DE102014115520A1

DE102014115520A1 - Feinstauberfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014115520A1
Application number: DE102014115520.3A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Sumida Koichi; c/o DENSO CORPORATION Katsuno Masato; c/o DENSO CORPORATION Kuboshima Tsukasa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2015-05-21
Also published as: JP6066329B2; JP2015102326A

Abstract

Eine Feinstauberfassungsvorrichtung umfasst einen Feinstaubsensor mit einer Spannungszufuhrsektion und einer Zustandsbeurteilungssektion. Der Feinstaubsensor ist an einer stromabwärts gelegenen Seite eines DPF in einer mit einer Dieselmaschine verbundenen Abgasleitung verbunden. Der DPF sammelt und akkumuliert Feinstaub (PM), der in dem von der Dieselmaschine emittierten und durch die Abgasleitung durchströmenden Abgas enthalten ist. Der Feinstaubsensor umfasst ein Sensorelement, ein Paar an Elektroden und eine Spannungszufuhrsektion. Das Sensorelement besteht aus einem Isolator und gibt einen Ausgabewert entsprechend einer Menge eines auf dem Sensorelement und den Elektroden akkumulierten PM aus, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob eine vorbestimmte Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist. Die Spannungszufuhrsektion legt eine Spannung zwischen den Elektroden an, wenn die Spannungszufuhrsektion erfüllt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Feinstauberfassungsvorrichtungen, die einen Feinstaub, der in einem von der Verbrennungskraftmaschine, wie z. B. Dieselmaschinen, emittierten Abgas enthalten ist, erfassen kann.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es ist sehr wichtig, Feinstaub (PM), wie z. B. schwarzen Rauch, der in dem von Dieselmaschinen emittierten Abgas hinsichtlich der jüngsten Fahrzeugemissionsbekämpfung zu beseitigen, die beabsichtigt Kraftfahrzeugemission, usw. zu reduzieren. Die jüngste Fahrzeugemissionsbekämpfung wird von Jahr zu Jahr strikter hinsichtlich des Umweltschutzes, und es gibt auch eine starke Forderung Kohlendioxid zu verringern, das in dem von einer Verbrennungskraftmaschine, wie z. B. Dieselmaschinen, emittierten Abgas enthalten ist, und die Kraftstoffeffizienz von Kraftfahrzeugen zu verbessern. Um die vorstehende neueste Anforderung zu lösen und zu erfüllen, sind viele Fahrzeuge mit Dieselpartikelfilter (DPF) ausgestattet. Der DPF ist an bzw. in einer Abgasleitung montiert, durch die das von einer Dieselmaschine emittierte Abgas nach außerhalb des Kraftfahrzeugs abgegeben wird.
Es gibt einen Feinstaub-(PM)-Sensor, der eine Menge an im Abgas enthaltenem PM erfassen kann. Ein PM-Sensor ist beispielsweise an einer stromabwärts gelegenen Seite eines in einer Abgasleitung einer Dieselmaschine eines Kraftfahrzeugs montierten DPF montiert. In diesem Fall ist es für den PM-Sensor möglich zu erfassen, ob der DPF in einem Fehlerzustand ist oder auf der Basis der Erfassungsergebnisse des PM-Sensors kaputt ist.
Es wird für den PM-Sensor bevorzugt, eine hohe Erfassungsgenauigkeit zu haben, um ein Auftreten eines Fehlers eines DPF (DPF-Fehler) zu erfassen und eine Menge an in dem DPF akkumulierten PM zu schätzen. Allerdings schwanken und nehmen der Erfassungswert und die Genauigkeit des PM-Sensors aufgrund einer Temperatur des PM-Sensors, einer Temperatur eines Umgebungsabgases, einer Menge an auf dem PM-Sensor akkumulierten PM, einen Maschinenzustand, wie z. B. einer Maschinenbetriebsbedingung, usw. ab.
Eine herkömmliche Technik beispielsweise des japanischen Patents JP 5240679 offenbart eine Erfassungsvorrichtung, die eine Menge an auf dem DPF akkumulierten PM mit hoher Genauigkeit erfassen kann. Die herkömmliche Erfassungsvorrichtung kompensiert einen Erfassungswert eines PM-Sensors bezüglich einer Menge an PM, der in dem Abgas enthalten ist, das in einer Abgasleitung entsprechend der Betriebsbedingungen einer Dieselmaschine strömt.
