DE102014114505B4

DE102014114505B4 - Filterabnormalitätserfassungssystem

Info

Publication number: DE102014114505B4
Application number: DE102014114505.4A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Takemoto Eiji; c/o DENSO CORPORATION Ueno Tomohiro
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2034-10-08
Also published as: DE102014114505A1; JP2015081561A; JP5924546B2

Abstract

Filterabnormalitätserfassungssystem, aufweisend:einen Ausführungsabschnitt (7, 21, 23), welcher eine Leerlauf-Reduktions-Steuerung ausführt, die eine Verbrennungskraftmaschine (2) in einem Fall anhält, bei welchem eine Auto-Stop-Bedingung erfüllt ist, und anschließend die Verbrennungskraftmaschine in einem Fall neu startet, bei welchem eine Auto-Neustart-Bedingung erfüllt ist;einen Filter (4), welcher in einem Abgasdurchlass (3) der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist und Partikel in einem Abgas aufnimmt;einen PM-Sensor (6), welcher bei einer Position des Abgasdurchlasses stromabwärts des Filters angeordnet ist, wobei der PM-Sensor einen Anhaftungsabschnitt (60) aufweist, an welchem die Partikel in dem Abgas anhaften, der PM-Sensor einen Ausgang gemäß einer Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel erzeugt, und der PM-Sensor den Ausgang in einem Fall erhöht, bei welchem die Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist;einen Bestimmungsabschnitt (7, 11 bis 16), welcher eine Anstiegszeit des Ausgangs in einem Fall bestimmt, bei welchem ein abnormaler Filter als der Filter (4) verwendet wird;einen Ermittlungsabschnitt (7 ,27 bis 29), welcher eine Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen einer bestimmten Zeit, welche durch den Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, und einer tatsächlichen Anstiegszeit des Ausgangs ermittelt;einen Messabschnitt (72, 22, 24), welcher eine Stop-Phase ausgehend von einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung angehalten wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung neu gestartet wird, misst; undeinen Korrekturabschnitt (7, 25, 251, 252, 26), welcher die bestimmte Zeit gemäß der Stop-Phase korrigiert, wobeider Ermittlungsabschnitt eine Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen der durch den Korrekturabschnitt korrigierten bestimmten Zeit und der tatsächlichen Anstiegszeit ermittelt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Filterabnormalitätserfassungssystem, welches Partikel aufnimmt, die in einem von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgas enthalten sind.
Die JP-2012-122399 A offenbart ein Filterabnormalitätserfassungssystem, welches eine Abnormalität eines Filters erfasst, welcher Partikel (PM) in einem von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgas aufnimmt. Gemäß der JP-2012-122399 A führt das Filterabnormalitätserfassungssystem eine Abnormalitätserfassung des Filters unter Verwendung eines PM-Sensors aus, welcher einen Ausgang gemäß einer Menge der Partikel in dem Abgas erzeugt. Der PM-Sensor, welcher einem Elektro-Widerstands-PM-Sensor entspricht, enthält einen Anhaftungsabschnitt, der ein Nichtleiter mit einem Paar von Elektroden ist. Der PM-Sensor wird durch Aufbringen einer Spannung auf das Paar von Elektroden verwendet. Da die Partikel einschließlich Kohlenstoffpartikel leitfähig sind, wird das Paar von Elektroden in einem Fall, bei welchem eine Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel größer oder gleich einer vorbestimmten Menge ist, leitfähig verbunden. Wenn das Paar von Elektroden beginnt leitfähig verbunden zu sein, steigt ein Ausgang des PM-Sensors an. Dann gibt der PM-Sensor einen Erfassungswert gemäß einer Menge der an dem Paar von Elektroden angehafteten Partikel aus.
Gemäß der JP 2012- 122 399 A ( DE 10 2011 087 924 A1 ) ist der PM-Sensor bei einer Position stromabwärts des Filters angeordnet und das Filterabnormalitätserfassungssystem bestimmt bzw. schätzt eine Anstiegszeit des Ausgangs des PM-Sensors in einem Fall, bei welchem ein abnormaler Filter als der Filter verwendet wird. Das Filterabnormalitätserfassungssystem ermittelt die Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen einer bestimmten bzw. geschätzten Anstiegszeit und einer tatsächlichen Anstiegszeit.
Jedoch wird ein Fahrzeug, welches mit einer Leerlauf-Reduktions-Steuerung vorgesehen ist, zunehmend beliebt. Bei der Leerlauf-Reduktions-Steuerung wird die Verbrennungskraftmaschine in einem Fall, bei welchem eine Auto-Stop-Bedingung erfüllt ist, automatisch angehalten und anschließend wird die Verbrennungskraftmaschine in einem Fall automatisch neu gestartet, bei welchem eine Auto-Neustart-Bedingung erfüllt ist. Wenn die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung angehalten wird, wird eine Temperatur des Abgases stark gesenkt. In diesem Fall wird eine Temperatur eines Elements des PM-Sensors langsamer gesenkt als die Temperatur des Abgases, da der PM-Sensor eine Wärmekapazität besitzt. Anschließend wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung neu gestartet wird, eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Elements und der Temperatur des Abgases erzeugt. Wenn die Temperaturdifferenz erzeugt wird, obwohl die Menge der Partikel in dem Abgas festgelegt ist, verändert sich die Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel und anschließend verändert sich die Anstiegszeit des Ausgangs. Gemäß der JP-2012-122399 A ermittelt das Filterabnormalitätserfassungssystem die Abnormalität des Filters ohne Berücksichtigung einer Veränderung der Anstiegszeit.
DE 10 2012 200 763 A1 offenbart ein Erfassungsgerät. Das Erfassungsgerät weist eine Feinstaub-(PM-)Erfassungseinheit, eine Temperaturerfassungseinheit und eine Korrektureinheit auf. Die PM-Erfassungseinheit weist einen Isolator, ein Paar Elektroden und eine Erfassungseinrichtung auf. Der Isolator ist in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine angeordnet, durch den ein Abgas strömt. Das Paar der Elektroden ist in Kontakt mit zumindest einem Teil des Isolators angeordnet. Die Erfassungseinrichtung erfasst einen PM-Erfassungswert, der ein Wert ist, der mit einer Menge von PM in dem Abgas korreliert ist. Die Temperaturerfassungseinheit erfasst eine Abgastemperatur des durch die PM-Erfassungseinheit gelangenden Abgases und/oder eine Isolatortemperatur des Isolators. Die Korrektureinheit korrigiert den durch die PM-Erfassungseinheit erfassten PM-Erfassungswert auf der Grundlage der Abgastemperatur und/oder der Isolatortemperatur.
DE 10 2011 002 434 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewertung der Filterwirkung eines Partikelfilters. Das Dokument betrifft das Verfahren zur Bewertung der Filterwirkung eines Partikelfilters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei eine Abgastemperatur, ein Abgasvolumenstrom, ein Ausgangssignal eines in dem Abgaskanal nach dem Partikelfilter angeordneten Partikelsensors und die Temperatur des Partikelsensors in einer Steuereinheit erfasst werden und wobei zur Auswertung des Partikelsensors eine Auslösedauer von dem Beginn eines Messzyklus bis zum Erreichen einer Auslöseschwelle des Ausgangssignals bestimmt wird. Das Dokument betrifft weiterhin die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Es ist vorgesehen, dass während des Messzyklus des Partikelsensors über die Auslösedauer zumindest für den Abgasvolumenstrom, die Abgastemperatur und eine Differenz zwischen der Abgastemperatur und der Temperatur des Partikelsensors jeweils ein Mittelwert gebildet und gespeichert werden und dass aus den Mittelwerten und der Auslösedauer eine nach dem Partikelfilter im Abgas mitgeführte Rußmasse, eine Rußkonzentration oder ein Filterwirkungsgrad bestimmt werden und dass aus der Rußmasse, der Rußkonzentration oder dem Filterwirkungsgrad die Filterwirkung des Partikelfilters bewertet wird. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen eine einfache Korrelation des Ausgangssignals des Partikelsensors mit der Filterwirkung des Partikelfilters, ohne dass eine aufwändige Signalbetrachtung und ein Abgleich mit einem Signalverhaltensmodell durchgeführt werden muss. Die nach dem Partikelfilter während der Auslösedauer nachgewiesene Rußmasse, die Rußkonzentration und der Filterwirkungsgrad sind abhängig von der Filterwirkung des Partikelfilters.
