DE102011080541B4

DE102011080541B4 - Sensorsteuereinheit

Info

Publication number: DE102011080541B4
Application number: DE102011080541.9A
Authority: DE
Inventors: Yuuki Sakamoto; Mikiyasu Matsuoka; Yuuzou Matsumoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: DE102011080541A1; JP2012037373A; US9606040B2; US20120031169A1; JP5531849B2

Abstract

Sensorsteuereinheit, die auf einen Feinstaub-Erfassungssensor angewandt wird, wobei der Feinstaub-Erfassungssensor einen Anlagerungsabschnitt (32), an dem in Gas enthaltener leitfähiger Feinstaub angelagert wird, und ein Paar gegenüberliegender Elektroden (36a, 36b), die voneinander beabstandet sind, an dem Anlagerungsabschnitt umfasst, wobei der Feinstaub-Erfassungssensor angepasst ist, ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden entspricht, wobei die Sensorsteuereinheit angepasst ist, eine Menge von angelagertem Feinstaub (PM) basierend auf einem Sensorerfassungswert von dem Feinstaub-Erfassungssensor zu berechnen, wobei die Sensorsteuereinheit aufweist:einen Heizer (35), der zum Erhitzen des Anlagerungsabschnitts konfiguriert ist, um den an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaub zu verbrennen und zu beseitigen; undeine Anormalitätsdiagnoseeinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dassdie Anormalitätsdiagnoseeinrichtung (20) konfiguriert ist zum Erhalten des Sensorerfassungswerts während eines Verbrennens und Beseitigens des Feinstaubs durch ein Erhitzen des Heizers und zum Durchführen einer Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf den während des Verbrennens und Beseitigens des Feinstaubs erhaltenen Sensorerfassungswerten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorsteuereinheit zum Berechnen einer Menge von Feinstaub bzw. Feststoff (PM: „particulate matter“) basierend auf einem Erfassungssignal von einem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor.
HINTERGRUND
Es wurden verschiedene Typen von PM-Sensoren (Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensoren) zum Erfassen der von einer Maschine oder dergleichen ausgestoßenen PM-Menge vorgeschlagen. Zum Beispiel umfasst ein PM-Sensor, der in der JP 59- 196 453 A (die der US 4 656 832 A entspricht) offenbart ist, ein Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden auf einem isolierenden Substrat. Die Ansammlung von PM verändert einen Widerstand zwischen dem Paar der Elektroden. Durch Verwendung dieser Eigenschaft ist der PM-Sensor konfiguriert, die PM-Menge durch Messung des Widerstands zwischen den Elektroden zu erfassen. In diesem Fall bildet eine mit einem Sensorelement verbundene Signalausgabeschaltung eine Spannungsteilungsschaltung, die durch einen Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden und einem vorbestimmten Nebenschlusswiderstand konfiguriert ist. Die Signalausgabeschaltung ist konfiguriert, eine Spannung an einem Zwischenpunkt der Spannungsteilungsschaltung als ein von dem Sensor erfasstes Signal auszugeben.
Ein von dem PM-Sensor erhaltener Sensorerfassungswert weicht infolge der Verschlechterung des PM-Sensors mit der Zeit oder der Störung bzw. Fehlfunktion oder dergleichen der mit dem PM-Sensor verbundenen Signalausgabeschaltung häufig von einem Normalwert ab, wodurch unvorteilhafterweise eine falsche Erfassung der Menge von angesammeltem PM resultiert. In einem solchen Fall beeinträchtigt die falsche Erfassung der Menge von angesammeltem PM auf nachteilige Weise verschiedene Typen von Steuerprozessen, die unter Verwendung des Ergebnisses der Erfassung durchzuführen sind.
Die DE 10 2007 047 081 A1 offenbart einen Partikelsensor und ein Verfahren zur Detektion eines Vergiftungsgrads desselben. Dabei wird ein Partikelsensor (Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor) gelehrt, der zwei auf einem Isolatormaterial angeordnete Elektroden zur Generierung eines elektrischen Feldes aufweist. Das Isolatormaterial wird oberhalb einer Grenztemperatur des Isolatormaterials erwärmt, bei der das Isolatormaterial beginnt, leitfähig zu werden. Das Isolatormaterial wird moduliert geheizt oder gekühlt, wobei die Modulation mit einer unteren Temperatur und einer oberen Temperatur erfolgt, die jeweils oberhalb der Grenztemperaturen liegen. Der zeitliche Verlauf eines während der Modulation an Zwischenelektroden abgreifbaren Messsignals wird gemessen. Der gemessene zeitliche Verlauf des Messsignals wird von einem theoretischen zeitlichen Verlauf des Messsignals bei einem vergiftungsfreien Zustand des Partikelsensors unter Berücksichtigung einer temperaturabhängigen Leitfähigkeit des Isolatormaterials kompensiert, um einen zeitlichen Verlauf eines Differenzsignals zu erhalten. Das Differenzsignal wird zur Bestimmung des Vergiftungsgrads des Partikelsensors 10 ausgewertet. Die DE 10 2005 053 120 A1 offenbart ein Sensorelement für Gassensoren und ein Verfahren zum Betrieb desselben. Ferner offenbart die DE 10 2007 047 081 A1 ein Verfahren, wobei eine Anomaliediagnose während einer Vorwärmperiode des Sensors durchgeführt wird.
KURZFASSUNG
In Anbetracht des vorgenannten Sachverhalts besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Sensorsteuereinheit bereitzustellen, die eine Anormalität (gleichbedeutend mit einer Unnormalität, Unregelmäßigkeit, Störung oder dergleichen) eines PM-Sensors auf geeignete Weise erfassen kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe erfüllt durch eine Sensorsteuereinheit, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Sensorsteuereinheit auf einen Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor angewandt, der einen Anlagerungsabschnitt, an dem in Gas enthaltener leitfähiger Feinstaub bzw. Feststoff angelagert wird, und ein Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden, die voneinander beabstandet sind, an dem Anlagerungsabschnitt umfasst. Der Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor ist angepasst, ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden entspricht, und die Sensorsteuereinheit ist angepasst, eine Menge von angelagertem Feinstaub bzw. Feststoff basierend auf einem Sensorerfassungswert von dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor zu berechnen. Weiterhin umfasst die Sensorsteuereinheit einen Heizer, der zum Erhitzen des Anlagerungsabschnitts konfiguriert ist, um den an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaub bzw. Feststoff zu verbrennen und zu beseitigen, und eine Anormalitätsdiagnoseeinrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts während eines Erhitzens des Heizers und zum Durchführen einer Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf dem erhaltenen Sensorerfassungswert. Als Folge hiervon kann die Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors auf geeignete Weise erfasst werden.
Zum Beispiel kann eine Signalausgabeschaltung mit dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor verbunden sein und kann der Sensorerfassungswert durch die Signalausgabeschaltung innerhalb eines vorbestimmten Ausgabebereichs änderbar sein. Die Sensorsteuereinheit umfasst zusätzlich eine Einrichtung zum Berechnen einer Erreichungszeitdauer, die von dem Start des Erhitzens des Heizers bis zu einer Zeit erforderlich ist, zu der der Sensorerfassungswert eine Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht. In diesem Fall kann die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf der Erreichungszeitdauer durchführen.
Wahlweise kann die Sensorsteuereinheit eine Einrichtung zum Berechnen einer Haltezeitdauer umfassen, die von dem Zeitpunkt, zu dem der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens des Heizers die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht, bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem der Sensorerfassungswert ausgehend von der Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs abzunehmen beginnt. In diesem Fall führt die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf der Haltezeitdauer durch. Wahlweise kann die Sensorsteuereinheit eine Einrichtung zum Berechnen einer Abnahmestartzeit umfassen, zu der der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens des Heizers ausgehend von der Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs abzunehmen beginnt. In diesem Fall führt die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf der Abnahmestartzeit durch.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eher ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird, bei denen gleiche bzw. ähnliche Teile durch gleiche bzw. ähnliche Bezugszeichen bezeichnet sind, und bei denen gilt:

1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung, die den Überblick eines Maschinensteuersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Hauptaufbau eines Sensorelements in einem PM-Sensor zeigt;
3 ist eine elektrische Konfigurationsdarstellung hinsichtlich des PM-Sensors;
4 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines grundlegenden Betriebs bei einer zwangsweisen Verbrennung von PM;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen ersten Anormalitätsdiagnoseprozess zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen zweiten Anormalitätsdiagnoseprozess zeigt;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen dritten bis fünften Anormalitätsdiagnoseprozess zeigt;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen sechsten bis achten Anormalitätsdiagnoseprozess zeigt;
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen neunten Anormalitätsdiagnoseprozess zeigt; und
10A und 10B sind Diagramme, die ein Kriterium einer Bestimmung einer Anormalität zeigen, das verwendet wird, wenn die Diagnose einer Anormalität basierend auf der Beziehung zwischen der Änderung bei einer Erhöhung einer PM-Erfassungsspannung und der Änderung bei einer Erhöhung eines Heizerwiderstands durchgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird hierin ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeugmaschinensystem mit einer an einem Fahrzeug installierten Maschine bereitgestellt, um die Menge von PM (leitfähigem Feinstaub bzw. Feststoff) von Abgas zu überwachen, das von einer Maschine ausgestoßen wird. Insbesondere ist ein PM-Sensor in einem Maschinenabgasrohr bereitgestellt. Basierend auf der Menge von angelagertem PM, die durch den PM-Sensor erfasst wird, wird die Menge von PM überwacht. 1 zeigt eine Konfigurationsdarstellung des Überblicks des Systems.
Gemäß 1 ist eine Maschine 11 ein Ottomotor mit Direkteinspritzung. Die Maschine 11 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 12 und einem Zünder 13 versehen, die als ein Aktuator für den Betrieb der Maschine 11 dienen. Ein Abgasrohr 14 der Maschine 11 ist mit einem Dreiwegekatalysator 15 versehen, der als ein Abgasemissionssteuersystem dient. Ein A/F-Sensor 16 ist auf einer stromaufwärts liegenden Seite des Dreiwegekatalysators 15 bereitgestellt, und ein PM-Sensor 17 ist als ein Feinstaub-Erfassungssensor auf einer stromabwärts liegenden Seite des Dreiwegekatalysators 15 bereitgestellt. Das System ist ferner mit einem Drehsensor 18 zum Erfassen einer Maschinendrehzahl, einem Drucksensor 19 zum Erfassen des Drucks eines Ansaugrohrs, und dergleichen versehen.
Eine ECU 20 umfasst hauptsächlich einen Mikrocomputer, der mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen, wie sie wohl bekannt sind, ausgebildet ist. Die ECU führt basierend auf dem Betriebszustand der Maschine verschiedene Steuerprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, um verschiedene Steuerprozesse der Maschine 11 durchzuführen. Das heißt, dass die ECU 20 eine Eingabe jeweiliger Signale von den vorgenannten Sensoren oder dergleichen empfängt und die Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils 12 und des Zünders 13 durch Berechnung der Menge von eingespritztem Kraftstoff oder der Zündzeitsteuerung basierend auf den jeweiligen empfangenen Signalen steuert.
