DE102011081808A1

DE102011081808A1 - Sensorsteuereinheit

Info

Publication number: DE102011081808A1
Application number: DE102011081808A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yokoi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JP2012052811A; DE102011081808B4; JP5333383B2

Abstract

Eine Sensorsteuereinheit ist angepasst an einen Feinstaub-(PM)Erfassungssensor (19), der einen Anlagerungsabschnitt (32, 52), an dem leitfähiger Feinstaub (PM) in Abgas von einer Brennkraftmaschine (11) angelagert und abgelagert wird, und einen Erfassungsabschnitt (34 bis 36, 54) umfasst, der durch ein Paar gegenüberliegender Elektroden (34a/b, 35a/b, 36a/b, 54a/b) konfiguriert ist, die an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) angeordnet sind, um ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstandswert zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden (34a/b, 35a/b, 36a/b, 54a/b) entspricht. Die Sensorsteuereinheit umfasst einen Anlagerungsmenge-Berechnungsabschnitt (54), der angepasst ist, eine Menge einer PM-Ablagerung an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) basierend auf dem Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors (19) zu berechnen, einen Partikelmasse-Einstellabschnitt (45), der im Stande ist, aus jeweils unterschiedlichen Massenwerten einen Massenwert als einen durchschnittlichen Partikelmassenwert jedes PM-Partikels an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) einzustellen, und einen Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt (45), der angepasst ist, eine Anzahl von PM-Partikeln basierend auf der berechneten Menge einer PM-Ablagerung und dem eingestellten durchschnittlichen Partikelmassenwert zu berechnen.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Sensorsteuereinheit, die Feinstaub bzw. Feststoff (PM: ”Particulate Matter”) basierend auf einem Erfassungssignal eines Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensors erfasst.
Herkömmlich sind verschiedene PM-Sensoren (d. h. Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensoren) zum Erfassen einer Menge von PM in von einer Maschine ausgestoßenem Abgas vorgeschlagen. Zum Beispiel umfasst ein PM-Sensor, der in der JP-A-59-196453 (die dem US-Patent Nr. 4,656,832 entspricht) offenbart ist, ein Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden auf einem isolierenden Substrat. Die Anhäufung von PM ändert einen Widerstand zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden. Durch Verwendung dieser Eigenschaft ist der PM-Sensor konfiguriert, ein Erfassungssignal in Proportionalität zu dem Widerstand zwischen den gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Elektroden auszugeben. Dann wird die Menge von PM basierend auf dem Erfassungssignal von dem PM-Sensor berechnet.
Wenn die Menge von PM basierend auf dem Erfassungssignal des PM-Sensors berechnet wird, kann die Menge von PM als ein Massen- oder ein Gewichtsbetrag berechnet werden. Für den Auswertungszweck kann jedoch die Menge von PM, die von der Maschine ausgestoßen wird, auch in der Anzahl von Partikeln gemessen werden müssen. In einem solchen Fall kann die Anzahl von PM-Partikeln berechnet werden, indem die Menge (d. h. ein Gesamtgewicht) von angesammeltem PM durch den durchschnittlichen Partikelmassenwert, der als ein vorbestimmter Wert definiert ist, dividiert wird.
Bei der vorgenannten Berechnung wird angenommen, dass alle PM-Partikel den gleichen durchschnittlichen Partikelmassenwert aufweisen. Die Größen (z. B. ein Gewicht, ein Durchmesser, usw.) von PM-Partikeln in dem Abgas kann nämlich variieren, und die Verteilung von PM-Größen kann auch abhängig von dem Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand und dergleichen variieren. Daher kann es schwer sein, die Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln zu verbessern, wodurch es zum Beispiel schwierig wird, die Auswertung der PM-Menge basierend auf der Anzahl von PM-Partikeln durchzuführen.
In Anbetracht der vorgenannten und weiterer Sachverhalte besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Sensorteuereinheit bereitzustellen, die die Anzahl PM-Partikeln, die in dem Abgas (der Emission) einer Brennkraftmaschine enthalten sind, genau berechnen kann.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sensorsteuereinheit an/für einen Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor angepasst, der einen Anlagerungsabschnitt, an dem leitfähiger Feinstaub bzw. Feststoff in Abgas von einer Brennkraftmaschine angelagert und abgelagert wird, und einen Erfassungsabschnitt umfasst, der durch ein Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden konfiguriert ist, die an dem Anlagerungsabschnitt angeordnet sind, um ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstandswert zwischen dem Paar gegenüberliegender bzw. entgegengesetzter Elektroden entspricht. Die Sensorsteuereinheit umfasst: einen Anlagerungsmenge-Berechnungsabschnitt, der angepasst ist, eine Menge einer PM-Ablagerung, die an dem Anlagerungsabschnitt angelagert und abgelagert ist, basierend auf dem Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors zu berechnen; einen Partikelmasse-Einstellabschnitt, der im Stande ist, aus jeweils unterschiedlichen Massenwerten einen Massenwert als einen durchschnittlichen Partikelmassenwert jedes PM-Partikels einzustellen, der an dem Anlagerungsabschnitt angelagert und abgelagert ist; und einen Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt, der angepasst ist, eine Anzahl der PM-Partikel basierend auf der durch den Anlagerungsmenge-Berechnungsabschnitt berechneten Menge einer PM-Ablagerung und dem durch den Partikelmasse-Einstellabschnitt eingestellten durchschnittlichen Partikelmassenwert zu berechnen.
Bei der Partikelanzahlberechnung kann sich die Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln verschlechtern, falls für die Berechnung nur ein durchschnittlicher Partikelmassenwert verfügbar ist, das heißt, falls der durchschnittliche Partikelmassenwert (z. B. Gewicht) ein einziger festgelegter Wert ist. Mit anderen Worten kann es schwierig sein, eine bestimmte Berechnungsgenauigkeit zu erhalten, falls der durchschnittliche Partikelmassenwert ein festgelegter Wert ist, da sich PM-Partikel in der Größe unterscheiden und sich die Partikelgrößen unter dem Einfluss anderer Faktoren ändern, wie etwa dem Antriebs- bzw. Betriebszustand der Brennkraftmaschine und dergleichen. Gemäß dem vorgenannten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung sind jedoch mehrere Partikelmassenwerte, die sich jeweils voneinander unterscheiden, als der durchschnittliche Partikelmassenwert verfügbar, aus denen ein Wert selektiv eingestellt wird. Mit anderen Worten ermöglicht die Sensorsteuereinheit der vorliegenden Erfindung eine selektive Verwendung verschiedener Partikelmassenwerte als den durchschnittlichen Partikelmassenwert zum Zweck der verbesserten Genauigkeit einer PM-Partikelanzahlberechnung. Als Ergebnis hiervon kann die Anzahl von PM-Partikeln, die in von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas enthalten sind, genau bestimmt werden.
Zusätzlich steht der Massenwert eines PM-Partikels im Wesentlichen in Proportionalität zu einem Partikeldurchmesser des PM-Partikels. Daher kann anstelle des Massenwerts des Partikels der Partikeldurchmesser als ein Index bzw. eine Kennzahl von PM-Partikelgrößen verwendbar sein. Mit anderen Worten können der durchschnittliche Partikelmassenwert und der durchschnittliche Partikeldurchmesser als der PM-Partikelgrößenindex bzw. die PM-Partikelgrößenkennzahl verwendet werden.
Zum Beispiel können gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung mehrere Erfassungsergebnisse einer Vielzahl von Erfassungsabschnitten an die Sensorsteuereinheit eingegeben werden, und kann die Vielzahl von Erfassungsabschnitten konfiguriert sein, jeweils unterschiedliche Partikelgrößenbereiche von PM-Partikeln aufzuweisen, die an diesen angelagert und abgelagert werden. In diesem Fall stellt der Partikelmasse-Einstellabschnitt einen durchschnittlichen Partikelmassenwert für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten ein, berechnet der Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt die Anzahl von PM-Partikeln für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten basierend auf der Menge einer PM-Ablagerung an jedem der Vielzahl von Erfassungsabschnitten und dem für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten eingestellten durchschnittlichen Partikelmassenwert. Außerdem berechnet der Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt die Anzahl von PM-Partikeln in dem Abgas basierend auf der berechneten Anzahl von PM-Partikeln für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten.
Bei dem vorgenannten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung erfassen die Vielzahl von Erfassungsabschnitten jeweils unterschiedliche PM-Partikelgrößen, die an diesen angelagert und abgelagert sind, womit jeder der Vielzahl von Erfassungsabschnitten einen speziellen Partikelgrößenbereich aufweist, wenn die PM-Partikel erfasst werden. Daher kann eine Berechnungsgenauigkeit von jedem der Vielzahl von Erfassungsabschnitten für die erfassten PM-Partikel verbessert werden, und kann als Ergebnis hiervon die Gesamtzahl von PM-Partikeln in dem Abgas genau bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt die Anzahl von PM-Partikeln in dem Abgas in Bezug auf einen Teil eines gesamten Partikelgrößenbereichs basierend auf zumindest einem der Erfassungsergebnisse der Vielzahl der Erfassungsabschnitte berechnen.