DE 10 2006 018 956 A1 offenbart einen Abgassensor. Das Dokument betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Masse von Partikeln oder eines Partikelmassenstroms in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, wobei in dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine zumindest ein resistiver Partikelsensor angeordnet ist, dessen gemessene Signaländerung mit einer aus einem Motormodell ermittelten prognostizierten Signaländerung des Partikelsensors verglichen wird. Werden die gemessene Signaländerung des Partikelsensors und/oder die prgnostizierte Signaländerung des Partikelsensors unter Berücksichtigung von Einflussgrößen auf Querempfindlichkeiten des Partikelsensors korrigiert, wird es insbesondere bei der Ermittlung der prognostizierten Signaländerung des Partikelsensors möglich, dass auch bei dynamischen Betriebspunktwechseln der Brennkraftmaschine, die schneller als das Ansprechen des Partikelsensors erfolgen, eine Kompensation der Querempfindlichkeiten erfolgen kann, da die Korrektur auch für kleine, also während eines gerade durchlaufenden Betriebspunktes der Brennkraftmaschine prognostizierte Signaländerungen durchgeführt werden kann. Da die prognostizierten Signaländerungen aus einem Kennlinienfeld des Motormodells ermittelt werden, können diese für sehr kurze Zeiten und somit einzelnen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine zuordenbare Messintervalle mit den dadurch bedingten sehr kleinen prognostizierten Signaländerungen bestimmt werden.
Die vorliegende Offenbarung geschieht angesichts der vorstehenden Gesichtspunkte und es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Filterabnormalitätserfassungssystem vorzusehen, welches eine Abnormalität eines Filters auch in einem Fall exakt ermitteln kann, bei welchem eine Anstiegszeit eines Ausgangs eines PM-Sensors durch eine Leerlauf-Reduktions-Steuerung verändert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Filterabnormalitätserfassungssystem einen Ausführungsabschnitt, einen Filter, einen PM-Sensor, einen Bestimmungsabschnitt, einen Ermittlungsabschnitt, einen Messabschnitt und einen Korrekturabschnitt. Der Ausführungsabschnitt führt eine Leerlauf-Reduktions-Steuerung aus, welche eine Verbrennungskraftmaschine in einem Fall anhält, bei welchem eine Auto-Stop-Bedingung erfüllt ist, und die Verbrennungskraftmaschine anschließend in einem Fall neu startet, bei welchem eine Auto-Neustart-Bedingung erfüllt ist.
Der Filter ist in einem Abgasdurchlass der Verbrennungskraftmaschine angeordnet und sammelt Partikel in einem Abgas bzw. nimmt diese auf.
Der PM-Sensor ist bei einer Position des Abgasdurchlasses stromabwärts des Filters angeordnet und enthält einen Anhaftungsabschnitt, an welchem die Partikel in dem Abgas anhaften. Der PM-Sensor erzeugt einen Ausgang gemäß einer Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel und erhöht den Ausgang in einem Fall, bei welchem die Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Der Bestimmungsabschnitt bestimmt bzw. schätzt eine Anstiegszeit des Ausgangs in einem Fall, bei welchem ein abnormaler Filter als der Filter verwendet wird.
Der Ermittlungsabschnitt ermittelt eine Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen einer bestimmten Zeit, welche durch den Bestimmungsabschnitt bestimmt bzw. geschätzt wird, und einer tatsächlichen Anstiegszeit des Ausgangs.
Der Messabschnitt misst eine Stop-Phase ausgehend von einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung angehalten wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung neu gestartet wird.
Der Korrekturabschnitt korrigiert die bestimmte Zeit gemäß der Stop-Phase.
Der Ermittlungsabschnitt ermittelt eine Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen der bestimmten bzw. geschätzten Zeit, nachdem diese durch den Korrekturabschnitt korrigiert ist, und der tatsächlichen Anstiegszeit.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Stop-Phase der Verbrennungskraftmaschine gemessen, wenn die Leerlauf-Reduktions-Steuerung ausgeführt wird. Die Stop-Phase und eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur des Abgases und einer Temperatur eines Elements des PM-Sensors werden miteinander korreliert. Die Anstiegszeit des Ausgangs des PM-Sensors in einem Fall, bei welchem der abnormale Filter als der Filter verwendet wird, wird als eine bestimmte bzw. geschätzte Zeit bestimmt, und die bestimmte Zeit wird gemäß der Stop-Phase korrigiert. Daher kann die Anstiegszeit ohne Verwendung der Temperaturdifferenz erhalten werden. Selbst wenn sich die tatsächliche Anstiegszeit verändert, da die bestimmte Zeit durch Berücksichtigen der Leerlauf-Reduktions-Steuerung korrigiert wird, kann die Abnormalität des Filters exakt ermittelt werden.
Die vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, ersichtlicher.
In den Abbildungen sind:

1 ein Blockdiagramm, welches ein Maschinensystem zeigt;
2 eine Abbildung, welche eine Konfiguration eines PM-Sensors zeigt;
3 ein Graph, welcher eine Ausgangseigenschaft des PM-Sensors zeigt;
4 ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einem Sensorausgang und der Zeit in einem Fall zeigt, bei welchem ein normaler DPF und ein abnormaler DPF verwendet werden;
5 ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Abgastemperatur, einer Element-Temperatur, einer bestimmten Anstiegszeit, einer tatsächlichen Anstiegszeit, und der Zeit zeigt;
6 eine Abbildung, welche ein Sensorelement zeigt, an welchem PM anhaften;
7 ein Flussdiagramm, welches einen Bestimmungsvorgang zeigt, welcher eine Anstiegszeit des PM-Sensors in einem Fall bestimmt bzw. schätzt, bei welchem der abnormale DPF als der DPF verwendet wird;
8 ein Flussdiagramm, welches einen Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang des DPF gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
9 eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen einer Korrekturmenge und einer Maschinen-Stop-Phase zeigt;
10 ein Flussdiagramm, welches einen Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang des DPF gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
11 eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen einer Anpassungsmenge und der Abgastemperatur zeigt;
12 eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen der Korrekturmenge, der Maschinen-Stop-Phase und der Abgastemperatur zeigt;
13 ein Flussdiagramm, welches einen Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang des DPF gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
14 eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen der Anpassungsmenge unter der Element-Temperatur gemäß einem ersten Beispiel zeigt;
15 eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen der Anpassungsmenge und der Element-Temperatur gemäß einem zweiten Beispiel zeigt; und
16 eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen der Korrekturmenge, der Maschinen-Stop-Phase und der Element-Temperatur zeigt.

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nachfolgend mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann ein Teil, welcher einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein und auf eine sich wiederholende Erläuterung des Teils kann verzichtet werden. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, kann eine weitere darauffolgende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, unter der Voraussetzung, dass in der Kombination kein Nachteil liegt.
(Erste Ausführungsform)
Bezug nehmend auf die Abbildungen ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Maschinensystem 1 eines Fahrzeugs zeigt, auf welches die vorliegende Offenbarung angewendet wird. Das Maschinensystem 1 enthält eine Dieselmaschine 2 als eine Verbrennungskraftmaschine. Die Dieselmaschine 2 ist als eine Maschine 2 bezeichnet. Die Maschine 2 enthält einen Injektor, welcher Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einspritzt. Die Maschine 2 erzeugt Leistung in einem Fall, bei welchem der durch den Injektor eingespritzte Kraftstoff durch eine Selbstzündung in der Verbrennungskammer gezündet wird.