Obwohl die in dem japanischen Patent JP 5240679 offenbarte Erfassungsvorrichtung eine Menge an in dem Abgas enthaltenen PM erfassen kann, ist es notwendig, verschiedene Kompensationswerte auf der Basis der Maschinenbetriebsbedingungen zu berechnen und zu verwenden. Dies bewirkt, dass eine Steuervorrichtung einen komplizierten Prozess ausführt, um das Auftreten eines DPF-Fehlers und eine Menge an in dem DPF akkumulierten PM zu schätzen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher wünschenswert, eine Feinstauberfassungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur zu schaffen, die eine Menge an Feinstaub und ein Auftreten eines Fehlers eines Dieselpartikelfilters mit einer hohen Genauigkeit erfassen kann.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Feinstauberfassungsvorrichtung bereit. Die Feinstauberfassungsvorrichtung umfasst normalerweise einen Feinstaubsensor und eine Zustandsbeurteilungssektion. Der Feinstaubsensor ist an einer stromabwärts gelegenen Seite eines Feinstaubfilters, wie z. B. eines Dieselpartikelfilters, in der Abgasleitung montiert. Die Abgasleitung ist mit einer Verbrennungskraftmaschine, wie z. B. einer Dieselmaschine, verbunden. Der Feinstaubfilter sammelt und akkumuliert Feinstaub, der in dem von der Verbrennungskraftmaschine emittierten Abgas enthalten ist und der durch die Abgasleitung strömt. Der Feinstaubsensor umfasst ein Sensorelement, ein Paar an Elektroden und eine Spannungszufuhrsektion. Das Sensorelement besteht aus einem Isolator und gibt einen Ausgabewert entsprechend einer Menge von an den Sensorelement und den Elektroden akkumulierten Fremdstaub aus, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob eine vorbestimmte Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist. Die Spannungszufuhrsektion in dem Feinstaubsensor legt eine Spannung zwischen den Elektroden an, wenn die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist.
Das Konzept der Feinstauberfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterdrückt eine durch verschiedene Einflüsse bewirkte Ausgabeveränderung des Feinstaubsensors und erfasst das Auftreten eines Feinstaubfilterfehlers und einer Menge an in dem Feinstaubfilter gesammelten und akkumulierten Feinstaubs korrekt, wenn der Feinstaubsensor unter einer gewöhnlichen Bedingung arbeitet, die den Feinstaub einheitlich sammeln kann, der beispielsweise in dem Abgas unter der gleichen Betriebsbedingung einer Dieselmaschine wie bei einer Verbrennungskraftmaschine enthalten ist. Die Feinstauberfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine einfache Struktur auf und erfasst eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Feinstaub mit hoher Genauigkeit.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Eine bevorzugte, nicht begrenzende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch ein Beispiel mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, in denen zeigt:
1 eine Ansicht, die eine Struktur einer PM-Erfassungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einer vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Ansicht, die eine Struktur eines PM-Sensors in der PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Bestimmens einer Spannungszufuhrbedingung und des Erfassen eines PM darstellt, der in dem Abgas enthalten ist, das von einer Dieselmaschine als eine Verbrennungskraftmaschine emittiert wird;
4 ein Flussdiagramm, das einen weiteren Bestimmungsprozess des Bestimmens einer Spannungszufuhrbedingung darstellt, die verschieden von der Spannungszufuhrbedingung ist, die in dem in 3 gezeigten Prozess verwendet wird;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen weiteren Bestimmungsprozess der Bestimmung der Spannungszufuhrbedingung darstellt, die verschieden von der Spannungsbedingung, die in dem in 3 gezeigten Prozess verwendet wird, und der Spannungszufuhrbedingung ist, die in dem in 4 gezeigten Prozess verwendet wird;
6A ist eine Ansicht, die eine Zeitveränderung eines Unterschieds zwischen einer Umgebungstemperatur des PM-Sensors und einer Temperatur des Sensorelements des PM-Sensors darstellt;
6B eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer zwischen den Elektroden des PM-Sensors zuzuführenden Spannung darstellt;
6C eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Menge eines an dem Sensorelement des PM-Sensors 5 gesammelten und akkumulierten PM darstellt;
6D eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Ausgabe des PM-Sensors darstellt;
7 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Spannungszufuhrzeitlänge c, die in den 6A bis 6D gezeigt ist, und einer Ausgabe des PM-Sensors darstellt;
8A eine Ansicht, die eine Zeitveränderung des Flussdiagramms des Abgases darstellt;
8B eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer zu den Elektroden des PM-Sensors zugeführten Spannung darstellt, wenn die Strömungsmenge des Abgases als die Spannungszufuhrbedingung verwendet wird;
9A eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Strömungsmenge des Abgases darstellt;
9B eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Strömungsmenge eines Abgases pro Zeiteinheit darstellt;
9C eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer zwischen den Elektroden des PM-Sensors zugeführten Spannung darstellt, wenn der Maschinenzustand als die Spannungszufuhrbedingung verwendet wird; und
10 eine Ansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum Erfassen des Auftretens eines DPF-Fehlers darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben. Bei der nachstehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugscharaktere oder -zeichen gleiche oder äquivalente Bauteile durchweg in den verschiedenen Diagrammen.
BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Beschreibung wird an einer Struktur einer Feinstaub-(PM)-Erfassungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 10 angegeben.
1 zeigt eine Ansicht, die eine Struktur der PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die PM-Erfassungsvorrichtung ist an einem Verbrennungskraftmaschinensystem 1 montiert, das eine Dieselmaschine 2 als eine Verbrennungskraftmaschine enthält. Die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform umfasst wenigstens einen Feinstaub-(PM)-Sensor 5 und eine elektrische Steuereinheit (ECU) 6.
Ein Luftströmungsmeter 30 ist in bzw. an einer Einlassleitung 3 montiert. Eine Frischluft wird in das Innere der Dieselmaschine 2 durch die Einlassleitung 3 eingebracht. Das Luftströmungsmeter 30 ist in bzw. an der Einlassleitung 3 montiert. Das Luftströmungsmeter 30 erfasst eine Massenströmungsrate einer Menge an Einlassluft pro Zeiteinheit.
Ein von der Dieselmaschine 2 emittiertes Abgas wird durch eine Abgasleitung 4 nach außerhalb der Dieselmaschine 2 abgegeben. Die Abgasleitung 4 ist mit einem Abgastemperatursensor 40, dem PM-Sensor 5 und einem Dieselpartikelfilter (DPF) 41 ausgestattet. Der Abgastemperatursensor 40 erfasst eine Temperatur eines Abgases, um zum außerhalb des Verbrennungskraftmaschinensystems 1 abgegeben zu werden. Der PM-Sensor 5 erfasst eine Strömungsmenge an in dem Abgas enthaltenem Feinstaub.
Der DPF 41 ist zwischen dem Temperatursensor 40 und dem PM-Sensor 5 angebracht, d. h. an der stromaufwärts gelegenen Seite des PM-Sensors 5. Diese Anordnung des DPF 41 ermöglicht es für den PM-Sensor 5, eine Menge an PM zu erfassen, der in dem Abgas verbleibt nachdem das Abgas durch den DPF 41 durchströmt. Ferner ermöglicht es für den PM-Sensor 5 das Auftreten einer Störung des DPF 41 zu erfassen, d. h. einen DPF-Fehler auf der Basis einer Strömungsmenge eines in dem Abgas verbleibenden PM.
Die ECU 6 ist elektrisch mit dem Luftströmungsmesser 30, dem Abgastemperatursensor 40 und dem PM-Sensor 5 verbunden. Die ECU 6 umfasst eine Zustandsbeurteilungssektion, eine Zustandserlangungsssektion, eine Zustandsbeurteilungssektion und eine Messsektion, die ausführlich nachstehend erläutert wird.
Die ECU 6 umfasst im Prinzip die gleiche Struktur wie ein Mikrocomputer, der am Markt kommerziell verfügbar ist. Das bedeutet, dass die ECU 6 eine zentrale Rechnereinheit (CPU) 61 und eine Speichersektion 62 aufweist. Die CPU 61 führt verschiedene arithmetische Antriebsweisen aus. Die Speichersektion 62 speichert verschiedene Steuerprogramme und Informationen. Die ECU 6 führt eine Datenkommunikation zwischen anderen auf einem Kraftfahrzeug durch ein bordseitiges lokales Bereichsnetzwerk (bordseitigen LAN) 10 montierten Fahrzeugvorrichtungen aus.
