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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Partikelerfassungssystem, das partikelförmige Materie bzw. Partikel im Abgas eines Verbrennungsmotors erfasst.
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Die
DE 10 2011 080 541 A1 offenbart eine Sensorsteuereinheit, die auf einen Feinstaub- bzw. Feststoff-Erfassungssensor angewandt wird, der einen Anlagerungsabschnitt, an dem in Gas enthaltener leitfähiger Feinstaub bzw. Feststoff angelagert wird, und ein Paar gegenüberliegender 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 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. Die Sensorsteuereinheit umfasst einen Heizer zum Erhitzen des Anlagerungsabschnitts, um den an dem Anlagerungsabschnitt angelagerten Feinstaub bzw. Feststoff zu verbrennen und zu beseitigen, und einen Anormalitätsdiagnoseabschnitt 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
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Heutzutage ist bei einem Verbrennungsmotor eine exzellente Abgasreinigungsleistung vonnöten. Bei einem Dieselmotor ist es von besonderer Wichtigkeit, Abgaspartikel herauszufiltern (partikelförmige Materie), wie beispielsweise den schwarzen Rauch, der von dem Motor abgegeben wird. Zur Partikelfilterung wird häufig ein Dieselpartikelfilter (DPF) in einem Abgasstrang vorgesehen.
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Ein Partikelsensor kann als Mittel zur Erfassung der Partikelmenge im Abgas vorgesehen werden. Wenn der Partikelsensor beispielsweise stromabwärts vom DPF angebracht ist, kann durch Verwendung eines Erfassungswerts durch den Partikelsensor bestimmt werden, ob der DPF fehlerhaft ist. Die Nachbehandlungs-Fehlererfassung bei Automobilen wird in der näheren Zukunft voraussichtlich strenger geregelt werden, so dass das Automobil mit dem Partikelsensor ausgerüstet werden muss, um Fehler im DPF zu erfassen. Zu diesem Zweck ist es vonnöten, dass der Partikelsensor selbst normal bzw. in Ordnung sein soll; außerdem ist eine Fehlererfassung des Partikelsensors (Rationalitätsbestimmung des Partikelsensors) ebenfalls wichtig.
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Ein Partikelsensor nach Elektrodenbauart beinhaltet einen Anhaftteil bzw. Sammelteil, der aus einem Isolationsmaterial besteht, auf dem ein Paar Elektroden ausgebildet ist. Der Partikelsensor befindet sich in einem Abgasstrang und wird mit einer zwischen dem Paar Elektroden anliegenden Spannung betrieben. Die sich im Abgas befindlichen Partikel sammeln sich am Anhaftteil des Partikelsensors bzw. haften daran an. Die Partikel bestehen hauptsächlich aus Ruß (d. h. Kohlepartikeln) und weisen eine Leitfähigkeit auf. Dementsprechend fließt ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden, wenn die auf dem Anhaftteil anhaftenden Partikel eine gewisse Anzahl überschreiten (d. h. der Anhaftteil steht unter Strom). Ein Wert des elektrischen Stroms ist ein Wert, der der anhaftenden Partikelmenge entspricht, d. h. ein Wert, der der Partikelmenge, die im Abgas enthalten ist, entspricht. Somit kann die Partikelmenge durch Auslesen des Werts des elektrischen Stroms erfasst werden (der Widerstandswert zwischen den Elektroden entspricht dem Wert für den elektrischen Strom).
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Wenn eine große Partikelmenge auf dem Anhaftteil des Partikelsensors haftet, wird die Erfassung der Partikelmenge behindert. Daher wird, wenn davon ausgegangen wird, dass eine große Partikelmenge auf dem Partikelsensor anhaftet, der Anhaftteil (oder die Elektroden) von einem Aufwärmer bzw. einem Heizer bzw. einem Heizelement aufgewärmt, der sich in dem Partikelsensor befindet, um die anhaftenden Partikel durch Verbrennung zu entfernen, so dass der Partikelsensor wiederhergestellt wird (vgl. z. B.
JP S59-196 453 A ).