Die Maschine enthält ferner einen Abgasdurchlass 3. Eine Diesel-Partikelfilter (DPF) 4 ist in dem Abgasdurchlass 3 als ein Filter vorgesehen. Der DPF 4 ist ein Keramikfilter mit einer bekannten Struktur. Der DPF 4 ist beispielsweise aus wärmebeständiger Keramik, wie Kordierit, in einer Wabenstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen als Gasdurchlässe, welche durch Trennwände vorgesehen sind, ausgebildet. Ein Einlass oder ein Auslass jeder Zelle ist abwechselnd blockiert. Ein von der Maschine 2 abgegebenes Abgas strömt stromabwärts, während dieses die porösen Trennwände des DPF 4 durchläuft. In diesem Fall werden Partikel (PM) aufgenommen und in dem DPF 4 allmählich gesammelt. Die PM enthalten Ruß und Kohlenstoffpartikel.
Ein Abgas-Temperatursensor 5, welcher eine Temperatur des Abgases erfasst, ist in dem Abgasdurchlass 3 bei einer Position stromabwärts des DPF 4 vorgesehen. Die Temperatur des Abgases ist als eine Abgastemperatur bezeichnet. Ein PM-Sensor 6, welcher eine PM-Menge erfasst, ist in dem Abgasdurchlass 3 bei einer Position stromabwärts des Abgas-Temperatursensors 5 vorgesehen. Der PM-Sensor 6 ist ein Elektro-Widerstands-PM-Sensor. Die PM-Menge entspricht einer Menge der PM. 2 ist eine Abbildung, welche eine Konfiguration des PM-Sensors 6 zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, erstreckt sich der PM-Sensor 6 von einer Durchlasswand 31 des Abgasdurchlasses 3 in Richtung zu einem Innenraum des Abgasdurchlasses 3. Der PM-Sensor 6 enthält eine Abdeckung 61, ein Sensorelement 60 und eine Steuerungsschaltung 65. Die Abdeckung 61, welche aus Metall hergestellt ist, zeigt eine hohle Gestalt. Das Sensorelement 60 ist in der Abdeckung 61 vorgesehen. Die Steuerungsschaltung 65 ist mit dem Sensorelement 60 elektrisch verbunden. Die Abdeckung 61 enthält eine Mehrzahl von Öffnungen 611. Ein Teil des Abgases, welches durch den Abgasdurchlass 3 strömt, kann von bzw. durch die Öffnungen 611 in die Abdeckung 61 eintreten. Die Abdeckung 61 enthält eine Abführöffnung 612, welche das in die Abdeckung 61 eintretende Abgas abführt. Wie in 2 gezeigt, ist die Abführöffnung 612 bei einer Position benachbart zu einem distalen bzw. körperfernen Ende der Abdeckung 61 ausgebildet.
Das Sensorelement 60 enthält ein Substrat 62, eine Paar von Elektroden 63 und eine Heizvorrichtung 64. Das Substrat 62 ist ein Nichtleiter. Das Paar von Elektroden 63 ist auf einer Fläche des Substrats 62 vorgesehen und voneinander getrennt und gegenüberliegend zueinander angeordnet. Auf das Paar von Elektroden 63 wird eine konstante Spannung V aufgebracht. Ein Teil der PM, welche in dem in die Abdeckung 61 eintretenden Abgas enthalten sind, haftet gemäß einer Haftfähigkeit der PM an dem Substrat 62 an. Der andere Teil der PM, welche nicht an dem Substrat 62 anhaften, wird von der Abführöffnung 612 abgegeben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Heizvorrichtung 64 einen Heizdraht aus Platin (Pt). Die Heizvorrichtung 64 erwärmt das Substrat 62, verbrennt die an dem Substrat 62 angehafteten PM und entfernt die PM von dem Substrat 62. Daher kann der PM-Sensor 6 die PM-Menge wiederholend erfassen. Die Steuerungsschaltung 65 erfasst einen Strom, welcher zwischen dem Paar von Elektroden 63 fließt. Die Steuerungsschaltung 65 gibt den Strom als die PM-Menge aus, schaltet die Heizvorrichtung 64 ein oder aus oder steuert eine Temperatur der Heizvorrichtung 64, wenn diese eingeschaltet wird. Die Temperatur der Heizvorrichtung 64 wird als eine Heizvorrichtungstemperatur bezeichnet.
3 ist ein Graph, welcher eine Ausgangseigenschaft des PM-Sensors 6 zeigt. 3 ist insbesondere ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer PM-Anhaftungsmenge und einem Sensorausgang zeigt. Die PM-Anhaftungsmenge entspricht einer Menge der an dem Substrat 62 angehafteten PM und der Sensorausgang entspricht einem Ausgang des PM-Sensors 6. Wie in 3 gezeigt ist, wird der Sensorausgang nicht erzeugt, wenn die PM-Anhaftungsmenge klein ist. Da PM Kohlenstoffpartikel enthalten, stellen PM einen Leiter dar. Wenn die PM-Anhaftungsmenge größer oder gleich einem vorbestimmten Wert x0 wird, wird das Paar von Elektroden 63 leitend verbunden und der Sensorausgang steigt an.
Da ein Widerstand zwischen dem Paar von Elektroden 63 gemäß einem Anstieg der PM-Anhaftungsmenge abnimmt, nachdem der Sensorausgang ansteigt, wird der Strom i, welcher durch das Paar der Elektroden 63 fließt, und der Sensorausgang immer größer. Da ein elektrischer Widerstand der zwischen dem Paar von Elektroden 63 angehafteten PM durch die Temperatur leicht beeinflusst wird, kann sich der Sensorausgang gemäß einer Temperatur verändern, selbst wenn die PM-Anhaftungsmenge fixiert ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Abnormalität des DPF 4 basierend auf einer Anstiegszeit des Sensorausgangs ermittelt.
Das Maschinensystem 1 enthält ferner einen Differenzdrucksensor, welcher eine Druckdifferenz zwischen einem Druck des Abgases stromaufwärts des DPF 4 und einem Druck des Abgases stromabwärts des DPF 4 erfasst, einen Luft-Strömungsmesser, welcher eine Menge eines zu der Maschine 2 gesaugten Einlassgases erfasst, einen Drehzahlsensor, welcher eine Drehzahl der Maschine 2 erfasst, und einen Gaspedalsensor, welcher eine Gaspedal-Position erfasst.
Das Maschinensystem 1 enthält ferner eine elektrische Steuerungseinheit (ECU) 7, welche die Gesamtheit des Maschinensystems 1 steuert. Die ECU 7 entspricht einem normalen Computer und enthält eine CPU (nicht gezeigt), einen Speicher 71 und einen Zeitgeber bzw. eine Zeitmesseinrichtung 72. Die CPU führt verschiedene Berechnungen aus, der Speicher 71 speichert verschiedene Daten und die Zeitmesseinrichtung 72 bestimmt bzw. schätzt eine Zeit. Die ECU 7 erfasst einen Betriebszustand der Maschine 2 basierend auf erfassten Signalen von den vorstehenden verschiedenen Sensoren, berechnet eine Kraftstoff-Einspritzmenge, eine Einspritzzeit und einen Einspritzdruck gemäß dem Betriebszustand, und steuert eine Kraftstoffeinspritzung der Maschine 2.
Die ECU 7 führt eine Leerlauf-Reduktions-Steuerung (IRC) aus, welche die Maschine 2 in einem Fall, bei welchem eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ohne eine EIN-AUS-Betätigung der Maschine 2 durch den Fahrer anhält oder neu startet. Die ECU 7 führt insbesondere die IRC aus, um die Maschine 2 in einem Fall automatisch anzuhalten, bei welchem eine Auto-Stop-Bedingung erfüllt ist, und führt anschließend die IRC aus, um die Maschine 2 in einem Fall automatisch neu zu starten, bei welchem eine Auto-Neustart-Bedingung erfüllt ist. Die Auto-Stop-Bedingung kann erfüllt sein, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit null wird und eine Maschinendrehzahl zu einer Leerlauf-Reduktions-Drehzahl wird. Die Auto-Neustart-Bedingung kann erfüllt sein, wenn ein Bremspedal gelöst wird.