Gemäß der vorgenannten Konfiguration kann die Anzahl von PM-Partikeln zum Beispiel nur für leichte und kleine Partikelgrößen berechnet werden. Aus praktischer Sicht kann zur Berechnung der Anzahl von PM-Partikeln in einem kleinsten PM-Größenbereich das Erfassungsergebnis von einem der Vielzahl von Erfassungsabschnitten aus vielen Erfassungsergebnissen, die von der Vielzahl von Erfassungsabschnitten ausgegeben werden, auf- bzw. herausgegriffen werden.
Die Sensorsteuereinheit der vorliegenden Erfindung kann mit einem Antriebs- bzw. Betriebszustand-Erfassungsabschnitt zum Erfassen eines Antriebs- bzw. Betriebszustands der Brennkraftmaschine versehen sein. In diesem Fall stellt der Partikelmasse-Einstellabschnitt den durchschnittlichen Partikelmassenwert basierend auf dem erfassten Antriebs- bzw. Betriebszustand von dem Antriebs- bzw. Betriebszustand-Erfassungsabschnitt ein.
Gemäß der vorgenannten Konfiguration wird der durchschnittliche Partikelmassenwert variabel eingestellt, so dass er der Änderung einer PM-Partikelgröße selbst dann folgt, wenn die Änderung einer PM-Partikelgröße (d. h. eine Verteilung von PM-Partikelgrößen) durch die Änderung des Antriebs- bzw. Betriebszustands der Brennkraftmaschine verursacht wird. Daher kann eine Berechnungsgenauigkeit der PM-Partikelanzahl weiter verbessert werden.
Bei der Sensorsteuereinheit der vorliegenden Erfindung kann die Brennkraftmaschine zum Beispiel eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritztyps sein, die eine Kraftstoffeinspritzeinheit zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer aufweist. In diesem Fall kann der Antriebs- bzw. Betriebszustand-Erfassungsabschnitt als den Antriebs- bzw. Betriebszustand einen Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand erfassen, der als ein Bestimmungsfaktor zum Bestimmen eines Kraftstoffpartikeldurchmessers eines von der Kraftstoffeinspritzeinheit eingespritzten Kraftstoffs dient. Außerdem kann der Partikelmasse-Einstellabschnitt, wenn der durch den Antriebs- bzw. Betriebszustand-Erfassungsabschnitt erfasste Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand ein erster Zustand mit Kraftstoffpartikeln eines größeren Durchmessers ist, im Vergleich zu einem Wert des durchschnittlichen Partikelmassenwerts in einem zweiten Zustand des Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustands mit Kraftstoffpartikeln eines kleineren Durchmessers einen größeren Wert als den durchschnittlichen Partikelmassenwert eingestellten.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann die Änderung des Partikeldurchmessers von eingespritztem Kraftstoff (d. h. eines Partikeldurchmessers von durch die Kraftstoffeinspritzeinheit eingespritztem Kraftstoff) gemäß der Änderung des Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustands zum Zweck der verbesserten Berechnungsgenauigkeit vorzugsweise bei der Partikelanzahlberechnung widergespiegelt werden. Das heißt, dass die Beziehung zwischen dem Partikeldurchmesser von eingespritztem Kraftstoff und der PM-Partikelgröße (d. h. einem Gewicht oder einem Durchmesser) eingesetzt werden kann, um den erfassten Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand bei einer PM-Partikelanzahlberechnung genauer widerzuspiegeln.
Als ein Beispiel wird der Partikeldurchmesser von eingespritztem Kraftstoff kleiner, wenn der Kraftstoffdruck von der Kraftstoffeinspritzeinheit steigt, und wird der Partikeldurchmesser von eingespritztem Kraftstoff größer, wenn der Kraftstoffdruck von der Kraftstoffeinspritzeinheit sinkt. In Anbetracht einer derartigen Beziehung wird vorzugsweise der größere Wert als der durchschnittliche PM-Partikelmassenwert für den niedrigeren Kraftstoffdruck eingestellt. Ferner wird die Kraftstoffpartikelgröße kleiner, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur steigt, und wird die Kraftstoffpartikelgröße größer, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur sinkt. Daher kann vorzugsweise der größere Wert als der durchschnittliche PM-Partikelmassenwert für die niedrigere Kühlmitteltemperatur eingestellt werden.
Außerdem kann der Antriebs- bzw. Betriebszustand-Erfassungsabschnitt eine Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine als den Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand erfassen, und kann der Partikelmasse-Einstellabschnitt den durchschnittlichen Partikelmassenwert so einstellen, dass er größer ist wenn die erfasste Maschinendrehzahl höher ist.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann die Anzahl von PM-Partikeln genauer berechnet werden, indem die Maschinendrehzahl zu den Zeitpunkten einer regulären bzw. regelmäßigen Partikelanzahlberechnung widergespiegelt wird.
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eher ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird, bei denen gilt:
1 ist ein Überblicksblockschaltbild einer Konfiguration eines Maschinensteuersystems gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Teil eines Sensorelements eines PM-Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine schematische Darstellung des PM-Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ist ein Graph, der eine Partikelgrößenverteilung an drei PM-Erfassungsabschnitten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist ein Ablaufdiagramm eines PM-Partikelanzahl-Berechnungsprozesses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 ist eine schematische Darstellung, die ein Sensorelement einschließlich einer elektrischen Konfiguration gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Ablaufdiagramm eines PM-Partikelanzahl-Berechnungsprozesses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
8A bis 8C sind Graphen, die PM-Partikeldurchmesser mit Bezug auf einen Kraftstoffdruck, eine Kühlmitteltemperatur und eine Maschinendrehzahl gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen; und
9A bis 9C sind schematische Darstellungen, die die Sensorelemente gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigen.
Nachstehend werden hierin unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele und Modifikationen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Im Folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 1 bis 5 beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel handelt von einer Überwachung der Menge von PM (d. h. der Menge des leitfähigen Feinstaubs bzw. Feststoffs) von Abgas, das von einer Maschine 11 ausgestoßen wird, basierend auf dem abgelagerten PM (dem angelagerten PM) an einem PM-Sensor 19 in einem Steuerbetrieb eines Fahrzeugmaschinensystems mit einer fahrzeuginternen Maschine. Aus praktischer Sicht ist der PM-Sensor 19 in einem Maschinenabgasrohr 16 angeordnet, um die an dem PM-Sensor 19 angelagerte Menge von PM zu erfassen. 1 zeigt eine Konfiguration des Maschinensteuersystems.
Wie es gemäß 1 gezeigt ist, umfasst das System die Maschine 11, die ein Ottomotor vom Direkteinspritztyp ist, und ist die Maschine 11 mit einem Kraftstoffeinspritzventil 12 und einer Zündvorrichtung 13 nebst anderen Bauteilen versehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 und eine Kraftstoffversorgungsvorrichtung 15 sind über ein Kraftstoffrohr 14 miteinander verbunden, und das Kraftstoffeinspritzventil 12 spritzt von der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 15 zugeführten Kraftstoff direkt in eine Maschinenverbrennungskammer ein. Die Kraftstoffversorgungsvorrichtung 15 setzt den Kraftstoff unter Druck und führt den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff an das Kraftstoffeinspritzventil 12 zu. Die Kraftstoffversorgungsvorrichtung 15 umfasst eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zum Setzen des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank unter Druck, ein Ableitungsrohr, das den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe aufnimmt und als Druckspeicher dient, und dergleichen.
In einem Abgasrohr 16 der Maschine 11 ist ein Dreiwegekatalysator 17 angeordnet, der als eine Abgasreinigungsvorrichtung verwendet wird. Außerdem ist eine relativ zu dem Katalysator 17 stromaufwärts liegende Seite des Abgasrohrs 16 mit einem A/F-Sensor 18 versehen und ist eine relativ zu dem Katalysator 17 stromabwärts liegende Seite des Abgasrohrs 16 mit einem PM-Sensor 19 als ein Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor versehen. Zusätzlich umfasst das Maschinensteuersystem einen Maschinendrehsensor 21, der zum Erfassen einer Maschinendrehzahl angepasst ist, sowie einen Ansaugdrucksensor 22, der zum Erfassen eines Ansaugrohrdrucks angepasst ist, einen Kraftstoffdrucksensor 23, der zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 15 (d. h. des Kraftstoffdrucks in dem Ableitungsrohr) angepasst ist, einen Kühlmitteltemperatursensor 24, der zum Erfassen der Temperatur eines Maschinenkühlmittels (d. h. einer Maschinenkühlmitteltemperatur) angepasst ist.