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In der Konfiguration der herkömmlichen Technologie kann ein Versagen des Aufwärmers aufgrund von Unterbrechung leicht festgestellt werden, da das Anhaften trotz der Bestromung des Aufwärmers überhaupt nicht entfernt werden kann (der Bestromungszustand ändert sich nicht). Eine Verschlechterung oder Leistungsminderung des Aufwärmers kann jedoch nicht leicht festgestellt werden, da der Aufwärmer bestromt wird.
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Die vorliegende Offenbarung zielt auf zumindest eines der oben beschriebenen Probleme ab. Daher ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Partikelerfassungssystem vorzusehen, das die Verschlechterung oder Leistungsminderung eines Partikelsensors genau erfassen kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Fortbildungen sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.
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Es wird ein Partikelerfassungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Das System beinhaltet ein Sensorelement, einen Erfassungsteil, einen Aufwärmer, einen Aufwärmer-Bestromungssteuerteil und einen Verschlechterungsgrad-Schätzteil. Das Sensorelement befindet sich in einem Abgasstrang des Motors und beinhaltet einen Anhaftteil, der ein Paar Elektroden aufweist und der aus einem Isolationsmaterial besteht. Wenn die Partikel des Abgases am Anhaftteil in einer bestimmten Menge oder mehr anhaften, ist das Paar Elektroden elektrisch verbunden. Das Sensorelement ist so konfiguriert, dass es einen Wert ausgibt, der der Partikelmenge entspricht, die während der elektrischen Verbindung des Paars Elektroden auf dem Anhaftteil anhaften. Der Erfassungsteil ist so konfiguriert, dass er den vom Sensorelement ausgegebenen Wert erfasst. Der Aufwärmer ist so konfiguriert, dass er die auf dem Anhaftteil angehafteten Partikel aufwärmt bzw. aufheizt und entfernt. Der Aufwärmer-Bestromungsteil ist so konfiguriert, dass er die Bestromung des Aufwärmers steuert. Der Verschlechterungsgrad-Schätzteil ist so konfiguriert, dass er einen Verschlechterungsgrad des Aufwärmers auf Basis eines Erfassungswerts des Erfassungsteils während der Bestromung des Aufwärmers abschätzt.
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Aufgrund der oben dargelegten Konfiguration des Systems kann eine Verschlechterung oder ein Leistungsabfall des Aufwärmers sowie zusätzlich ein Versagen des Aufwärmers aufgrund von Unterbrechung erfasst und bestimmt werden. Außerdem besteht keine Notwendigkeit, einen neuen Stromkreis oder eine neue Einrichtung zum Zwecke dieser Erfassung und Bestimmung hinzuzufügen. Daher liegt ein Vorteil darin, dass sich die Kosten des Systems nicht erhöhen.
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Des Weiteren kann der Aufwärmer-Bestromungssteuerteil im Partikelerfassungssystem so konfiguriert werden, dass der Bestromungszustand des Aufwärmers in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungsgrad des Aufwärmers korrigiert wird.
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Aufgrund der obigen Konfiguration kann der Partikelsensor trotz einer Verschlechterung oder eines Leistungsabfalls des Aufwärmers wiederhergestellt werden.
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Die oben dargelegten Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die entsprechenden Zeichnungen noch deutlicher werden.
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Zu den Zeichnungen:
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1 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Abgasreinigungssystems für einen Verbrennungsmotor, bei dem ein Partikelerfassungssystem entsprechend einer Ausführungsform zur Anwendung kommt, illustriert;
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2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Partikelsensors (Partikelerfassungssystems) gemäß der Ausführungsform illustriert;
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3 ist ein Diagramm, das eine detaillierte Konfiguration des Partikelsensors in 2 gemäß der Ausführungsform illustriert;
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4 ist eine Zeittabelle, die eine beispielhafte Ausgabe des Partikelsensors gemäß der Ausführungsform illustriert;
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5 ist ein Fließdiagramm, das die Aufwärmer-Verschlechterungsschätzungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform illustriert;
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6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad, einer anfänglichen Zunahmemenge und Schwellenwerten gemäß der Ausführungsform illustriert;
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7 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad und einer Aufwärmer-Bestromungszeitspanne gemäß der Ausführungsform illustriert; und
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8 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad und einer Aufwärmer-Einsatzaufgabe gemäß der Ausführungsform illustriert.