Die ECU 7 führt einen Abnormalitäts-Erfassungsvorgang aus, um zu ermitteln, ob der DPF 4 abnormal ist. Die ECU 7 führt den Abnormalitäts-Erfassungsvorgang basierend auf der Anstiegszeit des Sensorausgangs aus. 4 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen dem Sensorausgang und der Zeit in einem Fall zeigt, bei welchem ein normaler DPF und ein abnormaler DPF als der DPF 4 verwendet werden. Insbesondere bezeichnet eine Linie 101 den DPF, welcher erfasst werden soll, eine Linie 102 bezeichnet den normalen DPF und eine Linie 103 bezeichnet einen abnormalen DPF, welcher erheblicher verschlechtert ist als der DPF der Linie 101. Je stärker der DPF verschlechtert ist, umso größer ist die PM-Menge, welche den DPF durchläuft. Daher wird der PM-Anhaftungsbetrag, welcher pro Zeiteinheit an dem Sensorelement 60 anhaftet, größer. Wie in 4 gezeigt ist, liegt die Anstiegszeit des Sensorausgangs des abnormalen DPF früher als diese des normalen DPF.
Der abnormale DPF entspricht dem DPF 4 mit einer außerordentlich niedrigen Sammelrate. Beispielsweise kann eine Menge der PM, welche den abnormalen DPF durchlaufen, einen Grenzwert einer On-Board-Diagnose (OBD) nicht erreichen. Die Menge der PM, welche den DPF 4 durchlaufen, wird als PM-Durchlaufmenge bezeichnet. Der Grenzwert der OBD ist strenger eingestellt als dieser des EURO 6-Emissionsstandards. Beispielsweise ist der Grenzwert des EURO 6-Emissionsstandards in einem spezifischen Fahrmodus gleich 4,5 mg/km und der Grenzwert der OBD ist auf 12,0 mg/km eingestellt, was 2,67-mal dem Grenzwert des EURO 6-Emissionsstandards entspricht. Es wird angenommen, dass der abnormale DPF eine PM-Durchlaufmenge besitzt, welche den Grenzwert der OBD erreicht.
Die ECU 7 bestimmt die Anstiegszeit Tth (bestimmte bzw. geschätzte Anstiegszeit Tth) des Sensorausgangs wie die Linie 101, welche in 4 gezeigt ist. Die ECU 7 führt eine Abnormalitätsermittlung des DPF 4 durch Ermitteln, ob eine tatsächliche Anstiegszeit des Sensorausgangs früher liegt als die bestimmte Anstiegszeit Tth, aus. Wenn die ECU 7 ermittelt, dass die tatsächliche Anstiegszeit später liegt als die bestimmte Anstiegszeit Tth, wie eine Zeit T1 bei der Linie 102, welche in 4 gezeigt ist, ermittelt die ECU 4, dass der DPF 4 normal ist. Wenn die ECU 7 ermittelt, dass die tatsächliche Anstiegszeit früher liegt als die bestimmte Anstiegszeit Tth, wie eine Zeit T2 bei der Linie 103, welche in 4 gezeigt ist, ermittelt die ECU, dass der DPF 4 abnormal ist.
Die Anstiegszeit des Sensorausgangs verändert sich jedoch gemäß der IRC, worin die Maschine 2 automatisch angehalten oder neu gestartet wird. Wie in 5 gezeigt ist, bezeichnet eine Linie 201 eine Beziehung zwischen der Abgastemperatur und der Zeit, und eine Linie 202 bezeichnet eine Beziehung zwischen einer Element-Temperatur und der Zeit. Die Element-Temperatur entspricht einer Temperatur des Sensorelements 60 des PM-Sensors 6. Ferner wird die Maschine 2 zu einer Zeit bzw. einem Zeitpunkt T3 angehalten und die Maschine 2 wird anschließend zu einer Zeit T4 neu gestartet. 6 ist eine Abbildung, welche das Sensorelement 60 zeigt, an welchem PM anhaften.
Wie mit den Linien 201 und 202 gezeigt, ist die Abgastemperatur vor dem Zeitpunkt T3 höher als die Element-Temperatur. In diesem Fall ist die Heizvorrichtung 64 abgeschaltet und die IRC wird nach wie vor ausgeführt. Die IRC wird zu dem Zeitpunkt T3 angehalten. Wie mit der Linie 201 gezeigt ist, wird, wenn die Maschine 2 zu dem Zeitpunkt T3 durch die IRC angehalten wird, die Abgastemperatur unmittelbar nachdem die Maschine 2 angehalten wird stark gesenkt, da die Kraftstoffeinspritzung und eine Verbrennung des Kraftstoffes in der Maschine 2 angehalten sind. Wie mit der Linie 202 gezeigt ist, wird die Element-Temperatur langsamer gesenkt als die Abgastemperatur, da der PM-Sensor 6 eine Wärmekapazität besitzt. Daher wird die Element-Temperatur in einer Zeitphase, in welcher die Maschine 2 angehalten ist, höher als die Abgastemperatur.
Wenn die Maschine 2 zu dem Zeitpunkt T4 neu gestartet wird, dauert ein Zustand, bei welchem die Element-Temperatur höher als die Abgastemperatur ist, für eine kurze Zeit an. Zwischen der Abgastemperatur und der Element-Temperatur wird eine Temperaturdifferenz erzeugt und verändert sich ab einem Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt T3. Eine Leichtigkeit, mit welcher die PM an dem Sensorelement 60 (Substrat 62) anhaften, verändert sich gemäß der Temperaturdifferenz. Mit anderen Worten, die Temperaturdifferenz wird zwischen der Abgastemperatur um das Sensorelement 60 und der Element-Temperatur erzeugt, und eine Thermo-Migrationskraft wird gemäß der Temperaturdifferenz auf die PM aufgebracht. Wie in 6 gezeigt ist, wird, wenn die Abgastemperatur höher ist als die Element-Temperatur, die Thermo-Migrationskraft F1 in Richtung des Sensorelements 60 auf die PM aufgebracht und PM werden auf einfache Art und Weise an dem Sensorelement 60 angehaftet. Wenn die Element-Temperatur höher ist als die Abgastemperatur, wird die Thermo-Migrationskraft F2 in einer Richtung von dem Sensorelement 60 weg auf die PM aufgebracht und die PM werden schwer an dem Sensorelement 60 angehaftet. Daher verändert sich die Leichtigkeit, mit welcher die PM an dem Sensorelement 60 anhaften, gemäß einer Richtung und einer Grüße der Thermo-Migrationskraft.
Wenn sich die Leichtigkeit, mit welcher die PM an dem Sensorelement 60 anhaften, verändert, verändert sich die PM-Anhaftungsmenge pro Zeiteinheit, selbst wenn die PM-Menge in dem Abgas oder die PM-Menge, welche den DPF 3 durchläuft, festgelegt ist. Daher verändert sich die Anstiegszeit des Sensorausgangs. Da die Abnormalitätsermittlung des DPF 4 in einem Fall fehlerhaft ermittelt werden kann, bei welchem nicht berücksichtigt wird, dass sich die Anstiegszeit verändert, führt die ECU 7 die Abnormalitätsermittlung des DPF 4 durch Berücksichtigen einer durch die IRC hervorgerufenen Veränderung der Anstiegszeit aus.
Zunächst ist ein Bestimmungsvorgang der Anstiegszeit Tth beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, welches den Bestimmungsvorgang zeigt, der die Anstiegszeit Tth bestimmt bzw. schätzt. Der Bestimmungsvorgang kann zeitgleich mit dem Fahrzeug gestartet werden und wird anschließend durch die ECU 7 wiederholend ausgeführt. Zusätzlich werden bei einer Anstiegszeit des Bestimmungsvorgangs gemäß der Heizvorrichtung 64 keine PM an dem Sensorelement 60 angehaftet.