Eine Maschinen-ECU 25 wird zum Ausführen verschiedener Steuerprogramme verwendet, um verschiedene Steuerungen zur Steuerung verschiedener Bauteile, wie etwa der Maschine 11 selbst und vieler Peripheriegeräte, basierend auf einem erfassten Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand durchzuführen. Die ECU 25 umfasst einen Mikrocomputer 45, der eine wohlbekannte CPU, einen wohlbekannten ROM, einen wohlbekannten RAM und dergleichen aufweist, um zum Beispiel Programme zu speichern und Programme auszuführen. Im Allgemeinen empfängt die ECU 25 verschiedene Eingabesignale von den vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren, und berechnet sie eine Menge einer Kraftstoffeinspritzung und einen Zündzeitpunkt basierend auf diesen Signalen, und steuert sie das Kraftstoffeinspritzventil 12 und die Zündvorrichtung 13. Ferner führt die ECU 25 eine Kraftstoffdrucksteuerung in der Kraftstoffversorgungsvorrichtung 15 durch, um so den Kraftstoffdruck in dem Ableitungsrohr zu steuern. Außerdem bestimmt die ECU 25 in regelmäßigen Abständen einen Sollkraftstoffdruck basierend auf einem Maschinenantriebs- bzw. Maschinenbetriebszustand (z. B. der Maschinendrehzahl und dem Ansaugrohrdruck), und führt sie eine Kraftstoffdruckregelung derart durch, dass der durch den Kraftstoffdrucksensor 23 erfasste Kraftstoffdruck dem Sollkraftstoffdruck angenähert wird.
Weiterhin berechnet die ECU 25 eine tatsächliche bzw. gegenwärtige PM-Emissionsmenge der Maschine 11 basierend auf dem Erfassungssignal von dem PM-Sensor 19, und wird ein Verbrennungszustand der Maschine 11 basierend auf der tatsächlichen bzw. gegenwärtigen PM-Emissionsmenge diagnostiziert. Aus praktischer Sicht wird bestimmt, dass sich die Maschine 11 in einem Zustand übermäßiger PM-Emission befindet, und wird die Maschine 11 als anormal bzw. sich in einem anormalen Zustand befindlich bestimmt, falls die tatsächliche bzw. gegenwärtige PM-Erfassungsmenge einen vorbestimmten Anormalitätsbestimmungswert überschreitet.
Die ECU 25 kann konfiguriert sein, die Maschine 11 variabel zu steuern, um so basierend auf der durch einen Erfassungswert des PM-Sensors 19 berechneten tatsächlichen bzw. gegenwärtigen PM-Emissionsmenge zwischen verschiedenen Maschinensteuermodi bzw. -betriebsarten umzuschalten. Zum Beispiel kann die Menge einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf der tatsächlichen bzw. gegenwärtigen PM-Emissionsmenge steuert werden. Außerdem können die Kraftstoffeinspritzzeit/-steuerung und die Zündzeit/-steuerung basierend auf der tatsächlichen bzw. gegenwärtigen PM-Emissionsmenge steuert werden.
Eine physikalische und eine elektrische Konfiguration des PM-Sensors 19 werden unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Teil eines Sensorelements 31 in dem PM-Sensor 19 veranschaulicht, und 3 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Konfiguration des PM-Sensors 19.
Das Sensorelement 31 weist zwei Teile von Isolationssubstraten 32, 33 auf, von denen jedes die Form einer länglichen Platte bzw. Platine aufweist, wie es gemäß 2 gezeigt ist, und drei PM-Erfassungsabschnitte 34, 35, 36, die zum Erfassen der Menge von PM konfiguriert sind, sind an/auf dem Isolationssubstrat 32 in dem Sensorelement 31 bereitgestellt. Ferner ist ein Heizer 37 an/auf dem anderen Isolationssubstrat 33 angeordnet, um das Sensorelement 31 zu erhitzen. Die Isolationssubstrate 32 und 33 sind geschichtet, so dass sie das zweischichtige Sensorelement 31 bilden. Das Isolationssubstrat 32 entspricht einem Anlagerungsabschnitt (d. h. Ablagerungsabschnitt), an dem der PM angelagert und abgelagert wird. Ferner kann, obwohl bei der Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels drei PM-Erfassungsabschnitte 34, 35, 36 ausgebildet sind, die Anzahl von PM-Erfassungsabschnitten nicht auf drei beschränkt sein, und kann sie beliebig gesetzt sein, solange die Anzahl von PM-Erfassungsabschnitten größer als zwei ist. Das heißt, dass mehrere PM-Erfassungsabschnitte in einer Anzahl von gleich oder größer zwei an/auf dem Isolationssubstrat 32 bereitgestellt sein können.
Jeder der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 an/auf dem Isolationssubstrat 32 weist ein Paar Erfassungselektroden auf. Das heißt, dass der PM-Erfassungsabschnitt 34 ein Paar Erfassungselektroden 34a, 34b aufweist, der PM-Erfassungsabschnitt 35 ein Paar Erfassungselektroden 35a, 35b aufweist, und der PM-Erfassungsabschnitt 36 ein Paar Erfassungselektroden 36a, 36b aufweist. Jede dieser paarweisen Erfassungselektroden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 ist an/auf dem Isolationssubstrat 32 bereitgestellt, das relativ zu einem Heizersubstrat des anderen Isolationssubstarts 33 eine entgegengesetzte Oberfläche darstellt, wobei zwischen zwei benachbarten Paaren von Elektroden ein Raum bzw. Abstand vorhanden ist. Außerdem sind die PM-Erfassungssensoren 34 bis 36 mit einem Raum bzw. Abstand zwischen diesen angeordnet. Der Raum bzw. Abstand zwischen den gegenüberliegenden Elektroden der PM-Erfassungssensoren 34 bis 36 ist zum Beispiel für alle PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 gleich. Ferner ist der Heizer 37 zum Beispiel durch ein Heizelement ausgebildet, wie etwa einen elektrisch geheizten Draht oder dergleichen.
Die Form der Erfassungselektroden in jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 kann nicht notwendigerweise auf das Vorgenannte eingeschränkt sein. Das heißt, dass in den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 mehrere kammförmige Elektroden abwechselnd zueinander angeordnet sein können oder Elektroden in einer gebogenen bzw. gekrümmten Form ausgebildet sein können oder ein Paar paralleler einelementiger/-teiliger Elektroden so angeordnet sein können, dass sie einander gegenüberliegen.
Obwohl dies nicht veranschaulicht ist, weist der PM-Sensor 19 weiterhin einen Halter auf, um das Sensorelement 31 zu halten, und ist das Sensorelement 31 an dem Abgasrohr 16 befestigt, wobei ein Ende von diesem durch den Halter gehalten wird. Ferner ist, wenn der PM-Sensor 19 in dem Abgasrohr 16 angeordnet ist, ein Teil des PM-Sensors 19, der zumindest die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 und den Heizer 37 umfasst, in dem Abgasrohr 16 positioniert, und ist das Isolationssubstrat 32 des Sensorelements 31 derart konfiguriert, dass es in Richtung einer stromaufwärts liegenden Seite des Abgases schaut. Auf eine solche Art und Weise wird PM in dem Abgas der Maschine 11 an und rund um jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 des Isolationssubstrats 32 angelagert und angesammelt, wenn das Abgas der Maschine 11 in dem Abgasrohr 16 strömt. Ferner weist der PM-Sensor 19 eine Schutzabdeckung auf, die einen vorstehenden Teil des Sensorelements 31 abdeckt.
Wenn in dem Abgas enthaltener PM an dem Isolationssubstrat 32 des Sensorelements 31 angelagert und angesammelt wird, erfasst der PM-Sensor 19 die Menge von PM basierend auf der Änderung eines Widerstandswerts von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 (d. h. dem Widerstandwert zwischen dem Paar von Elektrodenelementen).