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Eine Ausführungsform wird mit Bezug auf die Zeichnungen weiter unten beschrieben. Wie in 1 dargestellt, reinigt ein Abgasreinigungssystem 1 Abgas aus einem Dieselmotor 2 eines Automobils (im Folgenden als Motor bezeichnet).
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Ein DPF 3 befindet sich in einem Abgasstrang 6 (kollektives Bezugszeichen für 6a und 6b; ein Abgasstrang) des Motors 2 zwischen einem stromaufwärts angebrachten Auspuffrohr (6a) und einem stromabwärts angebrachten Auspuffrohr (6b). Ein Partikelsensor 4 zum Erfassen der Partikelmenge im Auspuffrohr 6b, der ein Partikelerfassungssystem ist, befindet sich auf einer stromabwärtsseitigen Seite des DPF 3.
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Zum Beispiel wird ein Keramikfilter, der als ein Wall-Flow-Filter bezeichnet wird, als DPF 3 verwendet. Der DPF 3 ist so geformt, dass sich ein wabenförmiges Gebilde des Filters abwechselnd auf seiner Einlassseite und Auslassseite befindet. Wenn Abgas aus dem Motor 2 durch den DPF 3 strömt, wird das Abgas von kleinen Löchern aufgefangen, die sich auf einer Wandfläche oder innerhalb des DPF 3 öffnen. In der Folge wird das Abgas, das aus dem Automobil ins Freie strömt, gereinigt. Normalerweise wird ein Katalysator auf einer Oberfläche des Filters angebracht, um eine Verbrennung und Entfernung von Ruß im System 1 zu unterstützen (DPF mit einem Oxidationskatalysator).
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Wenn die sich auf dem DPF 3 abgesetzte Partikelmenge ausreichend groß wird, werden die abgesetzten Partikel verbrannt und dadurch entfernt, so dass der DPF 3 wiederhergestellt wird. Zum Beispiel werden ein Korrelationsverhältnis zwischen einem Druckunterschied vor und nach dem DPF 3 und die abgesetzte Partikelmenge zuvor bestimmt, und das Korrelationsverhältnis wird in einem Speicher (nicht abgebildet) als Datentabelle gespeichert. Die abgesetzte Partikelmenge wird auf Basis eines Erfassungswerts eines Druckunterschiedssensors und der Datentabelle geschätzt.
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Der Partikelsensor 4 erfasst die Partikelmenge im Abgas auf der stromabwärtsseitigen Seite des DPF 3. Da sich der Partikelsensor 4 auf der stromabwärtsseitigen Seite des DPF 3 befindet, kann die Partikelmenge, die nicht von dem DPF 3 aufgefangen wird und durch den DPF 3 strömt, von dem Partikelsensor 4 erfasst werden. Dementsprechend kann erfasst werden, ob der DPF 3 fehlerhaft arbeitet.
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Die Steuerung der Ventilöffnungsdauer und einer Ventilschließdauer eines Kraftstoffeinspritzventils (nicht abgebildet) des Motors 2 und die Verarbeitung von Wiederherstellungs- und Fehlerbestimmung des DPF 3 werden von einer elektronischen Steuereinheit 5 (ECU) durchgeführt. Die ECU 5 weist eine Struktur auf, die der eines normalen Rechners ähnelt und beinhaltet eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), die verschiedene Arten von Operationen durchführt, einen Speicher, der eine Vielzahl an Informationen speichert und einen peripheren Schaltkreis (nicht abgebildet).