Bei 11 bestimmt die ECU 7 die PM-Menge des abnormalen DPF. Die PM-Menge des abnormalen DPF, welche einer PM-Eintrittsmenge entspricht, ist die von der Maschine 2 abgegebene PM-Menge. Die ECU 7 bestimmt die PM-Eintrittsmenge beispielsweise basierend auf der Maschinendrehzahl und der Kraftstoff-Einspritzmenge. Insbesondere wird ein Kennfeld geschaffen und in dem Speicher 71 gespeichert, welches eine Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl, der Kraftstoff-Einspritzmenge und der von der Maschine 2 abgegebenen PM-Menge angibt. Die ECU 7 lädt die PM-Menge als die PM-Eintrittsmenge entsprechend der Maschinendrehzahl und der Kraftstoff-Einspritzmenge aus dem Kennfeld.
Bei 12 bestimmt die ECU 7 eine PM-Sammelrate des abnormalen DPF. Die ECU 7 stellt insbesondere die PM-Sammelrate auf einen Wert α ein, welcher im Vorhinein als die PM-Sammelrate des abnormalen DPF ermittelt wird. Alternativ kann die ECU 7 die PM-Sammelrate α gemäß einer PM-Ablagerungsmenge und einer Abgas-Strömungsrate korrigieren, da sich die PM-Sammelrate gemäß der PM-Ablagerungsmenge und der Abgas-Strömungsrate verändert. Die PM-Ablagerungsmenge entspricht einer Menge der in dem DPF abgelagerten PM. Daher kann die PM-Sammelrate exakt erhalten werden. Die ECU 7 kann die PM-Ablagerungsmenge basierend auf der Druckdifferenz zwischen einem Druck des Abgases stromaufwärts des DPF 4 und einen Druck des Abgases stromabwärts des DPF 4 bestimmen. Die ECU 7 kann die Abgas-Strömungsrate als eine volumetrische Strömungsrate basierend auf der Menge des durch den Luft-Strömungsmesser erfassten Einlassgases bestimmen. In diesem Fall bestimmt die ECU 7 die Abgas-Strömungsrate durch Berücksichtigen einer Expansion des Abgases, welche gemäß der durch den Abgas-Temperatursensor 5 erfassten Abgastemperatur erzeugt wird, und einer Kompression des Abgases, welche gemäß einem durch einen Drucksensor (nicht gezeigt) erfassten Druck erzeugt wird.
Bei 13 bestimmt die ECU 7 eine PM-Abgabemenge basierend auf der PM-Eintrittsmenge und der PM-Sammelrate. Die PM-Abgabemenge entspricht einer Menge der von dem DPF abgegebenen PM. Die ECU 7 erhält eine PM-Sammelmenge insbesondere durch eine Multiplikation der PM-Eintrittsmenge und der PM-Sammelrate. In diesem Fall entspricht die PM-Sammelmenge einer Menge der durch den DPF gesammelten PM. Die ECU 7 erhält die PM-Abgabemenge durch Subtrahieren der PM-Sammelmenge von der PM-Eintrittsmenge.
Bei 14 bestimmt die ECU 7 die PM-Anhaftungsmenge, welche an dem Sensorelement 60 anhaftet, basierend auf der PM-Abgabemenge. Insbesondere bestimmt die ECU 7 eine Eintrittsrate β und eine Anhaftungsrate γ. Die Eintrittsrate β bezeichnet eine Rate der PM, welche von außerhalb des PM-Sensors 6 über die Öffnungen 611 in die Abdeckung 61 eintreten, und die Anhaftungsrate γ bezeichnet eine Rate der PM in der Abdeckung 61, welche an dem Sensorelement 60 anhaften. Die ECU 7 kann die Eintrittsrate β und die Anhaftungsrate γ ohne Bezug auf die Abgas-Strömungsrate und die Element-Temperatur fest ermitteln, oder diese kann die Eintrittsrate β und die Anhaftungsrate γ gemäß der Abgas-Strömungsrate und der Element-Temperatur ermitteln. Wenn die Abgas-Strömungsrate größer wird, ist es schwieriger, dass PM in die Abdeckung 61 eintreten und die PM in der Abdeckung 61 an dem Sensorelement 60 anhaften. Daher werden die an dem Sensorelement 60 angehafteten PM auf einfache Art und Weise von dem Sensorelement 60 entfernt. Daher bestimmt die ECU 7, wenn die Abgas-Strömungsrate größer wird, die Eintrittsrate β oder die Anhaftungsrate γ als einen kleineren Wert. Wenn die Element-Temperatur höher wird, wird die Thermo-Migrationskraft F1 kleiner und es ist schwieriger, dass PM an dem Sensorelement 60 anhaften. Daher bestimmt die ECU 7 die Anhaftungsrate γ als kleineren Wert, wenn die Element-Temperatur höher wird.
Die ECU 7 kann die Abgas-Strömungsrate basierend auf der Menge des durch den Luft-Strömungsmesser erfassten Einlassgases bestimmen. Die ECU 7 kann eine Temperatur, welche durch einen bei dem Sensorelement 60 angeordneten Temperatursensor erfasst wird, als die Element-Temperatur verwenden. Alternativ kann die ECU 7 die Element-Temperatur basierend auf einer Wärme-Austauschmenge zwischen dem Sensorelement 60, Bauelementen um das Sensorelement 60 und dem Abgas bestimmen. In diesem Fall kann die ECU 7 die Wärme-Austauschmenge basierend auf der Abgastemperatur um das Sensorelement 60, der Abgas-Strömungsrate, einer Wärme-Übertragungsrate in der Abdeckung 61, einer Wärmekapazität des Sensorelements 60 und einer Wärmekapazität des Abgasdurchlasses 3 bestimmen. Darüber hinaus ist ein Model eines Wärmeaustauschs zwischen zwei Materialien bekannt.
Bei 14 erhält die ECU 7 beispielsweise die PM-Anhaftungsmenge durch eine Multiplikation der PM-Abgabemenge, der Eintrittsrate β und der Anhaftungsrate γ.
Bei 15 addiert die ECU 7 die PM-Anhaftungsmenge pro Zeiteinheit, welche bei 14 aktuell bestimmt wird, zu einer integrierten PM-Anhaftungsmenge. In diesem Fall ist die integrierte PM-Anhaftungsmenge eine integrierte Menge der PM-Anhaftungsmenge vor 15 in einem vorhergehenden Zyklus des vorliegenden Vorgangs. Ferner ermittelt die ECU 7 bei 15, ob die integrierte PM-Anhaftungsmenge eine Leitungs-Anhaftungsmenge erreicht. Die Leitungs-Anhaftungsmenge entspricht der PM-Anhaftungsmenge, bei welchem das Paar von Elektroden 63 leitend verbunden sind. Wenn die ECU 7 ermittelt, dass die integrierte PM-Anhaftungsmenge die Leitungs-Anhaftungsmenge nicht erreicht (15: Nein), ermittelt die ECU 7, dass der Sensorausgang nicht erhöht ist und kehrt zu 11 zurück. Dann bestimmt die ECU 7 die PM-Anhaftungsmenge in einem nächsten Zyklus des vorliegenden Vorgangs (11 bis 14).
Wenn die ECU 7 ermittelt, dass die integrierte PM-Anhaftungsmenge die Leitungs-Anhaftungsmenge erreicht (15: Ja), schreitet die ECU 7 zu 16 und stellt einen Zeitpunkt, zu welchem die integrierte PM-Anhaftungsmenge die Leitungs-Anhaftungsmenge erreicht, als die Anstiegszeit Tth ein. Dann beendet die ECU 7 den vorliegenden Vorgang. Die Verarbeitung in 11 bis 16 entspricht einem Bestimmungsabschnitt.
Nachfolgend ist unter Verwendung der Anstiegszeit Tth, welche bei dem in 7 gezeigten Bestimmungsvorgang erhalten wird, eine Abnormalitätsermittlung des DPF 4 beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, welches den Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang zeigt. Darüber hinaus führt die ECU 7 den Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang und den Bestimmungsvorgang parallel aus.