Als die elektrische Konfiguration des PM-Sensors 19, die gemäß 3 gezeigt ist, ist eine Energieversorgungseinheit 41 mit einem Ende von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 des PM-Sensors 19 verbunden und ist jeder der Nebenschlusswiderstände 42, 43, 44 mit dem anderen Ende der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 verbunden. Die Energieversorgungseinheit 41 weist einen Aufwärts- bzw. Aufspanntransformator auf, der zum Erhöhen der Spannung einer Fahrzeugbatterie angepasst ist, und die PM-Erfassungsabschnitte 34, 35, 36 können zum Beispiel eine Spannung von 30 V, 40 V beziehungsweise 50 V daran angelegt haben. Infolge der Differenz der angelegten Spannungen zwischen den PM-Erfassungsabschnitten 34, 35, 36 unterscheiden sich auch die Stärken eines elektrischen Feldes voneinander, das rund um die Elektroden dieser PM-Erfassungsabschnitte 34, 35, 36 induziert wird. Die Differenz der elektrischen Feldstärken führt zu der Differenz des maximalen Durchmessers von sich an den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 anzulagernden PM-Partikeln. Das heißt, dass sich die angelagerten PM-Mengen an den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 jeweils in den PM-Partikeldurchmessern voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten werden aus der Mischung von PM-Partikeln mit verschiedenen Partikeldurchmessern infolge des schweren Gewichts der PM-Partikel mit größerem Durchmesser durch den PM-Erfassungsabschnitt, der eine stärkere elektrische Feldstärke aufweist, nur PM-Partikel mit einem relativ großen Durchmesser aufgefangen. Andererseits werden infolge der Leichtigkeit der PM-Partikel mit kleinerem Durchmesser selbst durch den PM-Erfassungsabschnitt mit einem schwächeren elektrischen Feld PM-Partikel mit einem relativ kleinen Durchmesser aufgefangen.
Falls PM-Partikel in dem Abgas geladen sind, ist ferner die Auffangeffizienz von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 verbessert. Mit anderen Worten werden PM-Partikel durch die Ladung an den PM-Partikeln stärker an jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 angezogen und effizienter gesammelt. Daher kann eine Ladungseinheit mit einer Elektrizitätsentladungsvorrichtung in dem Abgasrohr bereitgestellt sein und können PM-Partikel durch Betrieb der Ladungseinheit geladen werden. Aus praktischer Sicht können durch eine Koronaentladung der Ladungseinheit Ionen erzeugt werden und können Ionen an die PM-Partikel angelagert werden, um die PM-Partikel aufzuladen. Dann werden durch Nutzung des Feldeffekts der geladenen PM-Partikel PM-Partikel durch jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 getrennt gesammelt.
Ferner ist bei der gemäß 3 gezeigten elektrischen Schaltung eine Spannungsteilungsschaltung durch die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 und die Nebenschlusswiderstände 42 bis 44 ausgebildet, wobei eine Zwischenpunktspannung als eine PM-Erfassungsspannung Vpm1, Vpm2, Vpm3 in die ECU 25 eingegeben wird. Mit anderen Worten weist jeder der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 46 seinen eigenen Widerstandswert auf (d. h. einen Widerstand zwischen Elektroden), der gemäß der Menge einer PM-Ablagerung geändert wird, und verursacht die Änderung des Widerstandswerts die Änderung von jeder der PM-Erfassungsspannungen Vpm1 bis Vpm3. Dann wird jede der PM-Erfassungsspannungen Vpm1 bis Vpm3 über einen A/D-Wandler, der nicht veranschaulicht ist, in den Mikrocomputer 45 eingegeben. Der Mikrocomputer 45 berechnet den Betrag einer PM-Anlagerungsmenge basierend auf den PM-Erfassungsspannungen Vpm1 bis Vpm3.
Ferner hat der Heizer 37 des PM-Sensors 19 eine Heizerenergieversorgung 47 mit diesem verbunden. Zum Beispiel ist die Heizerenergieversorgung 47 eine fahrzeuginterne Batterie, und wird der Heizer 37 erhitzt, indem er eine Elektrizitätszufuhr von der fahrzeuginternen Batterie erfährt. In einem solchen Fall ist ein als ein Schaltelement dienender Transistor 48 mit der unteren Seite des Heizers 37 verbunden und wird eine Heizsteuerung des Heizers 37 durch Ein-/Ausschalten des Transistors 48 unter der Steuerung des Mirkocomputers 45 durchgeführt.
Wenn eine Zufuhr von Elektrizität für den Heizer 37 begonnen wird, wobei PM-Partikel an dem Isolationssubstrat 32 angelagert sind, steigt die Temperatur einer PM-Anlagerung (PM-Ablagerung) und wird die PM-Ablagerung zwangsweise verbrannt. Ein solches zwangsweises Verbrennen von PM beseitigt eine PM-Anlagerung von dem Isolationssubstrat 32. Der Mikrocomputer 45 führt zum Beispiel eine Heizsteuerung des Heizers 37 durch, wenn er bestimmt, dass das zwangsweise Verbrennen von PM gefordert ist, und zwar entweder zu einer Zeit eines Startens der Maschine, zu einer Zeit eines Fahrens des Fahrzeugs oder zu einer Zeit einer Erfassung einer bestimmten Menge einer PM-Anlagerung. Zusätzlich kann der Prozess eines zwangsweisen Verbrennens einer PM-Anlagerung infolge der Auffrischung und Wiederherstellung der PM-Anlagerungserfassungsfunktion in dem PM-Sensor 19 auch als ein Sensorauffrischungsprozess bezeichnet werden.
Wenn an den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 angelegte Spannungen so konfiguriert sind, dass sie jeweils unterschiedlich sind, wie es vorstehend beschrieben ist, ist auch eine Partikeldurchmesserverteilung in jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34, 35, 36 unterschiedlich. 4 zeigt einen Graphen der Durchmesserverteilung von PM-Partikeln in der PM-Ablagerungsmenge, die durch die drei PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 aufgefangen wird, wobei dieser eine horizontale Achse eines PM-Partikeldurchmessers (μm) und eine vertikale Achse der Anzahl von PM-Partikeln in einer durch die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 aufgefangenen PM-Ablagerungsmenge aufweist.
Wie es gemäß 4 gezeigt ist, erstreckt sich ein Partikeldurchmesserbereich der PM-Ablagerung in jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 in Proportionalität zu der Erhöhung der angelegten Spannung in Richtung der Seite größerer Durchmesser. Mit anderen Worten erhöht sich der aufzufangende maximale Durchmesser, wenn sich die angelegte Spannung erhöht. Daher ist der gemittelte Wert von PM-Partikeldurchmessern einer PM-Ablagerung in dem PM-Erfassungsabschnitt mit einer höheren angelegten Spannung größer. Aus praktischer Sicht werden an dem PM-Erfassungsabschnitt 34 mit der angelegten Spannung von 50 V PM-Partikel mit einem Partikeldurchmesser in einem Bereich von 0 bis 50 μm aufgefangen und beträgt der Durchschnitt der gesammelten Partikeldurchmesser 25 μm. Gleichermaßen werden an dem PM-Erfassungsabschnitt 35 mit der angelegten Spannung von 40 V PM-Partikel mit einem Partikeldurchmesser in einem Bereich von 0 bis 40 μm aufgefangen und beträgt der Durchschnitt der gesammelten Partikeldurchmesser 20 μm, und werden an dem PM-Erfassungsabschnitt 36 mit der angelegten Spannung von 30 V PM-Partikel mit einem Partikeldurchmesser in einem Bereich von 0 bis 30 μm aufgefangen und beträgt der Durchschnitt der gesammelten Partikeldurchmesser 15 μm. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Partikeldurchmesserbereich (0 bis 50 μm) des PM-Erfassungsabschnitts 34 einem gesamten Partikelgrößenbereich.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, indem sich die Tatsache zunutze gemacht wird, dass die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 jeweils unterschiedliche PM-Partikelgrößen aufweisen, die an diesen abgelagert werden (d. h. jeweils unterschiedliche PM-Partikeldurchmesserbereiche aufweisen), das durchschnittliche PM-Partikelgewicht eines PM-Partikels für die jeweiligen PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 auf einen unterschiedlichen Wert eingestellt und wird die Anzahl von PM-Partikeln an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 basierend auf dem unterschiedlichen Wert des durchschnittlichen PM-Partikelgewichts berechnet. Bei der vorgenannten Berechnung wir angenommen, dass das Partikelgewicht des PM-Partikels im Wesentlichen zu dem PM-Partikeldurchmesser proportional ist, und ist das durchschnittliche PM-Partikelgewicht basierend auf der vorstehenden Annahme und der Differenz der durchschnittlichen PM-Partikeldurchmesser zwischen diesen PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 desgleichen so konfiguriert, dass es in den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 jeweils unterschiedlich ist.
Aus praktischer Sicht wird die Anzahl von PM-Partikeln, die an den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 angelagert und abgelagert sind, berechnet als (Masse_A/Mittel_A), (Masse_B/Mittel_B) beziehungsweise (Masse_C/Mittel_C), und wird die Gesamtzahl von PM-Partikeln als eine Summe dieser Werte berechnet, wenn die Menge einer PM-Ablagerung und das durchschnittliche PM-Partikelgewicht an dem PM-Erfassungsabschnitt 34 als Masse_A (mg) und Mittel_A (mg) bezeichnet werden, die Menge einer PM-Ablagerung und das durchschnittliche PM-Partikelgewicht an dem PM-Erfassungsabschnitt 35 als Masse_B (mg) und Mittel_B (mg) bezeichnet werden, und die Menge einer PM-Ablagerung und das durchschnittliche PM-Partikelgewicht an dem PM-Erfassungsabschnitt 36 als Masse_C (mg) und Mittel_C (mg) bezeichnet werden.