Die ECU 20 berechnet die von der Maschine 11 tatsächlich ausgestoßene PM-Menge (die tatsächliche PM-Emissionsmenge) basierend auf einem Erfassungssignal von dem PM-Sensor 17, und sie nimmt eine Diagnose des Verbrennungszustands der Maschine 11 basierend auf der tatsächlichen PM-Emissionsmenge vor. Im Speziellen wird bestimmt, dass die Menge von ausgestoßenem PM übermäßig ist, und dass die Maschine anormal wird bzw. anormal zu arbeiten beginnt, wenn die tatsächliche PM-Emissionsmenge einen vorbestimmten Wert zum Bestimmen einer Anormalität überschreitet.
Ferner kann die ECU 20 den Steuerungszustand der Maschine 11 basierend auf der tatsächlichen PM-Emissionsmenge, die aus dem Erfassungsergebnis des PM-Sensors 17 berechnet wird, variabel steuern. Zum Beispiel kann die ECU 20 die Menge von eingespritztem Kraftstoff, die Einspritzzeitsteuerung von Kraftstoff und die Zündzeitsteuerung basierend auf der tatsächlichen PM-Emissionsmenge steuern.
Als nächstes wird unter Verwendung von 2 und 3 der Aufbau des PM-Sensors 17 und die elektrische Konfiguration des PM-Sensors 17 beschrieben. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Hauptaufbaus eines Sensorelements 31, das in dem PM-Sensor 17 konfiguriert ist, und 3 zeigt eine elektrische Konfigurationsdarstellung hinsichtlich des PM-Sensors 17.
Wie es gemäß 2 gezeigt ist, umfasst das Sensorelement 31 zwei Teile von isolierenden Substraten 32 und 33, die eine längliche Plattenform aufweisen. Ein isolierendes Substrat 32 ist mit einem PM-Detektor 34 zum Erfassen der PM-Menge versehen. Das andere isolierende Substrat 33 ist mit einem Heizer 35 zum Erhitzen des Sensorelements 31 versehen. Das Sensorelement 31 weist einen Schichtungsaufbau auf, bei dem zwei Schichten der isolierenden Substrate 32 und 33 aufeinander gestapelt sind. Das isolierenden Substrat 32 entspricht einem Anlagerungsabschnitt.
Auf der Oberfläche des isolierenden Substrats 32, die dem anderem isolierenden Substrat 33 entgegengesetzt ist, ist ein Paar Erfassungselektroden 36a und 36b bereitgestellt, während diese voneinander beabstandet sind. Der PM-Detektor 34 besteht aus dem Paar der Erfassungselektroden 36a und 36b. Jede der Erfassungselektroden 36a und 36b weist eine kammartige Form mit Zähnen auf. Die Zähne der Kämme der Erfassungselektroden 36a und 36b sind abwechselnd angeordnet, so dass sie einander in vorbestimmten Abständen gegenüberliegen bzw. entgegengesetzt sind. Der Heizer 35 umfasst ein Heizelement, das zum Beispiel aus einem elektrisch geheizten Draht besteht.
Die Form des Paars der Erfassungselektroden 36a und 36b ist nicht auf die vorgenannte Form beschränkt und kann eine gebogene bzw. gekrümmte Form sein. Wahlweise können die Erfassungselektroden 36a und 36b mit einem Paar von Elektrodenabschnitten ausgebildet sein, von denen jeder aus einem Draht gebildet ist, und die einander gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt parallel angeordnet sind, während sie voneinander durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, umfasst der PM-Sensor 17 einen Halter zum Halten des Sensorelements 31. Das Sensorelement 31 ist an einem Abgasrohr befestigt, wobei ein Ende von diesem durch den Halter gehalten wird. In diesem Fall ist ein Teil, der zumindest den PM-Detektor 34 und den Heizer 35 umfasst, in dem Abgasrohr positioniert, während der PM-Sensor 17 derart an dem Abgasrohr angebracht ist, dass das isolierende Substrat 32 (der PM-Anlagerungsabschnitt) des Sensorelements 31 in Richtung der stromaufwärts liegenden Seite des Abgasrohrs gerichtet ist. Wenn PM enthaltendes Abgas durch das Abgasrohr strömt, wird der PM somit an den Erfassungselektroden 36a und 36b und deren Umgebungen über das isolierende Substrat 32 hinweg angelagert und angesammelt. Der PM-Sensor 17 weist eine Schutzabdeckung zum Abdecken von hervorragenden Teilen des Sensorselements 31 auf.
Wenn PM in dem Abgas an dem isolierenden Substrat 32 des Sensorelements 31 angelagert und angesammelt wird, erfasst der PM-Sensor 17 mit dem vorgenannten Aufbau die PM-Menge unter Verwendung einer Veränderung des Widerstands des PM-Detektors 34 (nämlich des Widerstands zwischen dem Paar von Erfassungselektroden 36a und 36b), die der Menge von angesammeltem PM entspricht.
Wie es gemäß 3 gezeigt ist, weist der PM-Sensor 17 die folgende elektrische Konfiguration auf. Von dem PM-Detektor 34 des PM-Sensors 17 ist nämlich ein Ende mit einer Sensorenergieversorgung 41 verbunden und das andere Ende mit einem Nebenschlusswiderstand 42 verbunden. Die Sensorenergieversorgung 41 ist zum Beispiel mit einer Konstantspannungsschaltung ausgebildet. Die Konstantspannung Vcc beträgt zum Beispiel 5V. In diesem Fall bilden der PM-Detektor 34 und der Nebenschlusswiderstand 42 eine Spannungsteilungsschaltung 40, bei der eine Spannung eines Zwischenpunkts als eine PM-Erfassungsspannung Vpm (Sensorerfassungswert) an die ECU 20 eingegeben wird. Das heißt, dass sich bei dem PM-Detektor 34 der Widerstand Rpm gemäß der Menge von angesammeltem PM ändert. Die PM-Erfassungsspannung Vpm wird durch den Widerstand Rpm und den Widerstand Rs des Nebenschlusswiderstands 42 geändert. Dann wird die PM-Erfassungsspannung Vpm über einen A/D-Wandler 43 an einen Mikrocomputer 44 eingegeben.
Wenn Vcc = 5V und Rs = 5kΩ gilt, kann die PM-Erfassungsspannung Vpm durch die folgende Formel (1) bestimmt werden: $Vpm = 5 V \times 5 k Ω / (5 k Ω+ Rpm)$
Zu dieser Zeit wird der Widerstand Rpm des PM-Detektors 34 unendlich, wodurch Vpm = 0V resultiert, wenn die Menge von angesammeltem PM 0 (oder ungefähr 0) ist. Wenn der Widerstand Rpm des PM-Detektors 34 fällt, zum Beispiel infolge der Ansammlung von PM auf 1kΩ fällt, wird die PM-Erfassungsspannung Vpm zu Vpm = 4,16V. Auf diese Weise ändert sich die PM-Erfassungsspannung Vpm gemäß der Menge von angesammeltem PM an dem PM-Detektor 34. Der Mikrocomputer 44 berechnet die Menge von angesammeltem PM gemäß der PM-Erfassungsspannung Vpm.
Die Spannungsteilungsschaltung 40 bildet die Signalausgabeschaltung. Die PM-Erfassungsspannung Vpm wird durch die Spannungsteilungsschaltung 40 in einem Ausgabebereich von 0 bis 5V variable verändert. In diesem Fall beträgt die Ausgabeobergrenze der PM-Erfassungsspannung Vpm ungefähr 5V, und ist sie, streng genommen, geringfügig kleiner als 5V, nämlich 4,95V.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, insbesondere dann, wenn der PM wie vorstehend erwähnt an dem PM-Detektor 34 angesammelt wird, zum Beispiel, wenn der Widerstand Rpm des PM-Detektors 34 zu 1kΩ wird, die PM-Erfassungsspannung Vpm gleich „4,16V“, was im Vergleich zu der Ausgabeobergrenze (5V) der PM-Erfassungsspannung Vpm gering ist. Dies ist deshalb so, da eine Erhöhung der PM-Erfassungsspannung Vpm während der zwangsweisen Verbrennung von dem PM berücksichtigt wird. Die Einzelheiten hiervon werden nachstehend beschrieben. Der Veränderungsbereich der PM-Erfassungsspannung Vpm während der zwangsweisen PM-Verbrennung ist 4,16 bis 5V.
Der Heizer 35 des PM-Sensors 17 ist mit einer Heizerenergieversorgung 45 verbunden. Die Heizerenergieversorgung 45 ist zum Beispiel eine an einem Fahrzeug installierte Batterie. Der Heizer 35 wird durch Energie erhitzt, die von der an dem Fahrzeug installierten Batterie zugeführt wird. In diesem Fall ist ein Transistor 46 als ein Schaltelement mit der unteren Seite des Heizers 35 verbunden. Der Heizbetrieb des Heizers 35 wird durch Ein-/ Ausschalten des Transistors 46 über den Mikrocomputer 44 gesteuert.
Wenn die Energieversorgung bzw. -zufuhr des Heizers 35 gestartet wird, wenn PM an dem isolierenden Substrat 32 angesammelt ist, erhöht sich die Temperatur des angesammelten PM, wodurch der angesammelte PM zwangsweise verbrannt wird. Ein derartiges zwangsweises Verbrennen des PM verbrennt und beseitigt den auf dem isolierenden Substrat 32 angesammelten PM. Zum Beispiel bestimmt der Mikrocomputer 44 beim Start der Maschine, zum Ende des Betriebs der Maschine, oder wenn die Menge von angesammeltem PM als eine vorbestimmte Menge erreichend bestimmt wird, dass eine Anforderung zum zwangsweisen Verbrennen des PM vorliegt bzw. vorgenommen ist, und steuert er somit den Heizbetrieb des Heizers 35.
Ferner ist die ECU 20 mit einem EEPROM 47 versehen, der als ein Speicher für eine Sicherung dient, um darin verschiedene Typen von untersuchten/erforschten Werten, Anormalitätsdiagnosewerten (diagnostischen Daten oder „diagdata“) oder dergleichen zu speichern.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 basierend auf einer Veränderung der PM-Erfassungsspannung Vpm durchgeführt, wenn der an dem PM-Sensor 17 angesammelte PM durch das zwangsweise Verbrennen beseitigt wird. Nun werden die Anormalitätsdiagnoseprozesse nachstehend ausführlicher beschrieben. Zunächst wird nachstehend unter Verwendung des gemäß 4 gezeigten Zeitdiagramms ein grundlegender Betrieb während des zwangsweisen Verbrennens von PM beschrieben.
Bezug nehmend auf 4 wird zu dem Zeitpunkt t1 ein PM-Verbrennungsanforderungskennzeichen gesetzt, um die Energieversorgung bzw. -zufuhr des Heizers 35 des PM-Sensors 17 zu starten, so dass ein Heizerwiderstand erhöht wird. Während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 erhöht sich die Temperatur des angesammelten PM an dem PM-Sensor 17 (dem isolierenden Substrat 32), so dass der Widerstand zwischen den Elektroden verringert wird, wodurch sich die PM-Erfassungsspannung Vpm erhöht. Das heißt, dass der PM die Temperatureigenschaft aufweist, dass sich der Widerstand mit der erhöhten Temperatur verringert. Wenn sich der Widerstand verringert, erhöht sich die PM-Erfassungsspannung Vpm und erreicht sie die Ausgabeobergrenze, die dann beibehalten wird.