Bei 21 hält die ECU 7 die Maschine 2 unter Verwendung der IRC in einem Fall an, bei welchem die Auto-Stop-Bedingung erfüllt ist. In diesem Fall beendet die ECU 7 die Kraftstoffeinspritzung. Bei 22 beginnt die ECU 7 mit einer Messung einer Zeitphase ausgehend von einem Zeitpunkt, bei welchem die Maschine 2 angehalten wird, unter Verwendung der Zeitmesseinrichtung 72. Bei 23 startet die ECU 7 die Maschine 2 unter Verwendung der IRC in einem Fall neu, bei welchem die Auto-Neustart-Bedingung erfüllt ist. In diesem Fall startet die ECU 7 die Kraftstoffeinspritzung neu. Bei 24 stoppt die ECU 7 eine Messung der Zeitphase zeitgleich mit einem Neustart der Maschine 2. Ferner ist die Zeitphase ausgehend von dem Zeitpunkt, bei welchem die Maschine 2 angehalten wird, hin zu einem Zeitpunkt, bei welchem die Messung angehalten wird, als eine Maschinen-Stop-Phase der Maschine 2 bezeichnet. Die Verarbeitung bei 21 und 23 entspricht einem Ausführungsabschnitt und die Verarbeitung bei 22 und 24 entspricht einem Messabschnitt.
Bei 25 berechnet die ECU 7 eine Korrekturmenge, welche einen Grad der Veränderung der Anstiegszeit durch das Ausführen der IRC bezeichnet. Insbesondere wird, wie in 5 gezeigt ist, die Temperaturdifferenz zwischen der Abgastemperatur und der Element-Temperatur erzeugt und die Temperaturdifferenz existiert für eine kurze Zeit, wenn die ECU 7 die Maschine 2 unter Verwendung der IRC neu startet. Die Temperaturdifferenz entspricht einer Differenz in einem Fall, bei welchem die Element-Temperatur höher als die Abgastemperatur ist. Wenn die Maschinen-Stop-Phase länger wird, wird die Temperaturdifferenz größer. In diesem Fall wird die Thermo-Migrationskraft F1 kleiner, wie in 6 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Thermo-Migrationskraft F2 wird größer. Wenn die Maschinen-Stop-Phase länger wird, ist es schwieriger, dass PM an dem Sensorelement 60 anhaften und die Anstiegszeit liegt später.
Bei 25 berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge, welche gemäß einer Zunahme der Maschinen-Stop-Phase zunimmt. Insbesondere wird, wie in 9 gezeigt ist, ein Diagramm bzw. eine Kennlinie, welches eine Beziehung zwischen der Korrekturmenge und der Maschinen-Stop-Phase bezeichnet, in dem Speicher 71 gespeichert. Wie in 9 gezeigt ist, nimmt die Korrekturmenge gemäß der Zunahme der Maschinen-Stop-Phase zu, und eine Steigerungsrate einer Linie nimmt gemäß der Zunahme der Maschinen-Stop-Phase zu. Da eine Zeitverzögerung der Anstiegszeit relativ zu jeder Maschinen-Stop-Phase durch einen Test, wie einen tatsächlichen Fahrzeugtest oder eine Simulation, erhalten werden kann, kann das Diagramm in 9 basierend auf einem Testergebnis geschaffen werden. Bei 25 kann die ECU 7 die Korrekturmenge entsprechend einer aktuellen Maschinen-Stop-Phase aus dem Diagramm in 9 laden. Die Verarbeitung bei 25 entspricht einem Korrekturabschnitt.
Bei 26 korrigiert die ECU 7 die Anstiegszeit Tth unter Verwendung der Korrekturmenge. Insbesondere addiert die ECU 7 die Korrekturmenge zu der Anstiegszeit Tth. Mit anderen Worten, die ECU 7 verschiebt die Anstiegszeit Tth um die Korrekturmenge. Die Verarbeitung bei 26 entspricht dem Korrekturabschnitt.
Wie in 5 gezeigt ist, bezeichnet eine unterbrochene Linie 203 die Anstiegszeit vor der Korrektur und eine durchgehende Linie 204 bezeichnet die Anstiegszeit nach der Korrektur. Bei der unterbrochenen Linie 203 steigt der Sensorausgang zu einem Zeitpunkt T5 an. Bei der durchgehenden Linie 204 steigt der Sensorausgang zu einem Zeitpunkt T6 an, welcher später liegt als der Zeitpunkt T5. Wie mit den Linien 204 und 205 gezeigt ist, wird die bestimmte Anstiegszeit Tth durch die Korrektur bei 26 hin zu der Zeit T6 verändert.
Bei 27 ermittelt die ECU 7, ob die tatsächliche Anstiegszeit früher oder gleichzeitig zu der bestimmten Anstiegszeit liegt, nachdem die bestimmte Anstiegszeit korrigiert ist. Da die IRC ausgeführt wird, wird die tatsächliche Anstiegszeit durch die bei 25 berechnete Korrekturmenge zeitlich verschoben.
Wenn die ECU 7 ermittelt, dass die tatsächliche Anstiegszeit früher oder gleichzeitig zu der bestimmten Anstiegszeit liegt (27: Ja), schreitet die ECU 7 zu 28 und ermittelt, dass der DPF 4 abnormal ist. Wenn die ECU 7 ermittelt, dass die tatsächliche Anstiegszeit später liegt als die bestimmte Anstiegszeit (27: Nein), schreitet die ECU 7 zu 29 und ermittelt, dass der DPF 4 normal ist. Nach 28 oder 29 beendet die ECU 7 den vorliegenden Vorgang. Die Verarbeitung bei 27 bis 29 entspricht einem Ermittlungsabschnitt.
Wie in 5 gezeigt ist, bezeichnet die Linie 205 den DPF 4, welcher in einem Fall erfasst werden soll, bei welchem der DPF 4 ein abnormaler DPF ist. Bei der Linie 205 ist die tatsächliche Anstiegszeit Tth gleich der bestimmten Anstiegszeit Tth entsprechend dem Zeitpunkt T6.
Der DPF 4 wird in einem Fall als abnormal ermittelt, bei welchem eine durchgehende Linie 207 beginnt anzusteigen, und dieser wird in einem Fall als normal ermittelt, bei welchem die durchgehende Linie 207 nicht ansteigt. Eine unterbrochene Linie 206 bezeichnet eine herkömmliche Ermittlung. Insbesondere wird die Abnormalität des DPF 4 unter Verwendung der bestimmten Anstiegszeit, welche durch den Bestimmungsvorgang erhalten wird, ermittelt. Die durchgehende Linie 207 bezeichnet den Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang der vorliegenden Offenbarung. Die Abnormalität des DPF 4 wird insbesondere unter Verwendung der bei 26 korrigierten Anstiegszeit ermittelt.
Bei den Linien 204, 205 und 207, welche in 5 gezeigt sind, kann der DPF 4 zu dem Zeitpunkt T6 als abnormal ermittelt werden, da die tatsächliche Anstiegszeit (T6) mit der bestimmten Anstiegszeit (T6) zusammenfällt. Gemäß der herkömmlichen Ermittlung wird, wie mit der Linie 206 gezeigt ist, der DPF 4 fehlerhaft als normal ermittelt, selbst wenn der DPF 4 einem abnormalen DPF entspricht, da die bestimmte Anstiegszeit (T5) bei der Linie 203 später liegt als die tatsächliche Anstiegszeit (T6) bei der Linie 205.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Abnormalität des DPF exakt ermittelt werden, selbst wenn die tatsächliche Anstiegszeit durch die IRC verschoben ist, da die bestimmte Anstiegszeit gemäß der Maschinen-Stop-Phase verschoben ist.