Ferner ist infolge der Differenz von Elektrodenlängen, wie es gemäß 2 gezeigt ist, eine Oberflächengröße von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 unterschiedlich. Daher können für die Berechnungen der Anzahl von PM-Partikeln in dem Abgas Verhältnisse der Oberflächengröße der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 berücksichtigt werden. Zum Beispiel wird die Anzahl von PM-Partikeln durch Umwandlung der jeweils unterschiedlichen Flächengrößen der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 auf die gleiche/standardisierte Größe berechnet, und wird die gesamte PM-Partikelanzahl als eine Summe der Anzahl von PM-Partikelzahlen berechnet, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet werden.
Zusätzlich haben die PM-Erfassungsabschnitte 35, 36 unter den drei PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 einen begrenzten Größenbereich zum Erfassen der Menge von PM-Partikeln, während der PM-Erfassungsabschnitt 34 alle PM-Partikel (d. h. einen gesamten Partikelgrößenbereich) auffängt. Das heißt, dass unter den drei PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 der PM-Erfassungsabschnitten 34 zum Auffangen von PM-Partikeln jeder Größe im Stande ist. Daher kann die in dem Abgas enthaltene Menge von PM vorzugsweise basierend auf einem Erfassungswert des PM-Erfassungsabschnitts 34 berechnet werden. Jedoch kann die Menge von PM basierend auf Erfassungswerten von allen der drei PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 oder basierend auf einem berechnet werden oder kann sie zwei der drei PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 berechnet werden.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses zum Berechnen der Anzahl von PM-Partikeln, und der Berechnungsprozess wird zum Beispiel durch den Mikrocomputer 45 in der ECU 25 in regelmäßigen Abständen wiederholt durchgeführt.
In Schritt S11 gemäß 5 wird bestimmt, ob eine Ausführungsbedingung des PM-Partikelanzahl-Berechnungsprozesses erfüllt ist. Zum Beispiel wird in Schritt S11 als die Ausführungsbedingung bestimmt, ob eine Anormalität in dem PM-Sensor 19 erkannt wird, und wird, falls keine Anormalität erkannt wird, bestimmt, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist. Falls die Bestimmung von Schritt S11 JA ist, wird in Schritt S12 die Menge einer PM-Ablagerung an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 basierend auf den PM-Erfassungsspannungen Vpm1 bis Vpm3 berechnet. Ferner wird in Schritt S13 der durchschnittliche Partikelmassenwert (z. B. Gewicht) an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 eingestellt. Der durchschnittliche Partikelmassenwert wird basierend auf den angelegten Spannungen der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 so eingestellt, dass er für die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 jeweils unterschiedlich ist, so dass diese eine Vielfalt von Zielbereichen von klein bis groß aufweisen.
Dann wird in Schritt S14 basierend auf der Menge einer PM-Ablagerung und dem durchschnittlichen Partikelmassenwert an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 die Anzahl von PM-Partikeln für jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 berechnet, und wird die Anzahl von PM-Partikeln an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 genutzt, um die Gesamtzahl von PM-Partikeln in dem Abgas zu berechnen.
Gemäß dem Berechnungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das vorstehend ausführlich erläutert ist, können die folgenden vorteilhaften Wirkungen erzielt werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind in dem PM-Sensor 19 die drei PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 bereitgestellt, die jeweils unterschiedliche Partikelgrößenbereiche (d. h. jeweils unterschiedliche Partikeldurchmesserbereiche) einer PM-Ablagerung aufweisen, und wird die Menge einer PM-Ablagerung für jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 berechnet, und ist der durchschnittliche Partikelmassenwert (z. B. Gewicht) so konfiguriert, dass er für jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 eingestellt ist. Dann wird die Anzahl von PM-Partikeln an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 basierend auf der Menge einer PM-Ablagerung und dem durchschnittlichen Partikelmassenwert berechnet. Ferner ist die Gesamtzahl von PM-Partikeln in dem Abgas so konfiguriert, dass sie basierend auf den Berechnungswerten von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 berechnet wird. Bei einer solchen Konfiguration ist die Größe von PM-Partikeln, die an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 abgelagert werden, jeweils unterschiedlich, und dadurch ist der Bereich einer PM-Partikelgröße in jedem Erfassungsabschnitt 34, 35, 36 eigens begrenzt. Daher kann eine Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln an jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 verbessert werden und kann die Gesamtzahl von PM-Partikeln in dem Abgas mit einer verbesserten Genauigkeit berechnet werden.
Falls es bei der Konfiguration des PM-Sensors 31 nur einen PM-Erfassungsabschnitt gibt und der durchschnittliche Partikelmassenwert auf nur einen Wert festgelegt ist, kann eine Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln infolge der Vielfalt von PM-Partikeln in dem Abgas verschlechtert sein. Jedoch kann gemäß der Konfiguration bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der durchschnittliche Partikelmassenwert für jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 auf einen unterschiedlichen Wert eingestellt werden, wodurch eine selektive Verwendung des durchschnittlichen Partikelmassenwerts zugelassen wird und die Verbesserung einer Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln ermöglicht wird.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 bis 8C beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel beschreibt hauptsächlich einen Unterschied von dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein PM-Sensor 19 so konfiguriert, dass er einen PM-Erfassungsabschnitt aufweist, und wird die Anzahl von PM-Partikeln basierend auf dem Erfassungswert (d. h. der PM-Erfassungsspannung Vpm) des PM-Erfassungsabschnitts berechnet. Ferner wird bei der Berechnung der Anzahl von PM-Partikeln der durchschnittliche Partikelmassenwert (z. B. Gewicht) von PM basierend auf einem Maschinenantriebszustand (der auch als ein Maschinenbetriebszustand bezeichnet werden kann) eingestellt. Mit anderen Worten wird die Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln verbessert, indem der Maschinenantriebszustand bei der PM-Partikelanzahlberechnung widergespiegelt wird. Zum Beispiel wird bei der PM-Partikelanzahlberechnung der bei der Berechnung verwendete durchschnittliche Partikelmassenwert basierend auf dem Maschinenantriebszustand geändert. Mit anderen Worten wird die PM-Partikelanzahlberechnung durch Verwendung der Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Partikelmassenwert und dem Maschinenantriebszustand durchgeführt.
6 zeigt ein Sensorelement 51 in dem PM-Sensor 19 einschließlich eines Teils der elektrischen Konfiguration bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das Sensorelement 51 weist zwei Teile von Isolationssubstraten 52, 53 auf, die in Form einer länglichen Platte bzw. Platine vorliegen, wie es gemäß 6 gezeigt ist, und ein PM-Erfassungsabschnitt 54 ist an/auf einem Isolationssubstrat 52 angeordnet und ein Heizer 55 ist an/auf dem anderen Isolationssubstart 53 angeordnet. Das Isolationssubstrat 52 ist äquivalent zu einem Anlagerungsabschnitt (d. h. Ablagerungsabschnitt), an dem PM angelagert und angesammelt wird. Das Isolationssubstrat 52 weist ein Paar Erfassungselektroden 54a, 54b auf, die relativ zu dem anderen Isolationssubstrat 53 auf der gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet sind. Das heißt, dass der PM-Erfassungsabschnitt 54 durch das Paar Erfassungselektroden 54a, 54b ausgebildet ist. Jede des Paars von Erfassungselektroden 54a, 54b ist in einer Kammform mit mehreren Zähnen ausgebildet, und Zähne der Erfassungselektroden 54a, 54b sind in einer gegenüberliegenden Art und Weise abwechselnd angeordnet, wobei ein vorbestimmter Raum bzw. Abstand zwischen ihnen eingefügt ist.
Die Energieversorgungseinheit 41 ist mit einer Erfassungselektrode 54a des PM-Erfassungsabschnitts 54 verbunden und der Nebenschlusswiderstand 42 ist mit der anderen Erfassungselektrode 54b verbunden. Die Energieversorgungseinheit 41 und der Nebenschlusswiderstand 42 sind zum Beispiel ähnlich zu denjenigen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Bei der vorstehenden Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels wird eine Zwischenpunktspannung zwischen dem PM-Erfassungsabschnitt 54 und dem Nebenschlusswiderstand 42 als die PM-Erfassungsspannung Vpm (d. h. der Sensorerfassungswert) in den Mikrocomputer 45 eingegeben, wie es gemäß 6 gezeigt ist.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsprozesses der Anzahl von PM-Partikeln bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, und der Berechnungsprozess wird durch den Mikrocomputer 45 in regelmäßigen Abständen wiederholt.