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2 illustriert eine beispielhafte Konfiguration eines Sensorelements 40 des Partikelsensors 4. Das Sensorelement 40 beinhaltet ein Substrat 44 (Anhaftteil), das aus einem plattenförmigen Isolationsmaterial, einem Paar auf dem Substrat 44 ausgebildeter Erfassungselektroden 42 (im Folgenden als Elektroden bezeichnet) und einem Aufwärmer 43 besteht. Das gesamte Sensorelement 40 ist beispielsweise mit einer Metallblende 41 bedeckt. Eines oder mehrere Lochteile 41a ist/sind durch die Blende 41 ausgeformt und die Partikel im Abgasstrang strömen ins Innere der Blende 41 durch das Lochteil 41a. Die Partikel haften aufgrund ihrer Hafteigenschaft auf der Elektrode 42 oder dem Substrat 44 und setzen sich darauf ab. Da die Partikel leitfähig sind, entsteht eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 42, wenn das Paar Elektroden 42 von den Partikeln, die sich auf dem Sensorelement 40 abgesetzt haben, verbunden wird.
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Spannung wird zwischen den Elektroden 42 durch eine Stromquelle (nicht abgebildet) angelegt. Wenn die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 42 durch die auf dem Sensorelement 40 abgesetzten Partikel hergestellt wird, fließt ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden 42. Der Partikelsensor 4 gibt einen Messwert beispielsweise des Wertes des elektrischen Stroms als Sensorausgabe aus (alternativ beispielsweise einen Spannungswert eines bestimmten Teils auf einem Stromkreis oder außerdem einen Impedanzwert (Widerstandswert oder Kapazitätswert), der aus dem Spannungswert und dem Wert des elektrischen Stroms berechnet wird).
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Wie oben dargelegt, bleibt der Ausgabewert des Partikelsensors 4 bei Null, bis die Elektroden 42 elektrisch verbunden werden, obwohl die Menge der auf einer Oberfläche des Sensorelements 40 abgesetzten Partikel graduell zunimmt. Wenn die Elektroden 42 elektrisch verbunden sind, erhöht sich der Ausgabewert des Partikelsensors 4 von Null gemäß dem Verbindungszustand. Wenn auf Basis dieses Ausgabewerts bestimmt wird, dass sich die große Partikelmenge zwischen den Elektroden 42 abgesetzt (angehaftet) hat, wird das Sensorelement 40 von dem Aufwärmer 43 aufgewärmt, um die abgesetzten Partikel zu verbrennen und zu entfernen, so dass das Sensorelement 40 wiederhergestellt wird.
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3 illustriert eine detailliertere beispielhafte Konfiguration des Partikelsensors 4 in 2. Zusätzlich zum Sensorelement 40, den Elektroden 42 und dem Aufwärmer 43 wie oben beschrieben, beinhaltet der Partikelsensor 4 einen Aufwärmer-Bestromungsteil (Aufwärmer-Bestromungssteuerteil) 45, einen Spannungserfassungsteil (Erfassungsteil) 46 und einen Steuerteil (Aufwärmer-Bestromungssteuerteil, Verschlechterungsgrad-Schätzteil) 49.
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Auf Basis eines Aufwärmer-Steuerbefehls des Steuerteils 49 stellt das Aufwärmer-Bestromungsteil 45 die Temperatur des Sensorelements 40 durch Regulierung eines Bestromungszustands des Aufwärmers 43 ein. Der Spannungserfassungsteil 46 erfasst die Spannung zwischen den Elektroden 42 und gibt die Spannung an den Steuerteil 49 aus.
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Der Steuerteil 49 weist eine Struktur auf, die der eines normalen Rechners ähnelt und beinhaltet eine CPU (nicht abgebildet), die verschiedene Arten von Operationen durchführt, einen Speicher 49a, der eine Vielzahl an Informationen speichert und einen peripheren Schaltkreis. Der Steuerteil 49 führt alle Steuervorgänge im Partikelsensor 4 aus, wie die Ausgabe des Aufwärmer-Steuerbefehls an den Aufwärmer-Bestromungsteil 45 und die Ausgabe von Informationen über die Menge der auf dem Sensorelement 40 anhaftenden Partikel nach Außen (z. B. ECU 5).