Die PM-Erfassungsspannung Vpm erreicht die Ausgabeobergrenze (zum Beispiel 4,95 V) zu dem Zeitpunkt t2 und hält die Ausgabeobergrenze daraufhin. Der Heizerwiderstand erhöht sich nach dem Start der Energieversorgung bzw. -zufuhr des Heizers allmählich und erreicht dann und hält die Obergrenze des Heizerwiderstands zu dem Zeitpunkt t3. Die Heizerwiderstandsobergrenze ist ein Widerstand, bei dem die Erhöhung der Temperatur des Heizers 35 zu einer Konstanten konvergiert.
Während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 erreicht die PM-Erfassungsspannung Vpm die Ausgabeobergrenze und hält diese. Ferner wird während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 die Verbrennung von dem angesammelten PM mit der erhöhten Temperatur von dem angesammelten PM gestartet. Der an dem PM-Detektor 34 befindliche PM wird durch die Verbrennung von dem angesammelten PM allmählich beseitigt. Wenn der Widerstand zwischen den Elektroden einhergehend mit der Verbrennung sich zu verringern beginnt, beginnt auch die PM-Erfassungsspannung Vpm ausgehend von der Ausgabeobergrenze zu dem Zeitpunkt t4 einhergehend mit der Verringerung des Widerstand zwischen den Elektroden sich zu verringern.
Daraufhin wird zu dem Zeitpunkt t5 der gesamte PM an dem isolierenden Substrat 32 verbrannt und beseitigt. Der Zustand einer Durchgängigkeit bzw. eines Zusammenhangs zwischen den Elektroden durch den PM ist behoben, und dadurch kehrt die PM-Erfassungsspannung Vpm zu 0 V (0-Punkt) zurück, was die Ausgabeuntergrenze ist. Zu dem Zeitpunkt t6 wird der Heizer aufgrund des Endes einer Aufeinanderfolge von Prozessen eines zwangsweisen Verbrennens ausgeschaltet und wird das PM-Verbrennungsanforderungskennzeichen rückgesetzt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das vorgenannte Verhalten während des zwangsweisen Verbrennens von PM auftritt, eine Vielzahl von Anormalitätsdiagnoseparametern basierend auf der PM-Erfassungsspannung Vpm während des zwangsweisen Verbrennens von PM eingestellt. Die Diagnose der Anormalität des PM-Sensors 17 wird basierend auf den Anormalitätsdiagnoseparametern durchgeführt. Im Folgenden werden der Überblick der jeweiligen Anormalitätsdiagnoseparameter sowie ein erster bis neunter Anormalitätsdiagnoseprozess beschrieben, die basierend auf den Parametern durchgeführt werden. Zur Zweckmäßigkeit einer Erläuterung bezeichnet 4 die bei diesem Ausführungsbeispiel eingestellten Anormalitätsdiagnoseparameter mit ① bis ⑨.
Erster Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ① gemäß 4)
In einem ersten Anormalitätsdiagnoseprozess wird die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Zunahme bzw. Erhöhung der PM-Erfassungsspannung Vpm direkt nach dem Start der Energieversorgung des Heizers 35 als ein Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass die Zunahmerate bzw. Erhöhungsgeschwindigkeit der PM-Erfassungsspannung Vpm während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten Zunahmerate mit einer vorbestimmten Zunahmerate in einem normalen Zustand wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt. Die Zunahmerate wird als eine Durchschnittsrate berechnet. Wahlweise wird eine Beschleunigung einer Zunahme bzw. Erhöhung (ein Gradient, der für eine Veränderung der Zunahmerate bezeichnend ist) berechnet und wird der berechnete Wert als der Parameter eingestellt.
Zweiter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ® gemäß Fig. 4)
In einem zweiten Anormalitätsdiagnoseprozess wird eine Obergrenze-Erreichungszeit, im Speziellen die Zeit, bis die PM-Erfassungsspannung Vpm direkt nach dem Start der Energieversorgung des Heizers 35 die Ausgabeobergrenze erreicht, als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Die gemäß 4 durch ® gezeigte Obergrenze-Erreichungszeit wird als die Zeitdauer berechnet, die für die PM-Erfassungsspannung Vpm erforderlich ist, um nach dem Start der Energieversorgung des Heizers die Ausgabeobergrenze zu erreichen, bis die Spannung Vpm die Ausgabeobergrenze erreicht. Das heißt, dass die Zeitdauer, die von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 erforderlich ist, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten erforderlichen Zeitdauer mit einer vorbestimmten Zeitdauer in dem normalen Zustand wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Dritter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ③ gemäß Fig. 4)
In einem dritten Anormalitätsdiagnoseprozess wird eine Obergrenze-Haltezeitdauer, im Speziellen die Zeitdauer, während der die PM-Erfassungsspannung Vpm die Ausgabeobergrenze in dem Zustand einer Energieversorgung des Heizers 35 hält, als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass eine verstrichene Zeit von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten verstrichenen Zeit mit einer vorbestimmten Zeitdauer, während derer die Obergrenze in dem normalen Zustand gehalten wird, wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Vierter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ④ gemäß Fig. 4)
In einem vierten Anormalitätsdiagnoseprozess wird eine Abnahme- bzw. Verringerungsstartzeit, im Speziellen die Zeit, zu der die PM-Erfassungsspannung Vpm mit dem tatsächlichen Start einer Verbrennung von dem PM in dem Zustand einer Energieversorgung des Heizers 35 abzunehmen bzw. sich zu verringern beginnt, als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass eine verstrichene Zeit von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t4, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten verstrichenen Zeit mit der vorbestimmten Abnahme- bzw. Verringerungsstartzeit in dem normalen Zustand (einer Zeitdauer, die erforderlich ist, dass die Spannung abzunehmen beginnt) wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Fünfter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ⑤ gemäß Fig. 4)
In einem fünften Anormalitätsdiagnoseprozess wird der Höchstwert der PM-Erfassungsspannung Vpm, der in dem Zustand einer Energieversorgung des Heizers 35 erfasst wird, als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass die PM-Erfassungsspannung Vpm während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t4, die gemäß 4 gezeigt ist, die Ausgabeobergrenze erreichen wird. Somit wird der Höchstwert der PM-Erfassungsspannung Vpm während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t4 berechnet. Durch Vergleichen der berechneten maximalen Vpm mit einem vorbestimmten Höchstwert (Ausgabeobergrenze) in dem normalen Zustand wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Sechster Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ⑥ gemäß Fig. 4)
In einem sechsten Anormalitätsdiagnoseprozess wird die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Abnahme bzw. Verringerung der PM-Erfassungsspannung Vpm nach dem tatsächlichen Start einer Verbrennung von dem PM als ein Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass die Abnahmerate bzw. Verringerungsgeschwindigkeit der PM-Erfassungsspannung Vpm während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten Abnahmerate mit einer vorbestimmten Abnahmerate in dem normalen Zustand wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt. Die Abnahmerate wird als eine Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet. Zusätzlich oder wahlweise kann eine Abnahmebeschleunigung (Neigung einer Veränderung der Abnahmerate) berechnet werden und somit als ein Parameter verwendet werden.
Siebter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ⑦ gemäß Fig. 4)
In einem siebten Anormalitätsdiagnoseprozess wird eine Abnahme- bzw. Verringerungszeitdauer, im Speziellen die Zeitdauer, die von dem Zeitpunkt, zu dem die PM-Erfassungsspannung Vpm nach dem tatsächlichen Start einer Verbrennung von dem PM abzunehmen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem die Spannung Vpm die Ausgabeuntergrenze (0 V) erreicht, als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass die Zeitdauer, die für die Spannung Vpm erforderlich ist, um abzunehmen, von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten Abnahmezeitdauer mit einer vorbestimmten Abnahmezeitdauer in dem normalen Zustand wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Achter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ⑧ gemäß Fig. 4)
In einem achten Anormalitätsdiagnoseprozess wird eine Verbrennungszeitdauer, im Speziellen die Zeitdauer, die von dem Zeitpunkt, zu dem die PM-Erfassungsspannung Vpm nach dem Start einer Energieversorgung des Heizers 35 zunimmt, bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem die Spannung Vpm so abnimmt, dass sie die Ausgabeuntergrenze (0 V) erreicht, als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass die Verbrennungszeitdauer, die von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t5 erforderlich ist, die gemäß 4 gezeigt ist, berechnet wird. Durch Vergleichen der berechneten Verbrennungszeitdauer mit einer vorbestimmten Verbrennungszeitdauer in dem normalen Zustand, wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Neunter Anormalitätsdiagnoseprozess (siehe ⑨ gemäß Fig. 4)
In einem neunten Anormalitätsdiagnoseprozess wird die Beziehung zwischen der Änderung einer Zunahme der PM-Erfassungsspannung Vpm und der Änderung einer Zunahme des Heizerwiderstands direkt nach dem Start einer Energieversorgung des Heizers 35 als der Anormalitätsdiagnoseparameter eingestellt. Das heißt, dass die Zunahmerate bzw. Erhöhungsgeschwindigkeit der PM-Erfassungsspannung Vpm und die Zunahmerate bzw. Erhöhungsgeschwindigkeit des Heizerwiderstands während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t3 berechnet werden. Durch Vergleichen des Verhältnisses zwischen den beiden berechneten Zunahmeraten mit einem vorbestimmten Verhältnis zwischen beiden Zunahmeraten in dem normalen Zustand wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 durchgeführt.
Nun werden nachstehend unter Bezugnahme auf die gemäß 5 bis 9 gezeigten Ablaufdiagramme die speziellen Schritte des vorgenannten ersten bis neunten Anormalitätsdiagnoseprozesses beschrieben. Der in jedem Ablaufdiagramm jeweils gezeigte Vorgang wird durch den Mikrocomputer 44 in vorbestimmten Intervallen wiederholt durchgeführt.
Zunächst wird der erste Anormalitätsdiagnoseprozess nachstehend basierend auf dem gemäß 5 gezeigten Ablaufdiagramm beschrieben. Bezug nehmend auf 5 wird in Schritt S101 bestimmt, ob eine Anforderung zum Durchführen des zwangsweisen Verbrennens an dem PM-Sensor 17 vorgenommen ist oder nicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein PM-Verbrennungsanforderungskennzeichen durch die Startzeit eines Betriebs der Maschine, die Endzeit eines Betriebs der Maschine, eine Zeit, zu der die Menge von angesammeltem PM eine vorbestimmte Menge erreicht, und/oder eine Zeitdauer eines Betriebs der Maschine oder eine Zeit, zu der die Fahrzeugfahrdistanz nach dem vorhergehenden Prozess eines zwangsweisen Verbrennens von PM einen vorbestimmten Wert erreicht, gesetzt, so dass die Anforderung eines zwangsweisen Verbrennens vorgenommen wird. Wenn keine Anforderung eines zwangsweisen Verbrennens als vorgenommen bestimmt wird, wird der vorliegende Prozess als solches beendet. Wenn der Prozess eines zwangsweisen Verbrennens von PM gerade durchgeführt wird, während keine Anforderung eines zwangsweisen Verbrennens bestimmt wird, wird der Prozess eines zwangsweisen Verbrennens unverzüglich beendet.
Wenn die Anforderung für das zwangsweise Verbrennen als vorgenommen bestimmt wird, schreitet der Betrieb zu dem nachfolgenden Schritt S102 voran, um den Prozess des zwangsweisen Verbrennens von PM und den Anormalitätsdiagnoseprozess des PM-Sensors 17 durchzuführen. In Schritt S102 wird der Prozess des zwangsweisen Verbrennens von PM durchgeführt. Im Speziellen wird die Energieversorgung des Heizers 35 für den PM-Sensor 17 eingeschaltet. In Schritt S103 wird die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm bestimmt. In einem nächsten Schritt S104 wird bestimmt, ob der vorliegende Prozess der erste Prozess nach dem Start des zwangsweisen Verbrennens von PM ist oder nicht. Im Fall von JA, schreitet der Betrieb zu Schritt S105 voran, in dem die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm als eine Verbrennungsstartspannung Vst gespeichert wird.