Ferner wird zwischen einer Position des Abgas-Temperatursensors 5 und einer Position des PM-Sensors 6 ein Abstand geschaffen. Die durch den Abgas-Temperatursensor 5 erfasste Abgastemperatur und die Abgastemperatur um den PM-Sensor 6 sind aufgrund des Abstands nicht gleich. Daher ist es schwierig, die Temperaturdifferenz zwischen der Abgastemperatur um den PM-Sensor 6 und der Element-Temperatur des PM-Sensors 6 exakt zu erhalten. Ferner ist es schwierig, die bestimmte Anstiegszeit unter Verwendung der Temperaturdifferenz zu korrigieren. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Anstiegszeit durch entsprechendes Berücksichtigen der Temperaturdifferenz auf einfache Art und Weise exakt erhalten werden, da die Anstiegszeit unter Verwendung der Maschinen-Stop-Phase relativ zu der Temperaturdifferenz korrigiert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend wird gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf unterschiedliche Bauteile bezüglich der ersten Ausführungsform detailliert eingegangen. Das Maschinensystem der vorliegenden Ausführungsform besitzt die gleiche Konfiguration wie das Maschinensystem 1 der ersten Ausführungsform. Die ECU 7 führt den Bestimmungsvorgang, wie in 7 gezeigt, aus, um die Anstiegszeit des abnormalen DPF zu bestimmen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 7 einen Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang des DPF 4 aus, wie in 10 gezeigt. Darüber hinaus sind, wie in den 8 und 10 gezeigt ist, die gleichen Verarbeitungen mit den gleichen Bezugszeichen angegeben. Wie in 10 gezeigt, ist die Verarbeitung bei 241 und 251 unterschiedlich zu der in 8 gezeigten Verarbeitung.
Bei 21 bis 24 misst die ECU 7 die Maschinen-Stop-Phase. Bei 241 erlangt die ECU 7 die Abgastemperatur, welche durch den Abgas-Temperatursensor 5 erfasst wird. In diesem Fall entspricht die durch den Abgas-Temperatursensor 5 erfasste Abgastemperatur der Abgastemperatur stromabwärts des DPF 4, nachdem die Maschine 2 durch die IRC neu gestartet wird. Beide Verarbeitungen bei 241 und dem Abgas-Temperatursensor 5 entsprechen einem Abgastemperatur-Erlangungsabschnitt.
Bei 251 berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge. In diesem Fall berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge basierend auf der Maschinen-Stop-Phase und der Abgastemperatur. Insbesondere ist die Beziehung zwischen der Maschinen-Stop-Phase und der Korrekturmenge gleich dieser der ersten Ausführungsform. Wenn die Abgastemperatur höher wird, wird die Thermo-Migrationskraft F1 größer und es ist leichter, dass PM an dem Sensorelement 60 anhaften. Mit anderen Worten, wenn die Abgastemperatur höher wird, liegt die Anstiegszeit des Sensorausgangs früher. Daher wird die Korrekturmenge entsprechend einer Menge, welche die Anstiegszeit verschiebt, kleiner, wenn die Abgastemperatur höher wird.
Bei 251 berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge basierend auf der Maschinen-Stop-Phase und dem Diagramm, wie in 9 gezeigt, als eine temporäre Korrekturmenge. Anschließend passt die ECU 7 die temporäre Korrekturmenge derart an, dass diese gemäß einer Zunahme der Abgastemperatur abnimmt. Insbesondere wird, wie in 11 gezeigt ist, ein Diagramm bzw. eine Kennlinie, welches eine Beziehung zwischen der Abgastemperatur und einer Anpassungsmenge, die dazu verwendet wird, um die temporäre Korrekturmenge anzupassen, in dem Speicher 71 gespeichert. Wie in 11 gezeigt ist, nimmt die Anpassungsmenge gemäß der Zunahme der Abgastemperatur zu. Ein Grad der temporären Korrekturmenge relativ zu jeder Abgastemperatur kann durch einen Test erhalten werden. Die ECU 7 lädt die Anpassungsmenge entsprechend einer aktuellen Abgastemperatur aus dem Diagramm in 11. Die ECU 7 subtrahiert die Anpassungsmenge von der Korrekturmenge. Daher kann die ECU 7 die Korrekturmenge erhalten, welche gemäß der Zunahme der Abgastemperatur verringert ist.
Alternativ kann, wie in 12 gezeigt ist, ein Kennfeld geschaffen werden, welches eine Beziehung zwischen der Korrekturmenge, der Maschinen-Stop-Phase und der Abgastemperatur angibt. In diesem Fall sind die Kennlinien in den 9 und 11 nicht notwendig. Wie in 12 gezeigt ist, wird die Korrekturmenge kleiner, wenn die Abgastemperatur höher wird. Gemäß dem Kennfeld in 12 kann die ECU 7 die Korrekturmenge erhalten, welche gemäß der Zunahme der Maschinen-Stop-Phase erhöht ist und gemäß der Zunahme der Abgastemperatur verringert ist. Die Verarbeitung bei 251 entspricht dem Korrekturabschnitt.
Bei 26 korrigiert die ECU 7 die Anstiegszeit Tth unter Verwendung der Korrekturmenge. Bei 27 bis 29 ermittelt die ECU 7 die Abnormalität des DPF 4 durch Vergleichen der tatsächlichen Anstiegszeit mit der korrigierten Anstiegszeit Tth.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Anstiegszeit weiter exakt bestimmt werden, da die Anstiegszeit unter Berücksichtigung sowohl der Maschinen-Stop-Phase als auch der Abgastemperatur bestimmt wird. Daher kann die Abnormalität des DPF weiter exakt ermittelt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Nachfolgend wird gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf unterschiedliche Bauteile bezüglich der vorstehenden Ausführungsformen detailliert eingegangen. Das Maschinensystem der vorliegenden Ausführungsform besitzt die gleiche Konfiguration wie das Maschinensystem 1 der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform. Die ECU 7 führt den Bestimmungsvorgang, wie in 7 gezeigt, aus, um die Anstiegszeit des abnormalen DPF zu bestimmen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 7 einen Abnormalitäts-Ermittlungsvorgang des DPF 4 aus, wie in 13 gezeigt ist. Zusätzlich sind, wie in den 8, 10 und 13 gezeigt, die gleichen Verarbeitungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Wie in 13 gezeigt, ist die Verarbeitung bei 242 und 252 unterschiedlich zu der in den 8 und 10 gezeigten Verarbeitung.
Bei 21 bis 24 misst die ECU 7 die Maschinen-Stop-Phase. Bei 242 erlangt die ECU 7 die Temperatur des Sensorelements 60. In diesem Fall entspricht die Temperatur des Sensorelements 60 der Element-Temperatur des PM-Sensors 6 nachdem die Maschine 2 durch die IRC neu gestartet wird. Insbesondere ist ein Temperatursensor an dem Sensorelement 60 befestigt und die ECU 7 kann eine erfasste Temperatur des Temperatursensors als die Element-Temperatur erlangen. Alternativ kann die ECU 7 die Element-Temperatur durch Berücksichtigen eines Wärmeaustauschs zwischen dem Sensorelement 60, Elementen um das Sensorelement 60 und dem Abgas bestimmen. Die Verarbeitung bei 242 entspricht einem Element-Temperatur-Erlangungsabschnitt.
Bei 252 berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge. In diesem Fall berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge basierend auf der Maschinen-Stop-Phase und der Element-Temperatur. Insbesondere entspricht die Beziehung zwischen der Maschinen-Stop-Phase und der Korrekturmenge dieser der ersten Ausführungsform. Wenn die Element-Temperatur höher wird, wird die Thermo-Migrationskraft F1 kleiner und es ist schwieriger, dass PM an dem Sensorelement 60 anhaften. Mit anderen Worten, wenn die Element-Temperatur höher wird, liegt die Anstiegszeit des Sensorausgangs später. Daher wird die Korrekturmenge entsprechend einer Menge, welche die Anstiegszeit verschiebt, größer, wenn die Element-Temperatur höher wird.
Bei 252 berechnet die ECU 7 die Korrekturmenge basierend auf der Maschinen-Stop-Phase und dem in 9 gezeigten Diagramm als eine temporäre Korrekturmenge. Anschließend passt die ECU 7 die temporäre Korrekturmenge derart an, dass diese gemäß einer Zunahme der Abgastemperatur erhöht ist. Insbesondere wird, wie in 14 gezeigt ist, ein Diagramm bzw. eine Kennlinie, welches eine Beziehung zwischen der Element-Temperatur und einer Anpassungsmenge, die dazu verwendet wird, um die temporäre Korrekturmenge anzupassen, angibt, in dem Speicher 71 gespeichert. Wie in 14 gezeigt ist, nimmt die Anpassungsmenge gemäß einer Zunahme der Element-Temperatur ab. Ein Grad der temporären Korrekturmenge relativ zu jeder Abgastemperatur kann durch einen Test erhalten werden. Die ECU 7 lädt die Anpassungsmenge entsprechend einer aktuellen Element-Temperatur aus dem Diagramm in 14. Die ECU 7 subtrahiert die Anpassungsmenge von der Korrekturmenge. Daher kann die ECU 7 die Korrekturmenge erhalten, welche gemäß der Zunahme der Element-Temperatur erhöht ist.