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Für ein Verfahren zum Bestromen des Aufwärmers 43 durch den Aufwärmer-Bestromungsteil 45 kann jede der folgenden Vorgehensweisen in Betracht kommen: (1) ein vorgegebener Spannungswert wird für eine vorgegebene Zeitspanne an den Aufwärmer 43 angelegt (T in 4); und (2) im Falle, dass eine Konfiguration zum Einsatz kommt, bei der die Spannung, mit der der Aufwärmer 43 bestromt wird, von einem Tastverhältnis eines Pulsbreitenmodulations-Signals (PWM) gesteuert wird, wird eine Spannung mit einem vorgegebenen Tastverhältnis (z. B. 50%) für die vorgegebene Zeitspanne (T in 4) angelegt. In der Folge wird der Aufwärmer 43 so aufgewärmt, dass er eine vorgegebene Temperatur Th erreicht.
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Die Aufwärmer-Bestromungsspannung, die Bestromungszeitspanne und das Tastverhältnis sind konstante Werte, die unabhängig sind von der zwischen den Elektroden 42 zum Zeitpunkt der Wiederherstellung des Elements ausgegebenen Spannung. Dementsprechend können die Steuerung für die Wiederherstellung des Elements im Aufwärmer-Bestromungsteil 45 und der Steuerteil 49 im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die Aufwärmer-Bestromungsspannung oder das Tastverhältnis entsprechend einem Zustand der Verbrennung und Entfernung der Partikel variabel sind (d. h. Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 46), vereinfacht werden. Dies entspricht einer Konfiguration, bei der der Aufwärmer-Bestromungssteuerteil der vorliegenden Offenbarung den Zustand der Bestromung des Aufwärmers unabhängig von dem Ausgabewert des Sensorelements während der Bestromung des Aufwärmers konstant hält.
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Die an dem Sensorelement 40 zum Zeitpunkt der Wiederherstellung des Partikelsensors 4 (oberes Diagramm) anhaftende Partikelmenge, die Spannung, die zwischen den Elektroden 42 ausgegeben wird (mittleres Diagramm) und der Bestromungszustand des Aufwärmers 43 (unteres Diagramm) werden mit Bezug auf 4 beschrieben. Wenn die auf der Oberfläche des Sensorelements 40 abgesetzte Partikelmenge einen Schwellenwert B überschreitet, bestimmt der Steuerteil 49, dass das Sensorelement 40 wiederhergestellt werden muss und gibt den Aufwärmer-Steuerbefehl an den Aufwärmer-Bestromungsteil 45 aus. In der Folge versetzt der Aufwärmer-Bestromungsteil 45 den Aufwärmer 43 von einem nichtbestromten Zustand in einen Bestromungszustand (entsprechend einem Zeitzustand T1 in 4).
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Wenn der Aufwärmer 43 bei Zeit T1 in einen Bestromungszustand versetzt wird, steigt die Ausgabespannung zwischen den Elektroden 42 (d. h. Erfassungswert des Spannungserfassungsteils 46: auch als Sensorausgabe bezeichnet) von einem Spannungswert V0 in einem Zustand vor der Bestromung des Aufwärmers 43 bis zu einem Maximalwert Vmax bei Zeit T2. Das ist durch die Eigenschaften von Ruß (d. h. Kohlepartikeln) bedingt, welches ein Hauptbestandteil der auf dem Sensorelement 40 anhaftenden Partikel ist. Ruß weist die Eigenschaft auf, dass sich sein Widerstandswert durch die Einwirkung von Wärme verringert, und Vmax ändert sich abhängig von einem Verschlechterungszustand des Aufwärmers 43. Anschließend verringert sich die Ausgabespannung zwischen den Elektroden 42 graduell weiter, während die Partikel weiter verbrannt werden. Nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne (entsprechend einem Zeitzustand T3 in 4) wird der Aufwärmer 43 von einem Bestromungszustand in einen nichtbestromten Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Partikel verbrannt und entfernt worden und die Ausgabespannung zwischen den Elektroden 42 verringert sich dabei, um schließlich Null zu erreichen (oder einen Wert nahe Null).
