge zu messen, die in den Diesel-Verbrennungsmotor eingeleitet wird; eine Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zum Ändern der Einlassluftmenge des Diesel-Verbrennungsmotors; eine Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) zum Abschätzen einer Abgaskomponentenkonzentration nach der Verbrennung in dem Diesel-Verbrennungsmotor zumindest auf der Grundlage der gemessenen Einlassluftmenge und einer Kraftstoffeinspritzmenge, die eingespritzt und zu dem Diesel-Verbrennungsmotor geliefert wird; einen Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10), der an einem Abgasrohr (3) des Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um eine aktuelle Abgaskomponentenkonzentration des Diesel-Verbrennungsmotors zu erfassen; und eine Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) zum Erfassen des Ansprechverhaltens des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) durch ein Vergleichen der Abgaskomponentenkonzentration, die durch die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) abgeschätzt wird, und der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) erfasst wird, wenn die Einlassluftmenge durch die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zwangsweise geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) die Einlassluftmenge schrittweise mit der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) derart ändert, dass die Änderung der Einlassluftmenge gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge wird, wobei die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) allmählich die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) steuert, bis die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) einen vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt, und bestätigt, ob eine Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor zu einem Zeitpunkt auftritt, bevor die Einlassluftmenge durch die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) schrittweise geändert wird, und wenn bestätigt wird, dass die Anormalität nicht auftritt, die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) den Einstellzustand als einen Anfangszustand oder einen Endzustand der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zu dem Zeitpunkt verwendet, bei dem die Einlassluftmenge schrittweise geändert wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Einspritzmengensteuereinrichtung (S140, S230) zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge in derartiger Weise, dass die Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors konstant bleibt unabhängig von einer Abnahme der Einlassluftmenge, wenn die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) allmählich so gesteuert wird, bis die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) den vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) bestimmt, dass die Anormalität in dem Diesel-Verbrennungsmotor aufgetreten ist, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge bis zu einer vorbestimmten Einspritzmenge oder darüber hinaus zunimmt, oder wenn die aktuelle Einlassluftmenge bis zu einer vorbestimmten Luftmenge oder darunter abnimmt, wenn die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) allmählich gesteuert wird, bis die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) den vorbestimmten Einstellzustand erreicht hat.
Ansprecherfassungsvorrichtung für einen Sensor zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration, die Folgendes aufweist: eine Einlassluftmengenmesseinrichtung (4), die an einem Einlassrohr (2) eines Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um eine Einlassluftmenge zu messen, die in den Diesel-Verbrennungsmotor eingeleitet wird; eine Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zum Ändern der Einlassluftmenge des Diesel-Verbrennungsmotors; eine Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) zum Abschätzen einer Abgaskomponentenkonzentration nach der Verbrennung in dem Diesel-Verbrennungsmotor zumindest auf der Grundlage der gemessenen Einlassluftmenge und einer Kraftstoffeinspritzmenge, die eingespritzt und zu dem Diesel-Verbrennungsmotor geliefert wird; einen Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10), der an einem Abgasrohr (3) des Diesel-Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um eine aktuelle Abgaskomponentenkonzentration des Diesel-Verbrennungsmotors zu erfassen; und eine Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) zum Erfassen des Ansprechverhaltens des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) durch ein Vergleichen der Abgaskomponentenkonzentration, die durch die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) abgeschätzt wird, und der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) erfasst wird, wenn die Einlassluftmenge durch die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zwangsweise geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) die Einlassluftmenge schrittweise mit der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) derart ändert, dass die Änderung der Einlassluftmenge gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge wird, wobei die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) allmählich die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) steuert, bis die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) einen vorbestimmten Einstellzustand derart erreicht, dass die Einlassluftmenge allmählich abnimmt, bevor die Einlassluftmenge schrittweise durch die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) geändert wird, und wenn die aktuelle Einlassluftmenge bis zu einer vorbestimmten Luftmenge oder darunter abnimmt oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge bis zu einer vorbestimmten Einspritzmenge oder darüber zunimmt während der allmählich erfolgenden Steuerung, die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) den Einstellzustand auf der Grundlage eines Zustandes der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230), der zu diesem Zeitpunkt vorliegt, ändert, und die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) den Einstellzustand als einen Anfangszustand oder einen Endzustand der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) verwendet, der zu diesem Zeitpunkt vorliegt, bei dem die Einlassmenge schrittweise geändert wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) des Weiteren die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) so steuert, dass die Einlassluftmenge abnimmt, wenn die aktuelle Einlassluftmenge nicht bis zu der vorbestimmten Luftmenge oder darunter abnimmt oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht bis zu der vorbestimmten Einspritzmenge oder darüber zunimmt, selbst wenn die Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) den Einstellzustand erreicht, und die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) den Einstellzustand ändert auf der Grundlage des Zustandes der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) zu dem Zeitpunkt, bei dem die aktuelle Einlassluftmenge gleich wie oder geringer als die vorbestimmte Luftmenge wird oder wenn die Kraftstoffeinspritzmenge gleich wie oder größer als die vorbestimmte Einspritzmenge wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) das Ansprechen des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) erfasst, wenn der Diesel-Verbrennungsmotor im Leerlauf läuft.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) zumindest einen Abschätzwert aus einem normalen Abschnittswert, der einer Charakteristik des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) mit einem normalen Ansprechverhalten folgt, und/oder einem Verschlechterungsabschätzwert, der einer Charakteristik eines Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) mit einem verschlechterten Ansprechverhalten folgt, als den Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration berechnet.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei eine Ansprechzeit des Verschlechterungsabschätzwertes, der der Charakteristik des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) mit dem verschlechterten Ansprechverhalten folgt, sich verlängert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases abnimmt, im Vergleich zu dem normalen Abschätzwert, der der Charakteristik des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) mit dem normalen Ansprechverhalten folgt.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) die Abgaskomponentenkonzentration an einer Position eines Zylinders des Diesel-Verbrennungsmotors zuerst berechnet und dann den Abschätzwert der Abgaskomponentenkonzentration, der mit der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration zu vergleichen ist, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) erfasst wird, im Hinblick auf eine Verzögerung berechnet, die sich ergibt bis die Abgaskomponentenkonzentration, die als die Konzentration an der Position des Zylinders berechnet wird, die mit dem Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) erfasst wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) eine Tabelle aufweist, in der zuvor eine Beziehung zwischen der Abgaskomponentenkonzentration und zumindest der Einlassluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge gespeichert worden ist, und die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) die Abgaskomponentenkonzentration unter Verwendung der Tabelle schätzt.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Einspritzmengensteuereinrichtung (S140, S230) zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge in derartiger Weise, dass die Drehzahl des Diesel-Verbrennungsmotors konstant bleibt vor und nach der Änderung der Einlassluftmenge, wenn die Einlassluftmenge mit der Einlassluftmengenänderungseinrichtung (6, 7, 11, S130, S230) schrittweise geändert wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) einen Kalibrierwert berechnet zum Kalibrieren des Schätzwertes der Abgaskomponentenkonzentration, wenn ein Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors konstant ist und eine Differenz zwischen dem Schätzwert der Abgaskomponentenkonzentration und der aktuellen Abgaskomponentenkonzentration, die durch den Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) erfasst wird, auftritt.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Abgaskomponentenkonzentrationsschätzeinrichtung (21, S222, S224, S226, S240) die Berechnung des Kalibrierwertes des Schätzwertes der Abgaskomponentenkonzentration ausführt, bevor das Ansprechen des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) erfasst wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, der des Weiteren Folgendes aufweist: eine Anormalitätserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anormalität in der Einlassluftmengenmesseinrichtung (4), wobei das Erfassen des Ansprechens des Abgaskomponentenkonzentrationssensors (10) dann verhindert wird, wenn die Anormalität in der Einlassluftmengenmesseinrichtung (4) durch die Anormalitätserfassungseinrichtung erfasst wird.
Ansprecherfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Anormalitätserfassungseinrichtung erfasst, dass die Einlassluftmengenmesseinrichtung (4) anormal ist, wenn die Ansprecherfassungseinrichtung (22, S150, S155, S160, S170, S180, S250) erfasst, dass der Abgaskomponentenkonzentrationssensor (10) ein Ansprechverhalten hat, das schneller als ein vorbestimmtes Standardansprechen ist.