Daraufhin wird in Schritt S106 ein Zunahmezeitzähler um 1 erhöht. Der Zunahmezeitzähler ist ein Zähler zum Messen einer verstrichenen Zeit seit dem Start einer Energieversorgung des Heizers 35 als ein Startpunkt.
Daraufhin wird in Schritt S107 bestimmt, ob der Zunahmezeitzähler einen vorbestimmten Wert erreicht oder nicht. Im Fall von NEIN in Schritt S107 wird in Schritt S108 bestimmt, ob die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm die Ausgabeobergrenze erreicht oder hält oder nicht. Im Fall von JA entweder in Schritt S107 oder Schritt S108 schreitet der Betrieb zu dem nachfolgenden Schritt S109 voran, in dem die Zunahmerate der PM-Erfassungsspannung Vpm berechnet wird. Zu dieser Zeit wird eine Differenz zwischen der vorliegenden PM-Erfassungsspannung Vpm und der Verbrennungsstartspannung Vst durch den Wert des Zunahmezeitzählers dividiert, wodurch die Durchschnittsrate bzw. -geschwindigkeit zu der Zeit einer Zunahme der PM-Erfassungsspannung Vpm als die „Zunahmerate“ berechnet wird.
In Schritt S110 wird ein Diagnosewert S1 basierend auf der in Schritt S109 berechneten Zunahmerate berechnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Diagnosewert S1 als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Zunahmerate Ta (dem in Schritt S109 berechneten Wert) und einer Standardzunahmerate T1 in dem normalen Zustand berechnet. Zu dieser Zeit ändert sich die tatsächliche Zunahmerate Ta gemäß der Verbrennungsstartspannung Vst (nämlich einer Menge von angesammeltem PM). Je höher die Verbrennungsstartspannung Vst ist, desto höher ist die Zunahmerate (durchschnittliche Zunahmerate). Basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst wird eine Bezugsrate T1 als die Standardzunahmerate berechnet. Ein Absolutwert bzw. Betrag der Differenz zwischen der tatsächlichen Zunahmerate Ta und der Bezugsrate T1 wird als der Diagnosewert S1 eingestellt (S1 = |Ta-T1|).
Daraufhin wird in Schritt S111 ein Anormalitätsbestimmungswert KE1 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE1 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung einer Zunahmerate (Ratendifferenz) definiert. Es wird bemerkt, dass der Anormalitätsbestimmungswert KE1 durch eine Korrektur unter Verwendung der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden kann. In Schritt S112 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S1 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE1 ist. Wenn S1 ≥ KE1 gilt, schreitet der Betrieb zu Schritt S113 voran, in dem bestimmt wird, dass die Anormalität in dem PM-Sensor 17 verursacht ist. Wenn die Anormalität des PM-Sensors als verursacht bestimmt wird, werden Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert. Wahlweise oder zusätzlich kann jede einer Obergrenze und einer Untergrenze eines Normalbereichs als der Anormalitätsbestimmungswert eingestellt werden und kann bestimmt werden, ob sich der Diagnosewert S1 in dem Normalbereich befindet oder nicht.
Als nächstes wird der zweite Anormalitätsdiagnoseprozess nachstehend basierend auf dem gemäß 6 gezeigten Ablaufdiagramm beschrieben. Bezug nehmend auf 6 wird in Schritt S201 bestimmt, ob eine Anforderung für das zwangsweise Verbrennen an dem PM-Sensor 17 vorgenommen ist oder nicht. Im Fall von JA schreitet der Betrieb zu dem nachfolgenden Schritt S202 voran, in dem der Prozess des zwangsweisen Verbrennens von PM durchgeführt wird (wobei der Heizer mit Energie versorgt wird). In Schritt S203 wird die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm bestimmt. Schritte S201 bis S203 weisen die gleichen Prozesse wie diejenigen in den gemäß 5 gezeigten Schritten S101 bis S103 auf.
Daraufhin wird in Schritt S204 ein Verbrennungsausführungszähler um 1 inkrementiert. Im nächsten Schritt S205 wird bestimmt, ob der vorliegende Prozess der erste Prozess nach dem Start des zwangsweisen Verbrennens von PM ist oder nicht. Im Fall von JA schreitet der Betrieb zu Schritt S206 voran, in dem die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm als eine Verbrennungsstartspannung Vst gespeichert wird.
Dann wird in Schritt S207 bestimmt, ob die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm die Ausgabeobergrenze erreicht oder nicht. Im Fall von JA in Schritt S207 schreitet der Betrieb zu dem nachfolgenden Schritt S208 voran, in dem ein Diagnosewert S2 hinsichtlich der Obergrenze-Erreichungszeit basierend auf einem Wert des Verbrennungsausführungszählers zu dem Zeitpunkt berechnet wird, zu dem die PM-Erfassungsspannung Vpm zu der Ausgabeobergrenze gelangt (diese erreicht). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Diagnosewert S2 als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Obergrenze-Erreichungszeit (Zählerwert) und einer Standarderreichungszeit in dem normalen Zustand berechnet. Zu dieser Zeit ändert sich die Obergrenze-Erreichungszeit gemäß der Verbrennungsstartspannung Vst (nämlich der Menge von angesammeltem PM). Je höher die Verbrennungsstartspannung Vst ist, desto kürzer ist die Zeitdauer, die für die PM-Erfassungsspannung erforderlich ist, um die Obergrenze zu erreichen. Eine Bezugszeit T2 wird als eine Standarderreichungszeit basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst berechnet. Ein Absolutwert bzw. Betrag der Differenz zwischen dem Wert des Verbrennungsausführungszählers Tb und der Bezugszeit T2 wird als der Diagnosewert S2 eingestellt (S2 = |Tb-T2|).
Dann wird in Schritt S209 ein Anormalitätsbestimmungswert KE2 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE2 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung von der Obergrenze-Erreichungszeit definiert. Der Anormalitätsbestimmungswert KE2 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden. In Schritt S210 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S2 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE2 ist oder nicht. Wenn S2 ≥ KE2 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S211 voran, in dem bestimmt wird, dass die Anormalität in dem PM-Sensor 17 verursacht ist. Wenn die Anormalität des PM-Sensors 17 als verursacht bestimmt wird, werden Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert. Wahlweise oder zusätzlich kann jede einer Obergrenze und einer Untergrenze eines Normalbereichs als der Anormalitätsbestimmungswert KE2 eingestellt werden und kann durch Verwendung des Anormalitätsbestimmungswerts KE2 bestimmt werden, ob sich der Diagnosewert S2 in dem Normalbereich befindet oder nicht.
Als nächstes wird der dritte bis fünfte Anormalitätsdiagnoseprozess nachstehend basierend auf dem Ablaufdiagramm gemäß 7 beschrieben. 7 lässt die Erläuterung der Schritte S201 bis S206 aus, die gleich den gemäß 6 gezeigten Schritten S201 bis S206 sind. Nach Durchführung der Schritte S201 bis S206 schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S301 voran.
In Schritt S301 wird bestimmt, ob die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm die Ausgabeobergrenze erreicht oder nicht. Im Fall von NEIN in Schritt S301 wird in Schritt S302 bestimmt, ob die PM-Erfassungsspannung Vpm ausgehend von dem Zustand des Erreichens der Obergrenze abzunehmen beginnt oder nicht. Bezug nehmend auf 4 ist während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 die Bestimmung in jedem der Schritte S301 und S302 gleich „NEIN“ und wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet. Während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 ist die Bestimmung in Schritt S301 gleich „JA“ und schreitet der Steuerbetrieb dann zu Schritt S303 voran. Zu dem Zeitpunkt t4 ist die Bestimmung in Schritt S301 gleich „NEIN“ und wird in Schritt S302 eine Bestimmung „JA“ vorgenommen. Dann schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S306 voran.
Wenn der Steuerbetrieb zu Schritt S303 voranschreitet, wird die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm in Schritt S303 als in dem Zustand eines Haltens der Obergrenze befindlich bestimmt. In dem nachfolgenden Schritt S304 wird der Obergrenze-Haltezähler um 1 erhöht. In Schritt S305 wird der Höchstwert der PM-Erfassungsspannung Vpm berechnet, während die PM-Erfassungsspannung die Obergrenze hält. Im Speziellen wird während der Obergrenze-Haltezeitdauer (von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4, die gemäß 4 gezeigt sind) jedes mal dann, wenn die PM-Erfassungsspannung Vpm bestimmt wird, eine größere der vorhergehenden maximalen Spannungen und der bestimmten Spannung Vpm als ein Höchstwert gespeichert, indem diese mit den vorhergehenden maximalen Spannungen verglichen wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Betrieb zu Schritt S306 voranschreitet, die vorliegende Spannung in Schritt S306 als/wie abgenommen bestimmt und wird dann der folgende Anormalitätsdiagnoseprozess durchgeführt. 7 veranschaulicht insgesamt den dritten, den vierten und den fünften Anormalitätsdiagnoseprozess. Schritte S311 bis S314 entsprechen dem dritten Anormalitätsdiagnoseprozess, Schritte S321 bis S324 entsprechen dem vierten Anormalitätsdiagnoseprozess, und Schritte S331 bis S334 entsprechen dem fünften Anormalitätsdiagnoseprozess.
Zunächst wird in dem dritten Anormalitätsdiagnoseprozess in Schritt S311 der Diagnosewert S3 hinsichtlich der Obergrenze-Haltezeitdauer basierend auf dem Wert des Obergrenze-Erreichungszählers zu einer Zeit berechnet, zu der die PM-Erfassungsspannung Vpm abzunehmen beginnt (d.h. zu der Zeit eines Endes eines Haltens der Obergrenze). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Diagnosewert S3 als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Obergrenze-Haltezeitdauer (Zählerwert) und einer Standardhaltezeitdauer in dem normalen Zustand berechnet. Zu dieser Zeit ändert sich die Obergrenze-Haltezeitdauer gemäß der Verbrennungsstartspannung Vst (nämlich der Menge von angesammeltem PM). Je höher die Verbrennungsstartspannung Vst ist, desto länger ist die Obergrenze-Haltezeitdauer. Eine Bezugszeit T3 wird als die Standardhaltezeitdauer basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst berechnet. Ein Absolutwert bzw. Betrag zwischen der Bezugszeit T3 und dem Obergrenze-Zählerwert Tc wird als der Diagnosewert S3 eingestellt (S3 = |Tc-T3|).
Dann wird in Schritt S312 ein Anormalitätsbestimmungswert KE3 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE3 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung der Obergrenze-Haltezeitdauer definiert. Der Anormalitätsbestimmungswert KE3 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden. In Schritt S313 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S3 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE3 ist oder nicht. Falls S3 ≥ KE3 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S314 voran, in dem die Anormalität als in dem PM-Sensor 17 verursacht bestimmt wird.
Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
In dem vierten Anormalitätsdiagnoseprozess wird in Schritt S321 ein Diagnosewert S4 hinsichtlich der Abnahmestartzeit basierend auf einem Wert des Verbrennungsausführungszählers Td zu der Zeit berechnet, zu der die PM-Erfassungsspannung Vpm abzunehmen beginnt (d.h. zum Ende der Zeit zum Halten der Obergrenze). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Diagnosewert S4 als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Abnahmestartzeit (Zählerwert) und der Standardabnahmestartzeit in dem normalen Zustand berechnet. Zu dieser Zeit ändert sich die Abnahmestartzeit gemäß der Verbrennungsstartspannung Vst (nämlich der Menge von angesammeltem PM). Je höher die Verbrennungsstartspannung Vst ist, desto länger ist die Zeitdauer, die bis zu dem Start einer Abnahme erforderlich ist. Somit wird die Bezugszeit T4 als die Standardabnahmestartzeit basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst berechnet. Ein Absolutwert bzw. Betrag der Differenz zwischen dem Verbrennungsausführungszählerwert Td und der Bezugszeit T4 wird als der Diagnosewert S4 betrachtet (S4 = |Td-T4|).
Daraufhin wird in Schritt S322 ein Anormalitätsbestimmungswert KE4 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE4 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung der Abnahmestartzeit definiert. Der Anormalitätsbestimmungswert KE4 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden. In Schritt S323 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S4 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE4 ist oder nicht. Falls S4 ≥ KE4 gilt, schreitet der Betrieb zu Schritt S324 voran, in dem der PM-Sensor 17 als anormal werdend bzw. in einen anormalen Zustand kommend bestimmt wird. Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden die Anormalitätsdiagnosedaten in einem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
Eine Obergrenze und eine Untergrenze des Normalbereichs können für jeden der vorgenannten Anormalitätsbestimmungswerte KE3 und KE4 eingestellt werden, und es kann bestimmt werden, ob der Diagnosewert S3 oder S4 in dem Normalbereich liegt oder nicht.
In dem fünften Anormalitätsdiagnoseprozess wird der Höchstwert (der in Schritt S305 berechnete Wert) der PM-Erfassungsspannung Vpm, der in Schritt S331 berechnet wird, während die Obergrenze gehalten wird, als ein Diagnosewert S5 berechnet. Daraufhin wird in Schritt S332 der Anormalitätsdiagnosewert KE5 eingestellt. Der Anormalitätsdiagnosewert KE5 wird als die Ausgabeobergrenze (z.B. 4,95 V) definiert. In Schritt S333 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S5 kleiner als der Anormalitätsdiagnosewert KE5 ist oder nicht. Falls S5 < KE5 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S334 voran, in dem die Anormalität in dem PM-Sensor 17 als verursacht bestimmt wird. Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden die Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
Nun wird der sechste bis achte Anormalitätsdiagnoseprozess nachstehend basierend auf dem Ablaufdiagramm gemäß 8 beschrieben. 8 lässt die Erläuterung der Schritte S201 bis S206 aus, die gleich denjenigen gemäß 6 sind. Nach Durchführung der Schritte S201 bis S206 schreitet der Betrieb zu Schritt S401 voran.
In Schritt S401 wird bestimmt, ob die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm ausgehend von dem Zustand des Erreichens der Obergrenze abzunehmen beginnt oder nicht. Bezug nehmend auf 4 ist während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t4 die Bestimmung in Schritt S401 gleich NEIN und wird der vorliegende Prozess vorübergehend beendet. Nach dem Zeitpunkt t4 wird in Schritt S401 die Bestimmung JA vorgenommen und schreitet der Steuerbetrieb zu dem Schritt S402 voran.
Der Betrieb schreitet zu Schritt S402 voran, in dem die vorliegende PM-Erfassungsspannung als/wie abgenommen bestimmt wird. In einem nächsten Schritt S403 wird bestimmt, ob der vorliegende Prozess der erste Prozess nach dem Start eines Spannungsabfalls ist oder nicht. Im Fall von JA schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S404 voran, in dem die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm als eine Abnahmestartspannung Vdw gespeichert wird.
Dann wird in Schritt S405 ein Abnahmezeitzähler um 1 inkrementiert. Der Abnahmezeitzähler ist ein Zähler zum Messen einer verstrichenen Zeit seit dem Start einer Abnahme der PM-Erfassungsspannung Vpm unter Verwendung der Startzeit einer Abnahme der PM-Erfassungsspannung Vpm als ein Startpunkt.
Daraufhin wird in Schritt S406 bestimmt, ob der Abnahmezeitzähler einen vorbestimmten Wert erreicht oder nicht. Im Fall von NEIN in Schritt S406 wird in Schritt S407 bestimmt, ob die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm den unteren Ausgabewert (z.B. 0 V) erreicht oder nicht. Schritte S421 bis S425 entsprechen dem siebten Anormalitätsdiagnoseprozess. Im Fall von JA in einem von Schritten S406 und S407 wird die folgende Anormalitätsdiagnose durchgeführt. 8 zeigt insgesamt den sechsten, den siebten und den achten Anormalitätsdiagnoseprozess. Schritte S411 bis S415 entsprechen dem sechsten Anormalitätsdiagnoseprozess. Schritte S421 bis S425 entsprechen dem siebten Anormalitätsdiagnoseprozess. Schritte S431 bis S434 entsprechen dem achten Anormalitätsdiagnoseprozess.
In dem sechsten Anormalitätsdiagnoseprozess wird in Schritt S411 eine Abnahmerate der PM-Erfassungsspannung Vpm berechnet. Zu dieser Zeit wird die Abnahmestartspannung Vdw durch den Wert des Abnahmezeitzählers dividiert, so dass eine durchschnittliche Abnahmerate der PM-Erfassungsspannung Vpm als eine „Abnahmerate“ berechnet wird.
In Schritt S412 wird ein Diagnosewert S6 basierend auf der in Schritt S411 berechneten Abnahmerate berechnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Diagnosewert S6 als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Abnahmerate Tf (dem in Schritt S411 berechneten Wert) und einer Standardabnahmerate T6 in dem normalen Zustand berechnet werden. Zu dieser Zeit ändert sich die Abnahmerate gemäß der Abnahmestartspannung Vdw. Je niedriger die Abnahmestartspannung Vdw ist, desto kleiner ist die Abnahmerate (durchschnittliche Abnahmerate). Die Bezugsrate T6 wird als die normale Abnahmerate basierend auf der Abnahmestartspannung Vdw berechnet. Ein Absolutwert bzw. Betrag der Differenz zwischen der tatsächlichen Abnahmerate Tf und der Bezugsrate T6 wird als der Diagnosewert S6 eingestellt (S6 = |Tf-T6|). Die Bezugsrate T6 kann basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst berechnet werden.
Daraufhin wird in Schritt S413 ein Anormalitätsbestimmungswert KE6 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE6 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung der Abnahmerate (Ratendifferenz) definiert. Der Anormalitätsbestimmungswert KE6 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Abnahmestartspannung Vdw oder der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden. In Schritt S414 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S6 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE6 ist oder nicht. Falls S6 ≥ KE6 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S415 voran, in dem bestimmt wird, dass die Anormalität in dem PM-Sensor 17 verursacht ist. Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden die Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
In dem siebten Anormalitätsdiagnoseprozess wird in Schritt S421 ein Diagnosewert S7 hinsichtlich der Abnahmezeitdauer Tg basierend auf dem Wert des Abnahmezeitzählers zu der Zeit berechnet, zu der die PM-Erfassungsspannung Vpm 0 V hält (erreicht). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Diagnosewert S7 als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Abnahmezeitdauer Tg (Zählerwert) und einer Standardabnahmezeitdauer T7 in dem normalen Zustand berechnet. Zu dieser Zeit ändert sich die Abnahmezeitdauer Tg gemäß der Abnahmestartspannung Vdw. Je niedriger die Abnahmestartspannung Vdw ist, desto kürzer ist die Abnahmezeitdauer Tg. Eine Bezugszeit T7 wird als die Standardabnahmezeitdauer basierend auf der Abnahmestartspannung Vdw berechnet. Ein Diagnosewert S7 wird als ein Absolutwert bzw. Betrag einer Differenz zwischen dem Wert der Abnahmezeitdauer Tg und der Bezugszeit T7 eingestellt (S7 = |Tg-T7|). Die Bezugszeit T7 kann basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst berechnet werden.
Daraufhin wird in Schritt S423 ein Anormalitätsbestimmungswert KE7 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE7 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung der Abnahmezeitdauer definiert. Der Anormalitätsbestimmungswert KE7 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Abnahmestartspannung Vdw oder der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden. In Schritt S424 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S7 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE7 ist oder nicht. Falls S7 ≥ KE7 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S425 voran, in dem die Anormalität als in dem PM-Sensor 17 verursacht bestimmt wird. Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden die Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
In dem achten Anormalitätsdiagnoseprozess wird in Schritt S431 ein Diagnosewert S8 hinsichtlich einer Verbrennungszeitdauer basierend auf einem Verbrennungsausführungszähler zu der Zeit berechnet, zu der die PM-Erfassungsspannung Vpm 0 V hält (erreicht). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Diagnosewert S8 als eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Verbrennungszeitdauer Th (Zählerwert) und einer Standardverbrennungszeitdauer T8 in dem normalen Zustand berechnet. Zu dieser Zeit ändert sich die Verbrennungszeitdauer gemäß der Verbrennungsstartspannung Vst (siehe Schritt S105 gemäß 5). Je höher die Verbrennungsstartspannung Vst ist, desto länger ist die Verbrennungszeitdauer. Eine Bezugszeit T8 wird als die Standardverbrennungszeitdauer basierend auf der Verbrennungsstartspannung Vst berechnet. Ein Absolutwert bzw. Betrag der Differenz zwischen dem Verbrennungsausführungszähler Th und der Bezugszeitdauer T8 wird als ein Diagnosewert S8 eingestellt (S8 = |Th-T8|).
Daraufhin wird in Schritt S432 ein Anormalitätsbestimmungswert KE8 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE8 wird basierend auf einer zulässigen Höhe bzw. Größe einer Abweichung der Verbrennungszeitdauer definiert. Der Anormalitätsbestimmungswert KE8 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Verbrennungsstartspannung Vst eingestellt werden. In Schritt S433 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S8 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE8 ist oder nicht. Falls S8 ≥ KE8 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S434 voran, in dem die Anormalität als in dem PM-Sensor 17 verursacht bestimmt wird. Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden die Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
Eine Obergrenze und eine Untergrenze eines Normalbereichs können für jeden der Anormalitätsbestimmungswerte KE6 bis KE8, wie sie vorstehend beschrieben sind, eingestellt werden, und es kann bestimmt werden, ob einer der Diagnosewerte S6 bis S8 in dem Normalbereich liegt oder nicht.
Als nächstes wird ein neunter Anormalitätsdiagnoseprozess nachstehend basierend auf dem gemäß 9 gezeigten Ablaufdiagramm beschrieben. Bezug nehmend auf 9 wird in Schritt S501 bestimmt, ob eine Anforderung für das zwangsweise Verbrennen an dem PM-Sensor 17 vorgenommen ist oder nicht. Im Fall von JA schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S502 voran, in dem der Prozess eines zwangsweisen Verbrennens von PM durchgeführt wird (wobei der Heizer mit Energie versorgt wird). In Schritt S503 wird die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm bestimmt. Schritte S501 bis S503 weisen jeweils die gleichen Prozesse wie in gemäß 5 gezeigten Schritten S101 bis S103 auf. Daher wird die Erläuterung von Schritten S501 bis S503 ausgelassen.