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Die anhaftende Partikelmenge B zur Zeit der Wiederherstellung des Sensorelements 40 weist jedes Mal beinahe denselben Wert auf. Eine zur Wiederherstellung des Sensorelements 40 benötigte Zeit (d. h. Partikelentfernungszeit) kann im Voraus auf Basis der anhaftenden Partikelmenge B und dem an den Aufwärmer 43 angelegten Spannungswert gemessen oder geschätzt werden. Daher kann eine Zeit, die durch Addition einer Zeit, die die Leistung des Aufwärmers 43 oder eine Variation der anhaftenden Partikelmenge B zur gemessenen oder geschätzten Zeit erhalten wird, zur Partikelentfernzeit (d. h. T) eingestellt werden. Dementsprechend können die Partikel verlässlich durch eine solche vereinfachte Steuerung durch bloßes Bestromen des Aufwärmers 43 mit einer vorgegebenen Spannung oder einem vorgegebenen Tastverhältnis ohne Überwachung eines Partikel-Anhaftzustands entfernt werden.
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Wenn sich der Aufwärmer 43 verschlechtert, wird die Temperatur Th sogar dann nicht erreicht, wenn der Aufwärmer 43 bestromt wird und mit einer hohen Bestromungsspannung oder einem hohen Tastverhältnis bestromt wird. Daher können die Partikel nicht vollständig verbrannt oder entfernt werden.
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Obwohl durch das Messen der Temperatur des Aufwärmers 43 ein Verfahren zur Bestimmung der Verschlechterung des Aufwärmers 43 existiert, ist es nötig, einen Temperatursensor neu an dem Substrat 44 anzubringen, wobei sich das Substrat 44 zwangsläufig vergrößert und die Kosten steigen. Außerdem kann die Temperatur des Aufwärmers auf der Basis eines Ausgabewerts des Abgastemperatursensors geschätzt werden, wenn ein Abgastemperatursensor in dem Auspuffrohr 6b neben dem Partikelsensor 4 angebracht ist. Da jedoch die Abgastemperatur in Abhängigkeit zum Strom und der Menge des Abgases variiert, entsteht das Problem, dass die Schätzverarbeitung kompliziert wird.
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Falls sich der Aufwärmer 43 verschlechtert, so dass die Temperatur nicht mehr auf Th ansteigt, wird der Widerstandswert der anhaftenden Partikel nicht ausreichend gering, und Vmax in 4 wird auch geringer als wenn der Aufwärmer 43 normal ist. Dementsprechend konzentriert sich die vorliegende Offenbarung auf die anfängliche Zunahmemenge A, die eine Differenz zwischen Vmax und V0 in 4 darstellt. Somit wird die Verschlechterung des Aufwärmers 43 auf Basis dieser anfänglichen Zunahmemenge A geschätzt.
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Spezifisch wird die an dem Sensorelement 40 anhaftende Partikelmenge (B) in dem Steuerteil 49 auf Basis des Erfassungswerts des Spannungserfassungsteils 46 vor der Bestromung des Aufwärmers 43 geschätzt. Als Nächstes wird Vmax, die zum Zeitpunkt der Bestromung des Aufwärmers 43 erzeugt wird, auf Basis dieser Menge geschätzt. Ein Verhältnis zwischen der Partikelmenge (B) und Vmax kann zuvor in dem Speicher 49a gespeichert werden. Dann erfolgt die geschätzte Berechnung eines Verschlechterungsgrads des Aufwärmers 43 auf Basis der geschätzten Vmax (wird auch als ein Idealwert bezeichnet) und der Vmax (wird auch als tatsächlich gemessener Wert bezeichnet), die von dem Spannungserfassungsteil 46 zu dem Zeitpunkt der Bestromung des Aufwärmers 43 erfasst wird.
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Die oben dargelegte Konfiguration entspricht der folgenden Konfiguration: Der Verschlechterungsgrad-Schätzteil der vorliegenden Offenbarung schätzt die an dem Anhaftteil anhaftende Partikelmenge auf Basis des Erfassungswerts des Erfassungsteils vor der Bestromung des Aufwärmers; und auf Basis dieser Menge schätzt der Verschlechterungsgrad-Schätzteil den Maximalwert der Ausgabe aus dem Sensorelement zu dem Zeitpunkt der Bestromung des Aufwärmers und führt eine geschätzte Berechnung des Verschlechterungsgrads des Aufwärmers auf Basis einer Differenz zwischen dem geschätzten Maximalwert des Ausgabewerts des Partikelsensors und dem Maximalwert des Erfassungswerts des Erfassungsteils zu dem Zeitpunkt der Bestromung des Aufwärmers durch.