In Schritt S21 gemäß 7 wird bestimmt, ob eine Ausführungsbedingung des PM-Partikelanzahl-Berechnungsprozesses erfüllt ist, was ähnlich zu Schritt S11 gemäß 5 ist. Dann wird in Schritt S22 die Menge einer PM-Ablagerung an dem PM-Erfassungsabschnitt 54 basierend auf einer PM-Erfassungsspannung Vpm berechnet. Ferner wird in Schritt S23 ein vorbestimmter Antriebszustandsparameter erfasst, der den Maschinenantriebszustand bezeichnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden als der Antriebszustandsparameter ein basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 23 berechneter Kraftstoffdruck, eine basierend auf einem Erfassungswert des Kühlmitteltemperatursensors 24 berechnete Kühlmitteltemperatur und eine basierend auf einem Erfassungswert des Maschinendrehsensors 21 berechnete Maschinendrehzahl erfasst.
Dann wird in Schritt S24 der durchschnittliche PM-Partikelmassenwert (z. B. das durchschnittliche PM-Partikelgewicht) basierend auf dem gerade erfassten Antriebszustandsparameter eingestellt. Das durchschnittliche PM-Partikelgewicht wird basierend auf gemäß 8A bis 8C gezeigten Beziehungen eingestellt. Gemäß 8A zeigt der Graph eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und dem PM-Partikeldurchmesser (einem Gewicht eines PM-Partikels), und gemäß 8B zeigt der Graph eine Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und dem PM-Partikeldurchmesser (dem Gewicht eines PM-Partikels). Gemäß den Graphen gemäß 8A und 8B sind Beziehungen zwischen dem Kraftstoffdruck, der Kühlmitteltemperatur und dem PM-Partikeldurchmesser gezeigt, bei denen der PM-Partikeldurchmesser desto kleiner wird, je höher der Kraftstoffdruck ist oder je höher die Kühlmitteltemperatur ist. Daher werden zum Beispiel der Kraftstoffdruck und die Kühlmitteltemperatur als die Antriebszustandsparameter verwendet, die als ein Kraftstoffpartikeldurchmesser-Bestimmungsfaktor dienen.
Bei der Partikelanzahlberechnung nimmt der von dem Kraftstoffeinspritzventil 12 eingespritzte Kraftstoffpartikeldurchmesser ab, wenn der Kraftstoffdruck relativ hoch ist, oder wenn die Kühlmitteltemperatur relativ hoch ist. Im Gegensatz dazu nimmt der von dem Kraftstoffeinspritzventil 12 eingespritzte Kraftstoffpartikeldurchmesser zu, wenn der Kraftstoffdruck relativ niedrig ist, oder wenn die Kühlmitteltemperatur relativ niedrig ist. In einem solchen Fall wird die Größe von PM-Partikeln in dem Abgas desto kleiner, je kleiner der Kraftstoffpartikeldurchmesser ist, und werden solche Beziehungen verwendet, um Graphen gemäß 8A und 8B zu definieren.
Ferner stellt 8C einen Graphen dar, der eine Beziehung zwischen einer Maschinendrehzahl und dem PM-Partikeldurchmesser (oder einem Gewicht eines PM-Partikels) zeigt. Die Beziehung gemäß 8C zeigt, dass der PM-Partikeldurchmesser zunimmt, wenn die Maschinendrehzahl höher ist. Die Beziehung gemäß 8C ist basierend auf der Annahme definiert, dass, wenn die Maschinendrehzahl derart schwankt, dass sie hoch oder niedrig ist, die ”Versprühungs- bzw. Zerstäubungszeit” (d. h. eine Zeit von einem Ende einer Kraftstoffeinspritzung bis zu einer Kraftstoffverbrennung) in dem Maschinenverbrennungszyklus ebenfalls schwankt, was als die PM-Partikelgröße beeinträchtigend betrachtet wird. Zum Beispiel, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist, nimmt die Versprühungs- bzw. Zerstäubungszeit ab, wodurch PM-Partikel mit einer relativ großen Durchmessergröße in das Abgasrohr ausgestoßen werden.
Ferner kann eine Sensorsteuereinheit, anstatt alle der vorgenannten drei Antriebszustandsparameter zu verwenden, einen oder zwei der drei Parameter verwenden, um den durchschnittlichen Partikelmassenwert von PM-Partikeln zu berechnen und zu bestimmen.
Dann wird in Schritt S25 die Gesamtzahl von PM-Partikeln in dem Abgas basierend auf der Menge einer PM-Ablagerung und dem durchschnittlichen Partikelmassenwert berechnet.
Gemäß dem vorstehend ausführlich erläuterten Ausführungsbeispiel wird der durchschnittliche PM-Partikelmassenwert (z. B. Gewicht) basierend auf dem Maschinenantriebszustand zu den Zeitpunkten einer regulären bzw. regelmäßigen Partikelanzahlberechnung bestimmt. Daher kann der durchschnittliche Partikelmassenwert gemäß der Änderung des Maschinenantriebszustands variabel eingestellt werden, was die Änderung der PM-Partikelgröße verursacht, und kann als Ergebnis hiervon eine Berechnungsgenauigkeit der Anzahl von PM-Partikeln verbessert werden.
Aus praktischer Sicht ist die Sensorsteuereinheit derart konfiguriert, dass der Maschinenantriebszustand als ein Bestimmungsfaktor zum Bestimmen eines Partikeldurchmessers von eingespritztem Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzeinheit einer Maschine eines Zylindereinspritztyps erfasst wird und der durchschnittliche Partikelmassenwert von PM so eingestellt wird, dass er einen größeren Wert aufweist, wenn bestimmt wird, dass der erfasste Maschinenantriebszustand bewirkt, dass der eingespritzte Kraftstoff einen größeren Partikeldurchmesser aufweist. Auf diese Art und Weise kann, wenn der Partikeldurchmesser von eingespritztem Kraftstoff (d. h. ein Partikeldurchmesser von durch die Kraftstoffeinspritzeinheit eingespritztem Kraftstoff) gemäß der Änderung des Maschinenantriebszustands zwischen einem kleinen Wert und einen großen Wert geändert wird, eine derartige Änderung für die verbesserte Berechnungsgenauigkeit bei der bzw. für die Partikelanzahlberechnung vorzugsweise berücksichtigt und widergespiegelt werden. Ferner ist der durchschnittliche Partikelmassenwert derart konfiguriert, dass er einen größeren Wert aufweist, wenn die Maschinendrehzahl höher ist. Daher kann die Anzahl von PM-Partikeln in Anbetracht der Änderung einer PM-Partikelgröße infolge der Änderung der Maschinendrehzahl genau berechnet werden, wenn sich die Maschinendrehzahl zwischen einem hohen Wert und einem niedrigen Wert ändert.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die anderen Teile ähnlich zu denjenigen des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Beispiele beschränkt, und sie kann zum Beispiel auf die folgenden Arten geändert/modifiziert werden.

(1) Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kann die Sensorsteuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die angelegte Spannung in jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 variabel auf unterschiedliche Werte eingestellt hat. Mit anderen Worten kann die Spannung von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36, die durch die Energieversorgungseinheit 41 angelegt wird, variabel geändert werden und kann die Differenz zwischen den angelegten Spannungen für die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 so konfiguriert sein, dass sie veränderlich ist. Zum Beispiel wird die Spannung, die an jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 anzulegen ist, basierend auf einem Maschinenantriebszustand geändert. In einem solchen Fall kann, falls sich die PM-Partikelgröße in dem Abgas in einem zunehmenden Zustand befindet, die angelegte Spannung an jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 oder die angelegte Spannung des PM-Erfassungsabschnitts 34 mit einem maximalen Wert unter den drei PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 auf einen höheren Spannungswert geändert werden.
(2) Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kann die Sensorsteuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Anzahl von PM-Partikeln eines Teils des gesamten PM-Größenbereichs in dem Abgas basierend auf einem der Erfassungsergebnisse von den mehreren PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 berechnet. Zum Beispiel können in Schritt S14 gemäß 5 die Menge einer PM-Ablagerung und der durchschnittliche Partikelmassenwert verwendet werden, um die Anzahl von PM-Partikeln für jeden der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 zu berechnen. Bei einer solchen Berechnung ist, falls das Erfassungsergebnis von dem PM-Erfassungsabschnitt 36 unter den Erfassungsergebnissen von den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 ausgewählt wird, die basierend auf dem ausgewählten Erfassungsergebnis des PM-Erfassungsabschnitts 36 berechnete Anzahl von PM-Partikeln für den Bereich kleiner und leichter PM-Partikelgrößen (0 bis 30 μm) unter allen PM-Partikeln in dem Abgas in dem gesamten Partikelgrößenbereich, der sich zwischen 0 und 50 μm erstreckt, gültig bzw. relevant. Auf eine derartige Art und Weise kann die Anzahl von PM-Partikeln eines gewünschten Partikelgrößenbereichs berechnet werden, indem eine der Zahlen von PM-Partikeln basierend auf den Erfassungsergebnissen der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 auf geeignete Weise ausgewählt wird.