Daraufhin wird in Schritt S504 ein vorliegender Heizerwiderstand bestimmt. Der Heizerwiderstand wird durch eine in der ECU 20 bereitgestellte Heizerwiderstand-Berechnungseinrichtung berechnet. Im Speziellen werden eine angelegte Heizerspannung (Batteriespannung) und ein Heizerstrom bei Energieversorgung des Heizers erfasst und wird dann der Heizerwiderstand basierend auf den erfassten Werten berechnet.
In dem nachfolgenden Schritt S505 wird bestimmt, ob der vorliegende Prozess der erste Prozess nach dem Start des zwangsweisen Verbrennens von PM ist oder nicht. Im Fall von JA schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S506 voran, in dem die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm als eine Verbrennungsstartspannung Vst gespeichert wird. In Schritt S507 wird der vorliegende Heizerwiderstand als ein Heizerwiderstand Rst zu Beginn der Verbrennung gespeichert.
Daraufhin wird in Schritt S508 ein Zunahmezeitzähler um 1 erhöht. Der Zunahmezeitzähler ist ein Zähler zum Messen einer verstrichenen Zeit seit dem Start einer Energieversorgung des Heizers als ein Startpunkt. Daraufhin wird in Schritt S509 bestimmt, ob der Zunahmezeitzähler einen vorbestimmten Wert erreicht oder nicht. Im Fall von NEIN in Schritt S509, wird in Schritt S510 bestimmt, ob die vorliegende PM-Erfassungsspannung Vpm die Ausgabeobergrenze erreicht oder nicht. Ferner wird im Fall von NEIN in Schritt S510 in Schritt S511 bestimmt, ob der Heizerwiderstand die Obergrenze erreicht oder nicht.
Im Fall von JA in einem von Schritten S509 bis S511 schreitet der Steuerbetrieb zu dem nachfolgenden Schritt S512 voran, in dem die Zunahmerate der PM-Erfassungsspannung Vpm berechnet wird. Zu dieser Zeit wird eine Differenz zwischen der vorliegenden PM-Erfassungsspannung Vpm und der Verbrennungsstartspannung Vst durch den Wert des Zunahmezeitzählers dividiert, wodurch die durchschnittliche Zunahmerate der PM-Erfassungsspannung Vpm als eine „Zunahmerate der erfassten Spannung“ berechnet wird. In Schritt S513 wird die Zunahmerate des Heizerwiderstands berechnet. Zu dieser Zeit wird eine Differenz zwischen dem vorliegenden Heizerwiderstand und dem Heizerwiderstand Rst zu Beginn der Verbrennung durch den Wert des Zunahmezeitzählers dividiert, wodurch die durchschnittliche Zunahmerate des Heizerwiderstands als eine „Zunahmerate des Heizerwiderstands“ berechnet wird.
In Schritt S514 wird ein Diagnosewert S9 basierend auf der in Schritt S512 berechneten Erfassungsspannung-Zunahmerate und der in Schritt S513 berechneten Heizerwiderstand-Zunahmerate berechnet. Zu dieser Zeit wird der Diagnosewert S9 als ein Verhältnis eingestellt, das durch Dividieren der Erfassungsspannung-Zunahmerate durch die Heizerwiderstand-Zunahmerate erhalten wird (S9 = Erfassungsspannung-Zunahmerate / Heizerwiderstand-Zunahmrate).
Daraufhin wird in Schritt S515 ein Anormalitätsbestimmungswert KE9 eingestellt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE9 wird basierend auf einem Standardverhältnis zwischen beiden Raten in dem normalen Zustand bestimmt. Der Anormalitätsbestimmungswert KE9 kann durch eine Korrektur unter Verwendung der Verbrennungsstartspannung Vst mit Bezug auf das Standardratenverhältnis in dem normalen Zustand eingestellt werden. In Schritt S516 wird bestimmt, ob der Diagnosewert S9 gleich oder größer dem Anormalitätsbestimmungswert KE9 ist oder nicht. Falls S9 ≥ KE9 gilt, schreitet der Steuerbetrieb zu Schritt S517 voran, in dem die Anormalität als in dem PM-Sensor 17 verursacht bestimmt wird. Wenn die Anormalität als verursacht bestimmt wird, werden die Anormalitätsdiagnosedaten in dem EEPROM 47 oder dergleichen gespeichert.
Das Kriterium einer Bestimmung einer Anormalität zum Durchführen der Diagnose einer Anormalität kann basierend auf der Beziehung zwischen der Änderung einer Zunahme der PM-Erfassungsspannung Vpm und der Änderung einer Zunahme des Heizerwiderstands eingestellt werden, wie es gemäß 10A und 10B gezeigt ist. 10A veranschaulicht Anormalitätsbestimmungszonen in der Beziehung zwischen einem Zunahmebetrag der PM-Erfassungsspannung Vpm (Differenz zwischen der vorliegenden PM-Erfassungsspannung Vpm und der Verbrennungsstartspannung Vst) und einem Zunahmebetrag des Heizerwiderstands (Differenz zwischen dem vorliegenden Heizerwiderstands und dem Heizerwiderstand Rst zu Beginn der Verbrennung).
10B veranschaulicht Anormalitätsbestimmungszonen in der Beziehung zwischen dem Diagnosewert S9 und dem Zunahmebetrag des Heizerwiderstands. Der Diagnosewert ist ein Verhältnis zwischen den Raten, die aus dem Zunahmebetrag der PM-Erfassungsspannung Vpm (Differenz zwischen der vorliegenden PM-Erfassungsspannung Vpm und der Verbrennungsstartspannung Vst) und dem Zunahmebetrag des Heizerwiderstands (Differenz zwischen dem vorliegenden Heizerwiderstands und dem Heizerwiderstand Rst zu Beginn der Verbrennung) berechnet werden.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, das ausführlich beschrieben ist, wird die PM-Erfassungsspannung Vpm bestimmt, während der angesammelte PM an dem PM-Detektor 34 durch den Heizer 35 erhitzt wird, und wird die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 basierend auf der bestimmten PM-Erfassungsspannung Vpm durchgeführt. In diesem Fall ist es möglich, im Vorfeld zu erkennen, wie sich die PM-Erfassungsspannung Vpm in dem normalen Zustand des Sensors zu der Zeit einer Energieversorgung des Heizers (zu der Zeit des Erhitzens des Heizers) ändert. Das Vorliegen oder Nichtvorliegen der Anormalität des Sensors kann durch Vergleichen der tatsächlichen vorliegenden PM-Erfassungsspannung Vpm mit einem Bezugswert der PM-Erfassungsspannung Vpm in dem normalen Zustand diagnostiziert werden. Als Ergebnis hiervon kann die Anormalität des PM-Sensors 17 auf geeignete Weise erfasst werden.
In dem Anormalitätsdiagnoseprozess dieses Ausführungsbeispiels wird die Diagnose einer Anormalität basierend auf dem Verhalten der PM-Erfassungsspannung Vpm in jedem eines Zeitraums zum Erhöhen der PM-Erfassungsspannung Vpm infolge der Temperatureigenschaft von dem PM, einem Zeitraum, während dem die PM-Erfassungsspannung Vpm die Obergrenze hält, und einem Zeitraum zum Verringern der PM-Erfassungsspannung Vpm infolge des Ausbrennens von dem PM vorgenommen. Somit kann die Diagnose einer Anormalität unter Berücksichtigung der Änderung der PM-Erfassungsspannung Vpm in jedem Zeitraum genau durchgeführt werden.
Bei dem zwangsweisen Verbrennen von PM wird die PM-Erfassungsspannung Vpm zu Beginn der Verbrennung (zum Start einer Energieversorgung des Heizers) bestimmt. Zumindest einer des Anormalitätsdiagnoseparameters und des Anormalitätsbestimmungswerts wird basierend auf der bestimmten PM-Erfassungsspannung Vpm korrigiert. Somit können selbst dann, wenn die PM-Erfassungsspannung Vpm (die Menge von angesammeltem PM) zu Beginn einer Energieversorgung des Heizers in jedem Fall anders wird, Schwankungen des Anormalitätsdiagnoseparameters und des Anormalitätsbestimmungswerts abhängig von der PM-Erfassungsspannung Vpm behoben werden, wodurch die Genauigkeit der Anormalitätsdiagnose verbessert wird.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Inhalte beschränkt, die bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel offenbart sind, und kann wie folgt angewandt werden.
Es ist möglich, zu ändern bzw. wechseln, welcher des vorgenannten ersten bis neunten Anormalitätsdiagnoseprozesses durchgeführt wird. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann zumindest einer der Anormalitätsdiagnoseprozesse durchgeführt werden. Ferner kann in jedem der vorstehend beschriebenen Anormalitätsdiagnoseprozesse der Zyklus bzw. die Periode oder die Zeit bzw. Zeitsteuerung einer Ausführung des Prozesses individuell eingestellt werden und können die jeweiligen Anormalitätsdiagnoseprozesse mit unterschiedlichen Zeitsteuerungen bzw. zu unterschiedlichen Zeiten durchgeführt werden.
Bei dem vorsehenden Ausführungsbeispiel wird die gemäß 3 gezeigte Spannungsteilungsschaltung 40 als die Signalausgabeschaltung verwendet. Dies kann modifiziert werden. Zum Beispiel kann eine Verbindung zwischen dem PM-Detektor 34 und dem Nebenschlusswiderstand 42, die die Spannungsteilungsschaltung bilden, umgekehrt sein. Im Speziellen kann der PM-Detektor 34 auf der unteren Seite bereitgestellt sein und kann der Nebenschlusswiderstand 42 auf der höheren Seite bereitgestellt sein. Bei dieser Anordnung wird die PM-Erfassungsspannung Vpm durch die folgende Formel (2) bestimmt: $Vpm = 5 V \times Rpm/ (Rs + Rpm)$
wobei Rpm ein Widerstand des PM-Detektors 34 ist und Rs ein Widerstand (zum Beispiel 5 kΩ) des Nebenschlusswiderstands 42 ist.
In einem solchen Fall ist Vpm gleich 5 V (Vpm = 5v), wenn die Menge von angesammeltem PM gleich 0 (oder ungefähr 0) ist. Der Wert von 5 V entspricht dem Ursprung (0-Punkt). Wenn der Widerstand Rpm des PM-Detektors 34 infolge der Ansammlung von PM zum Beispiel auf 1 kΩ fällt, ist Vpm gleich 0,83 V (Vpm = 0,83 V). Der Bereich einer Spannung der Spannungsteilungsschaltung 40 ist 0 bis 5 V. Der Bereich einer Änderung der PM-Erfassungsspannung Vpm während des zwangsweisen Verbrennens von PM ist 0 bis 0,83 V.
In dem neunten Anormalitätsdiagnoseprozess des vorstehenden Ausführungsbeispiels wird/ist der Anormalitätsdiagnoseparameter auf der Beziehung zwischen der Zunahmeänderung der PM-Erfassungsspannung Vpm und der Zunahmeänderung des Heizerwiderstands direkt nach dem Start einer Energieversorgung bzw. -zufuhr des Heizers basiert, aber kann dies modifiziert werden. In kurzen Worten kann die Änderung der Temperatur des Heizers 35 erfasst werden und kann die Information über die Änderung der Temperatur verwendet werden. Im Speziellen können eine Energie bzw. Leistung, die an den Heizer nach dem Start der Energieversorgung bzw. -zufuhr des Heizers zugeführt wird, ein integrierter Wert einer Heizerenergie bzw. -leistung, eine Heizertemperatur, die Temperatur des isolierenden Substrats 32 (Elementtemperatur) und dergleichen als Information über eine Temperaturänderung erhalten werden. Die Diagnose einer Anormalität des PM-Sensors 17 kann basierend auf der Beziehung zwischen einer beliebigen der vorgenannten Temperaturänderungsinformationen und der Änderung der PM-Erfassungsspannung Vpm durchgeführt werden.