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Die Aufwärmerverschlechterungs-Schätzverarbeitung wird in Bezug auf 5 beschrieben. Die vorliegende Verarbeitung wird wiederholt mit einer vorgegebenen Zeiteinstellung am Steuerteil 49 durchgeführt. Zunächst wird bestimmt, ob die Ausgabespannung zwischen den Elektroden 42 höher ist als ein vorgegebener Wert (z. B. V0 in 4), d. h. es wird bestimmt, ob die Wiederherstellung des Sensorelements 40 nötig ist. Falls die Ausgabespannung höher ist als der vorgegebene Wert (S11: Ja), wird ein Befehl vom Steuerteil 49 an den Aufwärmer-Bestromungsteil 45 gesendet, um den Aufwärmer 43 in einen Bestromungszustand (S12) zu versetzen.
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Als Nächstes wird die anfängliche Zunahmemenge A wie im Folgenden beschrieben berechnet (S13): Die anfängliche Zunahmemenge A = Vmax (Maximalwert der Ausgabespannung zwischen den Elektroden 42: tatsächlich gemessener Wert) –V0.
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Im Folgenden wird der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad auf Basis der berechneten anfänglichen Zunahmemenge A geschätzt (S14). Spezifisch wird ein Ergebnis der Subtraktion von V0 von dem oben genannten Idealwert von Vmax bei einem Schwellenwert A0 der anfänglichen Zunahmemenge A eingestellt. Der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad wird auf Basis einer Differenz zwischen dem Schwellenwert A0 und der anfänglichen Zunahmemenge A geschätzt.
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6 illustriert ein Verhältnis zwischen dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad, der anfänglichen Zunahmemenge A und dem Schwellenwert A0. Dieses Verhältnis wird zuvor in dem Speicher 49a gespeichert. Im Beispiel von 6 erhöht sich der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad, da die Differenz zwischen dem Schwellenwert A0 und der anfänglichen Zunahmemenge A größer wird, d. h. da die anfängliche Zunahmemenge A kleiner wird. Zwei Schwellenwerte, L1 (Korrekturbestimmungsschwellenwert) und L2 (Fehlerbestimmungsschwellenwert), werden für den Aufwärmer-Verschlechterungsgrad eingestellt. Die Verschlechterung des Aufwärmers wird auf Basis eines Vergleichs zwischen dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad diesen Schwellenwerten bestimmt. Ein Bereich L1 bis L2 zwischen diesen zwei Schwellenwerten entspricht einem Verschlechterungsgradbereich der vorliegenden Offenbarung.
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Mit Rückbezug auf 5 wird eine Verarbeitung gemäß dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad wie im Folgenden dargelegt durchgeführt. Falls der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad kleiner ist als L1 (S15: Ja), wird zunächst bestimmt, dass der Aufwärmer 43 normal ist und es erfolgt keine Korrektur zum Zeitpunkt der Bestromung des Aufwärmers (S16). Das entspricht einer Konfiguration, bei der der Aufwärmer-Bestromungssteuerteil den Bestromungszustand des Aufwärmers nicht korrigiert, wenn der Verschlechterungsgrad kleiner ist als der vorgegebene Korrekturbestimmungsschwellenwert. Wie oben dargelegt, kann der Korrekturbestimmungsschwellenwert z. B. auf einen unteren Grenzwert (L1) des Verschlechterungsgradbereichs eingestellt werden.
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Falls der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad L1 oder höher ist (S15: Nein) und L2 oder niedriger (S17: Ja), wird der Bestromungszustand des Aufwärmers 43 durch eines der folgenden Verfahren korrigiert (S18). Das entspricht einer Konfiguration, bei der der Aufwärmer-Bestromungssteuerteil der vorliegenden Offenbarung den Bestromungszustand des Aufwärmers gemäß dem Verschlechterungszustand korrigiert, wenn der Verschlechterungsgrad des Aufwärmers in dem voreingestellten Verschlechterungsgradbereich eingeschlossen ist.