Ferner kann, indem die basierend auf dem Erfassungsergebnis des PM-Erfassungsabschnitts 35 berechnete Menge einer PM-Ablagerung von der basierend auf dem Erfassungsergebnis des PM-Erfassungsabschnitts 34 berechneten Menge einer PM-Ablagerung subtrahiert wird, die Menge einer PM-Ablagerung innerhalb des Partikeldurchmesserbereichs des PM-Erfassungsabschnitts 34 (0 bis 50 μm), aber nicht innerhalb des Partikeldurchmesserbereichs des PM-Erfassungsabschnitts 35 (0 bis 40 μm), berechnet werden. Mit anderen Worten kann die Menge einer PM-Ablagerung in dem Partikelgrößenbereich von 40 bis 50 μm berechnet werden, wodurch die Berechnung der Anzahl von PM-Partikeln in einem derartigen Durchmesserwertebereich (40 bis 50 μm) ermöglicht wird. Gleichermaßen kann basierend auf den Erfassungsergebnissen der PM-Erfassungsabschnitte 35, 36 die Menge einer PM-Ablagerung für den Partikelgrößenbereich von 30 bis 40 μm berechnet werden, und kann somit die Anzahl von PM-Partikeln für einen derartigen Partikeldurchmesserbereich (30 bis 40 μm) berechnet werden.

(3) Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel können, falls konfiguriert ist, dass (a) ein Prozesszyklus einer PM-Partikelanzahlberechnung und ein Prozesszyklus einer PM-Ablagerungsmengenberechnung individuell bestimmt werden und (b) der erstgenannte Berechnungsprozesszyklus länger als der letztgenannte Berechnungsprozesszyklus gemacht wird, die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 jeweils unterschiedliche angelegte Spannungen nur dann aufweisen, wenn die PM-Partikelanzahl mit der angelegten Spannung berechnet wird, die an nur einen von drei Erfassungsabschnitten 34 bis 36 angelegt ist (d. h. die zwei anderen Abschnitte die angelegte Spannung von 0 aufweisen).
(4) Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird nur ein PM-Sensor 19 verwendet und werden jeweilige PM-Erfassungsspannungen von den mehreren PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 von einem PM-Sensor 19 an die ECU 25 eingegeben. Eine derartige Konfiguration kann jedoch in eine andere Konfiguration geändert werden, die mehrere PM-Sensoren verwendet und die PM-Erfassungsspannung von den mehreren PM-Sensoren an die ECU 25 eingibt. In einem solchen Fall kann jeder der mehreren PM-Sensoren nur einen PM-Erfassungsabschnitt aufweisen oder auf jedem Sensor mehrere PM-Erfassungsabschnitte aufweisen.
(5) Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kann die Anordnung von Sensorelementen in der folgenden Art und Weise geändert werden. 9A bis 9C sind Veranschaulichungen von weiteren Sensorelementanordnungen. Gemäß 9A bis 9C zeigen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie gemäß 2, und eine Erläuterung von gleichen Teilen wird um der Kürze der Beschreibung willen eingespart.

Bei einem gemäß 9A gezeigten Sensorelement 61 sind die Abstände von Erfassungselektroden zwischen den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 unterschiedlich. Das heißt, dass der PM-Erfassungsabschnitt 34 einen Elektrodenabstand d1 aufweist, der PM-Erfassungsabschnitt 35 einen Elektrodenabstand d2 aufweist, und der PM-Erfassungsabschnitt 36 einen Elektrodenabstand d3 aufweist, wobei eine Beziehung d1 < d2 < d3 gilt.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird infolge des Unterschieds von Elektrodenabständen zwischen diesen Erfassungsabschnitten 34 bis 36 bewirkt, dass eine elektrische Feldstärke zwischen den Erfassungselektroden in jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 jeweils unterschiedlich ist. Daher wird bewirkt, dass die Größe (d. h. der Durchmesser und das Gewicht) von PM-Partikeln, die an dem Sensorelement 61 angelagert und abgelagert werden, zwischen den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 jeweils unterschiedlich ist. In einem solchen Fall können die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 die gleiche angelegte Spannung aufweisen. Ein Anlegen der gleichen angelegten Spannung an alle drei Erfassungsabschnitte kann die Konfiguration der Energieversorgungseinheit vereinfachen.
Ferner weist das gemäß 9B gezeigte Sensorelement 62 einen Heizer 37 auf, der relativ zu der Anordnung von drei PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 in einer versetzten bzw. asymmetrischen Art und Weise positioniert ist, um zwischen den drei PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 einen Temperaturgradienten (d. h. eine Temperaturdifferenz) hervorzurufen. Konkreter gesagt hat unter den drei PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 der PM-Erfassungsabschnitt 34, der am nächsten zu einem (Kopf-)Ende bzw. einer Seite oder Spitze des Isolationssubstrats 32 liegt, den Heizer 37 in einer entsprechenden Art und Weise angeordnet und wird durch den in einer solchen Anordnung hervorgerufenen Temperaturgradienten bewirkt, dass an den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 angelagerte und abgelagerte PM-Partikel jeweils unterschiedliche Partikelgrößen aufweisen.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird infolge des Unterschieds eines Abstands zu dem Heizer 37 mit Bezug auf die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 bewirkt, dass eine Temperatur von jedem der PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 in einem erhitzten Zustand jeweils unterschiedlich ist, und verursacht die Temperaturdifferenz zwischen diesen Erfassungsabschnitten 34 bis 36 unterschiedliche Konvektionsluftströme zwischen diesen Erfassungsabschnitten 34 bis 36. Zum Beispiel ist die Geschwindigkeit des Konvektionsluftstroms umso höher, je höher die Temperatur des Erfassungsabschnitts (z. B. des Erfassungsabschnitts 34 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) ist, wodurch ein Konvektionsstrom größeren Maßstabs bzw. Ausmaßes hervorgerufen wird. In einem solchen Fall weisen die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 infolge des Unterschieds von Maßstäben bzw. Ausmaßen des Konvektionsstroms, der über diesen Erfassungsabschnitten 34 bis 36 hervorgerufen wird, jeweils unterschiedliche PM-Größen auf, die an diesen angelagert und abgelagert werden. Zum Beispiel fängt der PM-Erfassungsabschnitt 34 mit einem Konvektionsstrom größeren Maßstabs bzw. Ausmaßes relativ große PM-Partikel (d. h. PM-Partikel mit schwererem Gewicht) auf und fängt der PM-Erfassungsabschnitt 36 mit einem Konvektionsstrom kleineren Maßstabs bzw. Ausmaßes relativ kleine PM-Partikel (d. h. PM-Partikel mit leichterem Gewicht) auf.
Das gemäß 9C gezeigte Sensorelement 63 weist drei PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 auf, die jeweils einen Heizer 37a, 37b, 37c aufweisen, der in einer entsprechenden Art und Weise angeordnet ist, und es wird bewirkt, dass die von diesen Heizern abgegebene Wärmemenge jeweils unterschiedlich ist, um zwischen den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 den Temperaturgradienten (d. h. die Temperaturdifferenz) hervorzurufen. In einem solchen Fall werden der PM-Erfassungsabschnitt 34 und dessen Umgebung durch den Heizer 37a geheizt, werden der PM-Erfassungsabschnitt 35 und dessen Umgebung durch den Heizer 37b geheizt, und werden der PM-Erfassungsabschnitt 36 und dessen Umgebung durch den Heizer 36c geheizt. Die Wärmeabstrahlungsmengen Q1, Q2, Q3 von diesen Heizern 37a, 37b, 37c können zum Beispiel eine Beziehung Q1 > Q2 > Q3 aufweisen.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird bewirkt, dass die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 in einem erhitzten Zustand jeweils unterschiedliche Temperaturen aufweisen, und ruft die Temperaturdifferenz zwischen diesen Erfassungsabschnitten 34 bis 36 unterschiedliche Konvektionsluftströme für diese Erfassungsabschnitte hervor. Zum Beispiel ist die Geschwindigkeit des Konvektionsluftstroms umso höher, je höher die Temperatur des Erfassungsabschnitts (z. B. des Erfassungsabschnitts 34 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) ist, wodurch ein Strom größeren Maßstabs bzw. Ausmaßes hervorgerufen wird. In einem solchen Fall weisen die PM-Erfassungsabschnitte 34 bis 36 infolge des Unterschieds von Maßstäben bzw. Ausmaßen des Konvektionsstroms, der über diesen Erfassungsabschnitten hervorgerufen wird, jeweils unterschiedliche PM-Größen auf, die an diesen angelagert und abgelagert werden. Zum Beispiel fängt der PM-Erfassungsabschnitt 34 mit einem Konvektionsstrom größeren Maßstabs bzw. Ausmaßes relativ große PM-Partikel (d. h. PM-Partikel mit schwererem Massenwert) auf und fängt der PM-Erfassungsabschnitt 36 mit einem Konvektionsstrom kleineren Maßstabs bzw. Ausmaßes relativ kleine PM-Partikel (d. h. PM-Partikel mit leichterem Massenwert) auf.