Bei dem zwangsweisen Verbrennen von dem PM kann die Temperatur des PM-Sensors 17 zu der Startzeit (beim Start der Energieversorgung bzw. - zufuhr des Heizers) bestimmt werden und kann zumindest einer des Anormalitätsdiagnoseparameters und des Anormalitätsbestimmungswerts basierend auf der bestimmten Temperatur korrigiert werden. Selbst wenn sich die Sensortemperatur zum Start der Energieversorgung bzw. -zufuhr des Heizers 35 ändert, können Schwankungen des Anormalitätsdiagnoseparameters oder des Anormalitätsbestimmungswerts infolge der Sensortemperatur behoben werden, wodurch die Genauigkeit der Anormalitätsdiagnose verbessert wird. Im Speziellen kann die Information über eine Temperatur des PM-Sensors 17, die in Verwendung ist, einen Elementwiderstand (einen Widerstand eines isolierenden Substrats), einen Heizerwiderstand, eine an den Heizer zugeführte Energie bzw. Leistung, einen integrierten Wert einer Heizerenergie bzw. -leistung und dergleichen umfassen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Heizer 35 in/an dem isolierenden Substrat 33 des PM-Sensors 17 als eine Heizeinrichtung für das zwangsweise Verbrennen von PM bereitgestellt. Diese Anordnung kann modifiziert werden. Im Speziellen können Maßnahmen zum Aufheizen bzw. Erhöhen der Temperatur von Gas in einem Abgasrohr auf eine Temperatur bereitgestellt werden, mit der das PM verbrannt werden kann (zum Beispiel 650°C). Zum Beispiel umfassen die Maßnahmen eine Einrichtung zum Erhöhen der Temperatur von Gas, das von einer Maschine ausgestoßen wird, und eine Einrichtung zum Erhöhen der Temperatur des Inneren des Abgasrohrs durch Bereitstellung einer Heizeinrichtung wie etwa einem Heizer in dem Abgasrohr.
Der PM-Sensor 17 kann auf der stromabwärts und/oder der stromaufwärts liegenden Seite eines PM-Filters angeordnet sein, das in einem Maschinenabgasrohr bereitgestellt und zum Sammeln von PM angepasst ist. Ferner kann die Zeitsteuerung bzw. die Zeit des Wiederstellens des PM-Filters basierend auf einem erfassten Wert gesteuert werden, der durch den PM-Sensor 17 bereitgestellt wird. Wahlweise oder zusätzlich kann die Diagnose einer Anormalität des PM-Filters basierend auf dem erfassten Wert durchgeführt werden, der durch den PM-Sensor 17 bereitgestellt wird.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel ist beispielhaft auf den Ottomotor mit Direkteinspritzung angewandt, aber kann auf andere Typen von Maschinen angewandt werden. Zum Beispiel verwendet die Erfindung eine Dieselmaschine (insbesondere eine Direkteinspritzungsmaschine), und kann sie auf den PM-Sensor 17 angewandt werden, der in einem Abgasrohr der Dieselmaschine bereitgestellt ist. Die PM-Menge, die in anderen Arten von Gas außer dem Abgas von der Maschine enthalten ist, kann ebenso erfasst werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen von dieser unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Ausführungsbeispiele und Modifikationen von diesen umfasst eine Sensorsteuereinheit einen Heizer 35, der zum Erhitzen eines Anlagerungsabschnitts (32) konfiguriert ist, um den an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaub bzw. Feststoff zu verbrennen und zu beseitigen, und eine Anormalitätsdiagnoseeinrichtung zum Erhalten eines Sensorerfassungswerts von einem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor 17 (PM-Sensor) während eines Erhitzens des Heizers 35 und zum Durchführen einer Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors 17 basierend auf dem erhaltenen Sensorerfassungswert.
Wenn an dem Anlagerungsabschnitt angelagerter Feinstaub bzw. Feststoff erhitzt wird, so dass der Feinstaub bzw. Feststoff verbrannt und beseitigt wird, wie es gemäß 4 gezeigt ist, verursacht die Änderung des Widerstands zwischen den gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Elektroden 36a, 36b, dass der Sensorerfassungswert (die PM-Erfassungsspannung Vpm) gemäß dem Start der Erhitzung vorübergehend zunimmt und dann gemäß der tatsächlichen Verbrennung des Feinstaubs bzw. Feststoffs abnimmt. Basierend auf einem derartigen Verhalten des Sensorerfassungswerts wird die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors 17 durchgeführt. In diesem Fall ist es möglich, im Vorfeld zu erkennen, wie sich der Sensorerfassungswert in den normalen Zustand zu Beginn der Erhitzung ändert. Dann kann zum Beispiel die Diagnose des Vorliegens oder Nichtvorliegens einer Anormalität des Sensors durch Vergleichen des tatsächlichen Sensorerfassungswerts mit einem Bezugserfassungswert bei dem normalen Betrieb des Sensors durchgeführt werden. Als Ergebnis hiervon kann die Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors auf geeignete Weise erfasst werden.
Zum Beispiel kann die Sensorsteuereinheit eine Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts für eine Zeitdauer umfassen, in der der Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden gemäß einem Start des Erhitzens des Heizers abnimmt. In diesem Fall führt die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf einer Änderungsrate des Sensorerfassungswerts für die Zeitdauer durch, in der der Widerstand zwischen den Elektroden abnimmt.
Wie es durch die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 gemäß 4 bezeichnet ist, nimmt der Sensorerfassungswert (die PM-Erfassungsspannung Vpm) zum Start des Erhitzens durch den Heizer 35 infolge einer Änderung des Widerstands zwischen den Elektroden 36a, 36b zu, was die Temperatureigenschaft des Feinstaubs bzw. Feststoffs darstellt. In diesem Fall wird, wenn die Anormalität in dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor 17 verursacht ist/wird, die Änderungsrate der Sensorerfassungsspannung nach dem Start des Erhitzens des Sensors 17 von einer normalen Rate unterschiedlich. Somit kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors 17 erfasst werden.
Im Speziellen kann eine Änderungsrate des Sensorerfassungswerts (Zunahmerate) direkt nach dem Start des Erhitzens berechnet werden. Durch Vergleichen der berechneten Änderungsrate mit einer vorbestimmten Änderungsrate in dem normalen Zustand kann die Diagnose einer Anormalität durchgeführt werden. Wahlweise kann eine tatsächliche Zeitdauer berechnet werden, die für den Sensorerfassungswert erforderlich ist, um einen vorbestimmten Wert (Obergrenze) zu erreichen. Durch Vergleichen der berechneten tatsächlichen Zeitdauer mit einer vorbestimmten Zeitdauer, die in dem normalen Zustand erforderlich ist, kann die Diagnose einer Anormalität durchgeführt werden.
Zum Beispiel kann eine Signalausgabeschaltung mit dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor verbunden sein, und kann der Sensorerfassungswert durch die Signalausgabeschaltung innerhalb eines vorbestimmten Ausgabebereichs änderbar sein. Die Sensorsteuereinheit kann zusätzlich eine Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts umfassen, während sich der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens des Heizers 35 in einen Zustand ändert, in dem eine Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht ist. In diesem Fall führt die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf dem Sensorerfassungswert durch, während der Sensorerfassungswert die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht.
Die Signalausgabeschaltung kann ein Sensorerfassungssignal zum Beispiel durch Änderung eines Sensorerfassungswerts in einem Bereich einer Spannung ausgeben, die zum Beispiel durch einen Mikrocomputer verarbeitbar ist. Die Temperatur von Feinstaub bzw. Feststoff erhöht sich nach dem Start des Erhitzens des Heizers 35 in gewissem Maße. In diesem Zustand, wie er durch die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 angegeben ist, erreicht und hält der Sensorerfassungswert (die PM-Erfassungsspannung Vpm) die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs der Signalausgabeschaltung infolge der Änderung des Widerstands zwischen den Elektroden 36a, 36b abhängig von der Temperatureigenschaft des Feinstaubs bzw. Feststoffs. In diesem Fall wird, wenn die Anormalität in dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor verursacht wird/ist, der Zustand, in dem der Sensorerfassungswert die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht, von dem normalen Zustand unterschiedlich, wodurch das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors erfasst wird.
In Speziellen berechnet die Sensorsteuereinheit eine Dauer (Haltezeitdauer), während der Sensorerfassungswert die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht. Die Diagnose einer Anormalität kann durch Vergleichen der berechneten Dauer mit einer vorbestimmten Dauer in dem normalen Zustand durchgeführt werden. Wahlweise kann die Sensorsteuereinheit eine Zeit berechnen, zu der der Sensorerfassungswert, der die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht, sich in Richtung der Tendenz zum Erhöhen des Widerstands zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden 36a, 36b zu ändern beginnt. Die Diagnose einer Anormalität kann durch Vergleichen der berechneten Zeit mit einer vorbestimmten Zeit in dem normalen Zustand durchgeführt werden. Ferner kann die Diagnose einer Anormalität für eine Zeitdauer, während der Sensorerfassungswert die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht, durch Vergleichen der Grenze in dem normalen Zustand mit dem Sensorerfassungswert durchgeführt werden.
Weiterhin kann die Sensorsteuereinheit eine Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts für eine Zeitdauer umfassen, in der sich der Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden so ändert, dass er gemäß dem nach dem Start des Erhitzens des Heizers verbrannten und beseitigten Feinstaub bzw. Feststoff zunimmt. In diesem Fall führt die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf einer Änderungsrate des Sensorerfassungswerts für die Zeitdauer durch, in der sich der Widerstand zwischen den gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Elektroden 36a, 36b so ändert, dass er zunimmt.
Im Speziellen kann die Sensorsteuereinheit die Änderungsrate (z.B. Abnahmerate) des Sensorerfassungswerts nach dem tatsächlichen Start einer Verbrennung des Feinstaubs bzw. Feststoffs berechnen. Die Diagnose einer Anormalität kann durch Vergleichen der berechneten Änderungsrate mit einer vorbestimmten Änderungsrate in dem normalen Zustand durchgeführt werden. Wahlweise kann die Sensorsteuereinheit eine tatsächliche Zeitdauer berechnen, die erforderlich ist, bis der Sensorerfassungswert den vorbestimmten Wert (Ursprung) erreicht. Die Diagnose einer Anormalität kann durch Vergleichen der berechneten erforderlichen tatsächlichen Zeit mit einer vorbestimmten Zeit, die in dem normalen Zustand erforderlich ist, durchgeführt werden.
Zum Beispiel führt die Anormalitätdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf der Zeitdauer durch, die von dem Start des Erhitzens des Heizers 35 bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem der Sensorerfassungswert zu dem Anfangswert zurückkehrt.