Alternativ kann, wie in 15 gezeigt ist, ein Diagramm geschaffen werden, welches eine Beziehung zwischen der Anpassungsmenge und der Element-Temperatur angibt, und die Anpassungsmenge nimmt gemäß der Zunahme der Element-Temperatur zu. Anschließend kann die ECU 7 die Anpassungsmenge zu der temporären Korrekturmenge addieren. Daher kann die ECU 7 die Korrekturmenge erhalten, welche gemäß der Zunahme der Element-Temperatur erhöht ist.
Alternativ kann, wie in 16 gezeigt ist, ein Kennfeld geschaffen werden, welches eine Beziehung zwischen der Korrekturmenge, der Maschinen-Stop-Phase und der Abgastemperatur angibt. In diesem Fall sind die Kennlinien der 9, 14 und 15 nicht notwendig. Wie in 16 gezeigt ist, wird die Korrekturmenge größer, wenn die Element-Temperatur höher wird. Gemäß dem Kennfeld in 16 kann die ECU 7 die Korrekturmenge erhalten, welche gemäß der Zunahme der Maschinen-Stop-Phase erhöht ist und gemäß der Zunahme der Element-Temperatur erhöht ist. Die Verarbeitung bei 252 entspricht dem Korrekturabschnitt.
Bei 26 korrigiert die ECU 7 die Anstiegszeit Tth unter Verwendung der Korrekturmenge. Bei 27 bis 29 ermittelt die ECU 7 die Abnormalität des DPF 4 durch Vergleichen der tatsächlichen Anstiegszeit mit der korrigierten Anstiegszeit Tth.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Anstiegszeit weiter exakt bestimmt werden, da die Anstiegszeit unter Berücksichtigung sowohl der Maschinen-Stop-Phase als auch der Element-Temperatur bestimmt wird. Daher kann die Abnormalität des DPF weiter exakt ermittelt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Ausführungsformen innerhalb des Grundgedankens und des Schutzumfangs der Ansprüche der vorliegenden Offenbarung angewendet werden. Die zweite Ausführungsform und die dritte Ausführungsform können kombiniert werden, um die Abnormalität des DPF zu ermitteln. Insbesondere kann die Anstiegszeit durch Berücksichtigen der Maschinen-Stop-Phase, der Abgastemperatur unter der Element-Temperatur bestimmt werden. In diesem Fall wird die temporäre Korrekturmenge basierend auf der Maschinen-Stop-Phase und dem in 9 gezeigten Diagramm berechnet. Ferner wird eine erste Anpassungsmenge basierend auf der Abgastemperatur und dem in 11 gezeigten Diagramm berechnet. Darüber hinaus wird eine zweite Anpassungsmenge basierend auf der Element-Temperatur und dem in 14 gezeigten Diagramm berechnet. Schließlich wird die Korrekturmenge durch Subtrahieren der ersten Anpassungsmenge und der zweiten Anpassungsmenge von der temporären Korrekturmenge berechnet. Daher kann die Korrekturmenge, welche gemäß der Zunahme der Maschinen-Stop-Phase erhöht ist, gemäß der Zunahme der Abgastemperatur verringert ist und gemäß der Zunahme der Element-Temperatur erhöht ist, erhalten werden. Daher kann die Abnormalität des DPF ferner exakt ermittelt werden.
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist es verständlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist dahingehend gedacht, dass diese verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Zusätzlich befinden sich neben den verschiedenen bevorzugten Kombinationen und Konfigurationen ebenso andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehrerer, weniger oder lediglich eines Elements, ebenso innerhalb des Grundgedanken und des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Filterabnormalitätserfassungssystem, aufweisend: einen Ausführungsabschnitt (7, 21, 23), welcher eine Leerlauf-Reduktions-Steuerung ausführt, die eine Verbrennungskraftmaschine (2) in einem Fall anhält, bei welchem eine Auto-Stop-Bedingung erfüllt ist, und anschließend die Verbrennungskraftmaschine in einem Fall neu startet, bei welchem eine Auto-Neustart-Bedingung erfüllt ist; einen Filter (4), welcher in einem Abgasdurchlass (3) der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist und Partikel in einem Abgas aufnimmt; einen PM-Sensor (6), welcher bei einer Position des Abgasdurchlasses stromabwärts des Filters angeordnet ist, wobei der PM-Sensor einen Anhaftungsabschnitt (60) aufweist, an welchem die Partikel in dem Abgas anhaften, der PM-Sensor einen Ausgang gemäß einer Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel erzeugt, und der PM-Sensor den Ausgang in einem Fall erhöht, bei welchem die Menge der an dem Anhaftungsabschnitt angehafteten Partikel größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist; einen Bestimmungsabschnitt (7, 11 bis 16), welcher eine Anstiegszeit des Ausgangs in einem Fall bestimmt, bei welchem ein abnormaler Filter als der Filter (4) verwendet wird; einen Ermittlungsabschnitt (7 ,27 bis 29), welcher eine Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen einer bestimmten Zeit, welche durch den Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, und einer tatsächlichen Anstiegszeit des Ausgangs ermittelt; einen Messabschnitt (72, 22, 24), welcher eine Stop-Phase ausgehend von einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung angehalten wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbrennungskraftmaschine durch die Leerlauf-Reduktions-Steuerung neu gestartet wird, misst; und einen Korrekturabschnitt (7, 25, 251, 252, 26), welcher die bestimmte Zeit gemäß der Stop-Phase korrigiert, wobei der Ermittlungsabschnitt eine Abnormalität des Filters basierend auf einem Vergleich zwischen der durch den Korrekturabschnitt korrigierten bestimmten Zeit und der tatsächlichen Anstiegszeit ermittelt.
Filterabnormalitätserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der Korrekturabschnitt die bestimmte Zeit dahingehend korrigiert, dass diese gemäß einer Zunahme der Stop-Phase später liegt.
Filterabnormalitätserfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Abgastemperatur-Erlangungsabschnitt (241, 5), welcher eine Temperatur des Abgases stromabwärts des Filters erlangt, nachdem der Ausführungsabschnitt die Verbrennungskraftmaschine neu startet, wobei der Korrekturabschnitt (251) eine Korrekturmenge der bestimmten Zeit gemäß der durch den Abgastemperatur-Erlangungsabschnitt erlangten Temperatur verändert.
Filterabnormalitätserfassungssystem nach Anspruch 3, wobei der Korrekturabschnitt die bestimmte Zeit dahingehend korrigiert, dass diese gemäß der Stop-Phase später liegt, wobei eine die bestimmte Zeit aufschiebende Menge gemäß einem Anstieg der durch den Abgastemperatur-Erlangungsabschnitt erlangten Temperatur abnimmt.
Filterabnormalitätserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Element-Temperatur-Erlangungsabschnitt (242), welcher eine Temperatur des Anhaftungsabschnittes des Filters erlangt, nachdem der Ausführungsabschnitt die Verbrennungskraftmaschine neu startet, wobei der Korrekturabschnitt (252) eine Korrekturmenge der bestimmten Zeit gemäß der durch den Element-Temperatur-Erlangungsabschnitt erlangten Temperatur verändert.
Filterabnormalitätserfassungssystem nach Anspruch 5, wobei der Korrekturabschnitt die bestimmte Zeit dahingehend korrigiert, dass diese gemäß der Stop-Phase später wird, wobei eine die bestimmte Zeit aufschiebende Menge gemäß einem Anstieg der durch den Element-Temperatur-Erlangungsabschnitt erlangten Temperatur abnimmt.