Ferner kann bei der Konfiguration gemäß 9C die Temperaturdifferenz zwischen den PM-Erfassungsabschnitten 34 bis 36 in einer zuverlässigeren Art und Weise hervorgerufen werden, wodurch eine geeignetere Partikelgrößenaufspaltung/-entmischung/-trennung hinsichtlich der PM-Partikelgrößen durch diese Erfassungsabschnitte 34 bis 36 ermöglicht wird.

(6) Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird der durchschnittliche Partikelmassenwert (mg) als der PM-Größenindex bzw. die PM-Größenkennzahl verwendet. Es kann jedoch auch der durchschnittliche Partikeldurchmesser (μm) als ein solcher Index bzw. eine solche Kennzahl verwendet werden. Dies basiert auf der Annahme, dass ein Gewicht eines PM-Partikels im Wesentlichen in Proportionalität zu einem Durchmesser des PM-Partikels steht.
(7) Wenn ein PM-Filter in einem Maschinenabgasrohr 16 angeordnet ist, wobei der PM-Sensor auf einer stromabwärts liegenden Seite und/oder einer stromaufwärts liegenden Seite angeordnet ist, kann die Auffrischungszeit/-steuerung des PM-Filters basierend auf dem Erfassungswert des PM-Sensors bestimmt werden. Die Problem- bzw. Fehlerdiagnose des PM-Filters kann ebenfalls basierend auf dem Erfassungswert des PM-Sensors durchgeführt werden.
(8) Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird die Sensorsteuereinheit der vorliegenden Erfindung beispielhaft für/auf einen Ottomotor des Direkteinspritztyps angewandt. Die Sensorsteuereinheit der vorliegenden Erfindung kann jedoch für/auf andere Typen von Maschinen anwendbar sein. Zum Beispiel kann die Sensorsteuereinheit auf eine Dieselmaschine (insbesondere eine Direkteinspritzung-Dieselmaschine) anwendbar sein und bei einem PM-Sensor in dem Abgasrohr der Dieselmaschine verwendet werden. Ferner kann der PM-Sensor 19 für andere Typen von Gas abgesehen von dem Abgas einer Maschine verwendet werden.

Derartige Änderungen, Modifikationen und zusammengefasste Maßnahmen bzw. Modelle sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegend zu verstehen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Eine Sensorsteuereinheit ist angepasst an einen Feinstaub-(PM)Erfassungssensor (19), der einen Anlagerungsabschnitt (32, 52), an dem leitfähiger Feinstaub (PM) in Abgas von einer Brennkraftmaschine (11) angelagert und abgelagert wird, und einen Erfassungsabschnitt (34 bis 36, 54) umfasst, der durch ein Paar gegenüberliegender Elektroden (34a/b, 35a/b, 36a/b, 54a/b) konfiguriert ist, die an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) angeordnet sind, um ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstandswert zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden (34a/b, 35a/b, 36a/b, 54a/b) entspricht. Die Sensorsteuereinheit umfasst einen Anlagerungsmenge-Berechnungsabschnitt (54), der angepasst ist, eine Menge einer PM-Ablagerung an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) basierend auf dem Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors (19) zu berechnen, einen Partikelmasse-Einstellabschnitt (45), der im Stande ist, aus jeweils unterschiedlichen Massenwerten einen Massenwert als einen durchschnittlichen Partikelmassenwert jedes PM-Partikels an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) einzustellen, und einen Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt (45), der angepasst ist, eine Anzahl von PM-Partikeln basierend auf der berechneten Menge einer PM-Ablagerung und dem eingestellten durchschnittlichen Partikelmassenwert zu berechnen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 59-196453 A [0002]
US 4656832 [0002]

Claims

Sensorsteuereinheit, die an einen Feinstaub-(PM)Erfassungssensor (19) angepasst ist, der einen Anlagerungsabschnitt (32, 52), an dem leitfähiger Feinstaub (PM) in Abgas von einer Brennkraftmaschine (11) angelagert und abgelagert wird, und einen Erfassungsabschnitt (34 bis 36, 54) umfasst, der durch ein Paar gegenüberliegender Elektroden (34a/b, 35a/b, 36a/b, 54a/b) konfiguriert ist, die an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) angeordnet sind, um ein Erfassungssignal auszugeben, das einem Widerstandswert zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden (34a/b, 35a/b, 36a/b, 54a/b) entspricht, wobei die Sensorsteuereinheit aufweist: einen Anlagerungsmenge-Berechnungsabschnitt (54), der angepasst ist, eine Menge einer PM-Ablagerung, die an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) angelagert und abgelagert ist, basierend auf dem Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors (19) zu berechnen; einen Partikelmasse-Einstellabschnitt (45), der im Stande ist, aus jeweils unterschiedlichen Massenwerten einen Massenwert als einen durchschnittlichen Partikelmassenwert jedes PM-Partikels einzustellen, der an dem Anlagerungsabschnitt (32, 52) angelagert und abgelagert ist; und einen Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt (45), der angepasst ist, eine Anzahl der PM-Partikel basierend auf der durch den Anlagerungsmenge-Berechnungsabschnitt berechneten Menge einer PM-Ablagerung und dem durch den Partikelmasse-Einstellabschnitt eingestellten durchschnittlichen Partikelmassenwert zu berechnen.
Sensorsteuereinheit gemäß Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Erfassungsergebnissen einer Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) an die Sensorsteuereinheit eingegeben werden und die Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) konfiguriert sind, jeweils unterschiedliche Partikelgrößenbereiche von PM-Partikeln aufzuweisen, die an diesen angelagert und abgelagert werden, wobei der Partikelmasse-Einstellabschnitt einen durchschnittlichen Partikelmassenwert für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) einstellt, der Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt die Anzahl von PM-Partikeln für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) basierend auf der Menge einer PM-Ablagerung an jedem der Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) und dem für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) eingestellten durchschnittlichen Partikelmassenwert berechnet, und der Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt die Anzahl von PM-Partikeln in dem Abgas basierend auf der berechneten Anzahl von PM-Partikeln für jeden der Vielzahl von Erfassungsabschnitten (34 bis 36) berechnet.
Sensorsteuereinheit gemäß Anspruch 2, wobei der Partikelanzahl-Berechnungsabschnitt die Anzahl von PM-Partikeln in dem Abgas in Bezug auf einen Teil eines gesamten Partikelgrößenbereichs basierend auf zumindest einem der Erfassungsergebnisse der Vielzahl der Erfassungsabschnitte (34 bis 36) berechnet.
Sensorsteuereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, zusätzlich mit einem Antriebszustand-Erfassungsabschnitt zum Erfassen eines Antriebszustands der Brennkraftmaschine, wobei der Partikelmasse-Einstellabschnitt den durchschnittlichen Partikelmassenwert basierend auf dem erfassten Antriebszustand von dem Antriebszustand-Erfassungsabschnitt einstellt.
Sensorsteuereinheit gemäß Anspruch 4, wobei die Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritztyps ist, die eine Kraftstoffeinspritzeinheit zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer aufweist, der Antriebszustand-Erfassungsabschnitt als den Antriebszustand einen Maschinenantriebszustand erfasst, der als ein Bestimmungsfaktor zum Bestimmen eines Kraftstoffpartikeldurchmessers eines von der Kraftstoffeinspritzeinheit eingespritzten Kraftstoffs dient, und wenn der durch den Antriebszustand-Erfassungsabschnitt erfasste Maschinenantriebszustand ein erster Zustand mit Kraftstoffpartikeln eines größeren Durchmessers ist, der Partikelmasse-Einstellabschnitt im Vergleich zu einem Wert des durchschnittlichen Partikelmassenwerts in einem zweiten Zustand des Maschinenantriebszustands mit Kraftstoffpartikeln eines kleineren Durchmessers einen größeren Wert als den durchschnittlichen Partikelmassenwert einstellt.
Sensorsteuereinheit gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Antriebszustand-Erfassungsabschnitt eine Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine als den Maschinenantriebszustand erfasst, und der Partikelmasse-Einstellabschnitt den durchschnittlichen Partikelmassenwert so einstellt, dass er größer ist, wenn die erfasste Maschinendrehzahl höher ist.