Wie es durch die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t5 bezeichnet ist, die gemäß 4 gezeigt ist, wird sich der Sensorerfassungswert (die PM-Erfassungsspannung Vpm) nach dem Start des Erhitzens durch den Heizer 35 vorübergehend erhöhen, dann verringern und zu dem Anfangswert (Ursprung) zurückkehren. In diesem Fall wird, wenn die Anormalität in dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor verursacht ist/wird, die Änderung des Sensorerfassungswerts in einer Aufeinanderfolge von Verbrennungsprozessen von derjenigen in dem normalen Zustand unterschiedlich. Somit wird die Zeitdauer, die erforderlich ist, bis der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens zu dem Anfangswert (Ursprung) zurückkehrt, von der normalen Zeitdauer unterschiedlich.
Der Heizer 35 kann ein Heizelement umfassen, das durch Energieversorgung bzw. -zufuhr erhitzt wird. In diesem Fall kann die Sensorsteuereinheit zusätzlich umfassen: eine Einrichtung zum Erfassen einer Änderung der Temperatur des Heizelements; und eine Einrichtung zum Erhalten eines Sensorerfassungswerts und einer Informationen über die Änderung der Temperatur des Heizelements während der Zeitdauer, während der sich der Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden gemäß dem Start des Erhitzens des Heizers 35 so ändert, dass er abnimmt. Weiterhin kann die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf einer Beziehung zwischen der Änderung des Sensorerfassungswerts und der Information über die Änderung der Temperatur des Heizelements für die Zeitdauer durchführen, während der sich der Widerstand zwischen den Elektroden 36a, 36b so ändert, dass er abnimmt.
Beim Start einer Verbrennung durch die Verbrennungseinrichtung, wie er durch die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 bezeichnet ist, die gemäß 4 gezeigt ist, nimmt der Heizerwiderstand als die Information über eine Änderung der Temperatur des Heizelements zu und nimmt der Sensorerfassungswert (die PM-Erfassungsspannung Vpm) infolge der Änderung des Widerstands zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden gemäß der erzeugten Hitze zu. In diesem Fall wird, wenn die Anormalität in dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor verursacht wird/ist, die Beziehung zwischen der Änderung des Sensorerfassungswerts und der Änderung des Widerstands des Heizelements von derjenigen zu der normalen Zeit unterschiedlich. Dies kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors erfassen.
Im Speziellen berechnet die Sensorsteuereinheit die Änderungsrate des Sensorerfassungswerts und die Änderungsrate eines Widerstands des Heizelements direkt nach dem Start eines Erhitzens. Durch Vergleichen des Verhältnisses zwischen beiden Änderungsraten mit einem vorbestimmten Ratenverhältnis in dem normalen Zustand kann die Diagnose einer Anormalität durchgeführt werden.
Die Sensorsteuereinheit kann zusätzlich eine Einrichtung zum Erhalten eines weiteren Sensorerfassungswerts zu Beginn des Erhitzens des Heizers 35 und eine Einrichtung zum Korrigieren des Anormalitätsdiagnoseparameters und/oder des Anormalitätsbestimmungswerts basierend auf dem Sensorerfassungswert umfassen, der zu Beginn des Erhitzens erhalten wird.
Zum Beispiel ändert sich nach dem Start des Erhitzens durch den Heizer 35, wie es durch die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 angedeutet ist, die gemäß 4 gezeigt ist, wenn der Sensorerfassungswert (die PM-Erfassungsspannung Vpm) zunimmt, die Zunahmerate gemäß der Größe bzw. dem Wert (z.B. dem Spannungspegel) des Sensorerfassungswerts zum Start des Erhitzens, d.h. gemäß der Menge des an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaubs bzw. Feststoffs. Zusätzlich ändert sich auch eine Dauer der Zeit (Haltezeitdauer), die der Sensorerfassungswert die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs hält, gemäß der Größe bzw. dem Wert (dem Spannungspegel) des Sensorerfassungswerts zum Start des Erhitzens, mit anderen Worten gemäß der Menge des an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaubs bzw. Feststoffs.
Ausgehend von diesem Punkt wird der Anormalitätsdiagnoseparameter und/oder der Anormalitätsbestimmungswert basierend auf dem zum Start des Erhitzens erhaltenen Sensorerfassungswert korrigiert. Somit kann selbst dann, wenn die Größe bzw. der Wert (der Spannungspegel) des Sensorerfassungswerts zum Start eines Erhitzens schwankt, die Genauigkeit einer Diagnose der Anormalität verbessert werden.
Es ist selbstverständlich, dass derartige Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Eine Sensorsteuereinheit wird auf einen Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor angewandt, der einen Anlagerungsabschnitt (32), an dem in Gas enthaltener leitfähiger Feinstaub bzw. Feststoff angelagert wird, und ein Paar gegenüberliegender Elektroden (36a, 36b), die voneinander beabstandet sind, an dem Anlagerungsabschnitt umfasst. Der Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor ist angepasst, ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden entspricht, und die Sensorsteuereinheit ist angepasst, eine Menge von angelagertem Feinstaub bzw. Feststoff (PM) basierend auf einem Sensorerfassungswert von dem Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor zu berechnen. Die Sensorsteuereinheit umfasst einen Heizer (35) zum Erhitzen des Anlagerungsabschnitts, um den an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaub bzw. Feststoff zu verbrennen und zu beseitigen, und einen Anormalitätsdiagnoseabschnitt (20) zum Erhalten des Sensorerfassungswerts während eines Erhitzens des Heizers und zum Durchführen einer Diagnose einer Anormalität des Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors basierend auf dem erhaltenen Sensorerfassungswert.

Claims

Sensorsteuereinheit, die auf einen Feinstaub-Erfassungssensor angewandt wird, wobei der Feinstaub-Erfassungssensor einen Anlagerungsabschnitt (32), an dem in Gas enthaltener leitfähiger Feinstaub angelagert wird, und ein Paar gegenüberliegender Elektroden (36a, 36b), die voneinander beabstandet sind, an dem Anlagerungsabschnitt umfasst, wobei der Feinstaub-Erfassungssensor angepasst ist, ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden entspricht, wobei die Sensorsteuereinheit angepasst ist, eine Menge von angelagertem Feinstaub (PM) basierend auf einem Sensorerfassungswert von dem Feinstaub-Erfassungssensor zu berechnen, wobei die Sensorsteuereinheit aufweist: einen Heizer (35), der zum Erhitzen des Anlagerungsabschnitts konfiguriert ist, um den an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaub zu verbrennen und zu beseitigen; und eine Anormalitätsdiagnoseeinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung (20) konfiguriert ist zum Erhalten des Sensorerfassungswerts während eines Verbrennens und Beseitigens des Feinstaubs durch ein Erhitzen des Heizers und zum Durchführen einer Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf den während des Verbrennens und Beseitigens des Feinstaubs erhaltenen Sensorerfassungswerten.
Sensorsteuereinheit gemäß Anspruch 1, zusätzlich mit: einer Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts für eine Zeitdauer, in der der Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden gemäß einem Start des Erhitzens des Heizers abnimmt, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf einer Rate einer Änderung des Sensorerfassungswerts für die Zeitdauer durchführt, in der der Widerstand zwischen den Elektroden abnimmt.
Sensorsteuereinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Signalausgabeschaltung mit dem Feinstaub-Erfassungssensor verbunden ist und der Sensorerfassungswert durch die Signalausgabeschaltung innerhalb eines vorbestimmten Ausgabebereichs änderbar ist, wobei die Sensorsteuereinheit zusätzlich aufweist: eine Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts, während sich der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens des Heizers in einen Zustand ändert, in dem eine Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht ist, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf dem Sensorerfassungswert durchführt, während der Sensorerfassungswert die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Signalausgabeschaltung mit dem Feinstaub-Erfassungssensor verbunden ist und der Sensorerfassungswert durch die Signalausgabeschaltung innerhalb eines vorbestimmten Ausgabebereichs änderbar ist, wobei die Sensorsteuereinheit zusätzlich aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen einer Erreichungszeitdauer, die von dem Start des Erhitzens des Heizers bis zu einer Zeit erforderlich ist, zu der der Sensorerfassungswert eine Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf der Erreichungszeitdauer durchführt.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Signalausgabeschaltung mit dem Feinstaub-Erfassungssensor verbunden ist und der Sensorerfassungswert durch die Signalausgabeschaltung innerhalb eines vorbestimmten Ausgabebereichs änderbar ist, wobei die Sensorsteuereinheit zusätzlich aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen einer Haltezeitdauer, die von dem Zeitpunkt, zu dem der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens des Heizers die Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs erreicht, bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem der Sensorerfassungswert ausgehend von der Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs abzunehmen beginnt, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf der Haltezeitdauer durchführt.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Signalausgabeschaltung mit dem Feinstaub-Erfassungssensor verbunden ist und der Sensorerfassungswert durch die Signalausgabeschaltung innerhalb eines vorbestimmten Ausgabebereichs änderbar ist, wobei die Sensorsteuereinheit zusätzlich aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen einer Abnahmestartzeit, zu der der Sensorerfassungswert nach dem Start des Erhitzens des Heizers ausgehend von der Grenze des vorbestimmten Ausgabebereichs abzunehmen beginnt, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf der Abnahmestartzeit durchführt.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich mit: einer Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts für eine Zeitdauer, in der sich der Widerstand zwischen dem Paar von Elektroden gemäß dem nach dem Start des Heizens des Heizers verbrannten und beseitigen Feinstaub so ändert, dass er zunimmt, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf einer Rate einer Änderung des Sensorerfassungswerts für die Zeitdauer durchführt, in der sich der Widerstand zwischen den gegenüberliegenden Elektroden so ändert, dass er zunimmt.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, zusätzlich mit: einer Einrichtung zum Berechnen einer Zeitdauer, die von dem Start des Erhitzens des Heizers bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem sich der Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden durch Verbrennen und Beseitigen des an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaubs ändert und zunimmt, so dass bewirkt wird, dass der Sensorerfassungswert zu einem Anfangswert zurückkehrt, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf der Zeitdauer durchführt, die von dem Start des Erhitzens des Heizers bis zu dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem der Sensorerfassungswert zu dem Anfangswert zurückkehrt.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Heizer ein Heizelement umfasst, das durch Energieversorgung erhitzt wird, wobei die Sensorsteuereinheit zusätzlich aufweist: eine Einrichtung zum Erfassen einer Änderung der Temperatur des Heizelements; und eine Einrichtung zum Erhalten des Sensorerfassungswerts und einer Information über die Änderung der Temperatur des Heizelements während der Zeitdauer, während der sich der Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden gemäß dem Start des Erhitzens des Heizers so ändert, dass er abnimmt, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors basierend auf einer Beziehung zwischen der Änderung des Sensorerfassungswerts und der Informationen über die Änderung der Temperatur des Heizelements für die Zeitdauer durchführt, während der sich der Widerstand zwischen den Elektroden so ändert, dass er abnimmt.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Anormalitätsdiagnoseeinrichtung die Diagnose einer Anormalität des Feinstaub-Erfassungssensors durch Verwendung des Sensorerfassungswerts, der während des Erhitzens eines Heizers erhalten wird, als einen Anormalitätsdiagnoseparameter und durch Vergleichen des Anormalitätsdiagnoseparameters mit einem vorbestimmten Anormalitätsbestimmungswerts durchführt, wobei die Sensorsteuereinheit zusätzlich aufweist: eine Einrichtung zum Erhalten eines weiteren Sensorerfassungswerts zu Beginn des Erhitzens des Heizers; und eine Einrichtung zum Korrigieren des Anormalitätsdiagnoseparameters und/oder des Anormalitätsbestimmungswerts basierend auf dem Sensorerfassungswert, der zu Beginn des Erhitzens erhalten wird.