- (1) Wie in 7 illustriert, erfolgt eine Korrektur, um eine Zeitspanne für die Bestromung des Aufwärmers 43 zu verlängern, während sich der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad vergrößert. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die angelegte Spannung nicht. Falls die angelegte Spannung erhöht wird, steigt auch die Temperatur des Aufwärmers 43. Der Druckwiderstand des Aufwärmers 43 und des Aufwärmer-Bestromungsteils 45 müssen jedoch erhöht werden, wodurch sich die Teilekosten erhöhen. Andererseits kann die oben genannte Konfiguration durch die konventionelle Stromkreiskonfiguration umgesetzt werden, so dass sich die Teilekosten nicht erhöhen.
- (2) Wie in 8 illustriert, erfolgt eine Korrektur, um das Tastverhältnis des PWM-Signals, das am Aufwärmer 43 anliegt, zu vergrößern, während sich der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad vergrößert. Wenn der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad beispielsweise L11 ist, wird das Tastverhältnis von 50% auf 75% vergrößert; und wenn der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad L12 ist, wird das Tastverhältnis von 50% auf 90% vergrößert. Somit erhöht sich die am Aufwärmer 43 anliegende Spannung ohne Änderung der Bestromungszeitspanne. Normalerweise ist der Aufwärmer-Bestromungsteil 45 so konfiguriert, dass er sogar bei einem Tastverhältnis von 100% ordnungsgemäß funktioniert. Dementsprechend entsteht beispielsweise das Problem, dass der Druckwiderstand des Stromkreisteils zu hoch wird, gar nicht.
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Ein Verhältnis zwischen dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad und der Bestromungszeitspanne oder dem Tastverhältnis wird zuvor im Speicher 49a gespeichert, beispielsweise als Kartendaten oder als eine mathematische Formel. Mit Bezug auf die Kartendaten wird die Bestromungszeitspanne oder das Tastverhältnis, das dem Aufwärmer-Verschlechterungsgrad entspricht, ausgewählt, um von dem Steuerteil 49 an den Aufwärmer-Bestromungsteil 45 als Aufwärmer-Steuerbefehl ausgegeben zu werden.
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Andererseits wird, wenn der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad größer ist als L2 (S19: Ja) bestimmt, dass der Aufwärmer 43 fehlerhaft ist und es erfolgt eine Verarbeitung, so dass an das ECU 5 die Information ausgegeben wird, dass der Aufwärmer 43 fehlerhaft ist (S20). Zusätzlich muss die Bestromung des Aufwärmers 43 nicht durchgeführt werden. Dies entspricht einer Konfiguration, bei der der Aufwärmer-Bestromungssteuerteil den Aufwärmer nicht bestromt, wenn der Aufwärmer-Verschlechterungsgrad größer ist als der voreingestellte Fehlerbestimmungsschwellenwert. Wie oben dargelegt, kann der Fehlerbestimmungsschwellenwert beispielsweise auf einen oberen Grenzwert (L2) des Verschlechterungsgradbereichs eingestellt werden.
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Wie in 6 bis 8 illustriert, kann ein korrekturbedürftiger Bereich für eine Korrektur analysiert werden, indem neue Schwellenwerte zwischen L1 und L2 eingestellt werden (L11, L12: die Anzahl der Schwellenwerte ist beliebig). Dementsprechend kann eine sorgfältigere Korrektur erfolgen.
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Die Ausführungsform wurde oben beschrieben. Jedoch handelt es sich hierbei nur um ein Beispiel. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und viele Modifikationen können auf Basis des Fachwissens eines Fachmanns erfolgen, ohne vom Rahmen der Offenbarung abzuweichen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und dementsprechende Anordnungen abdecken. Zusätzlich befinden sich auch die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehrerer, weniger oder nur eines einzelnen Elements innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung und entsprechen ihrem Geiste.