Die ECU 6 führt verschiedene Steuerbetriebsweisen aus. Die ECU 6 führt beispielsweise einen Steuerprozess zum Steuern eines Öffnungszeitpunkts und eines Schließzeitpunkts eines Kraftstoffeinspritzventils (nicht gezeigt) aus, das an der Dieselmaschine 2 montiert ist, um eine Kraftstoffeinspritzmenge eines Kraftstoffeinspritzventils einzustellen. Die Dieselmaschine 2 führt weiter einen Steuerprozess zum Regenerieren des DPF 41 und einen Steuerprozess zum Erfassen eines Auftretens eines Fehlers des DPF 41 aus. Verschiedene Arten von Sensoren, beispielsweise ein Maschinendrehzahlsensor 8 und ein Kühlwassertemperatursensor 9, usw., sind mit der ECU 6 verbunden. Die ECU 6 führt die Steuerprozesse aus, die vorstehend auf der Basis der von den Sensoren übertragenen Erfassungsergebnissen beschriebenen werden.
2 zeigt eine Ansicht, die eine Struktur des PM-Sensors 5 in der PM-Erfassungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 2 dargestellt, umfasst der PM-Sensor das Sensorelement 50 und eine Metallabdeckungssektion 53. Eine Gesamtoberfläche des Sensorelements 50 ist mit der Metallabdeckungssektion 53 abgedeckt. Ein Paar von Elektroden 51 und 52 sind an einer Oberfläche des Sensorelements 50 so ausgebildet, dass der in dem Abgas enthaltene PM an der Oberfläche des Sensorelements 50 an der auf dem Sensorelement 50 ausgebildeten Oberfläche der Elektroden 51, 52 anhaftet und akkumuliert wird. Die Metallabdeckungssektion 53 umfasst eine Mehrzahl von Durchgangslochsektionen 53a. Abgas wird in das Innere des Sensorelements 50 durch die Durchgangslochsektion 53a der Metallabdeckungssektion 53 eingebracht und der in dem Abgas enthaltene PM-Wert wird auf der Oberfläche des Sensorelements 50 und auf der Oberfläche der Elektroden 51 und 52 akkumuliert. Mit anderen Worten, da der in dem Abgas enthaltene PM eine anhaftende Eigenschaft aufweist, wird ein solcher PM an der Oberfläche des Sensorelements 10 und den Elektroden 51 und 52 anhaften und sich akkumulieren.
Wenn eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 51 und 52 durch Ansammeln bzw. Akkumulation des PM auf dem Sensorelement 50 und den Elektroden 51 und 52 ausgebildet wird, nimmt ein Widerstandswert zwischen den Elektroden 51 und 52 aufgrund der Menge des auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 52 akkumulierten PM ab.
Eine Gleichstrom-Leistungsquelle (DC-Leistungsquelle) 54 legt eine Spannung zwischen den Elektroden 51 und 52 an, wenn die ECU 6 die DC-Leistungsquelle 54 befiehlt, die elektrische Leistung anzulegen. Wenn die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet wird und die DC-Leistungsquelle 54 eine Spannung zwischen den Elektroden 51 und 52 anlegt, fließt ein Strom durch beide Elektroden 51 und 52. Ein Amperemeter 55 erfasst einen Strom, der durch die Elektroden 51 und 52 fließt, und gibt ein Erfassungsergebnis (wie einen Stromwert) zu der ECU 6 aus.
Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur begrenzt. Beispielsweise ist es akzeptabel, einen Widerstand zwischen den Elektroden 51 und 52 zu verbinden und eine zwischen beiden Seiten des Widerstands erzeugte Spannung zu erfassen.
Während eines Zustands, bei dem die Elektrode 51 elektrisch mit der Elektrode 52 unterbrochen ist und eine elektrische Leistung (d. h. eine Spannung) zwischen den Elektroden 51 und 52 angelegt wird, wird die Elektrode 51 positiv geladen und die Elektrode 52 wird negativ geladen.
Diese geladenen Zustände der beiden Elektroden 51 und 52 fördert die Sammlung und Akkumulation des in dem Abgas enthaltenen PM auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und der Elektroden 51 und 52, und der PM wird auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und der Elektroden 51 und 52 akkumuliert. Das bedeutet, dass der geladene Zustand der Elektroden 51 und 52 eine elektrostatische Sammlung des PM und eine Akkumulation des gesammelten PM auf dem Sensorelement 50 und den Elektroden 51 und 52 ausführt.
Der PM-Sensor 5 weist eine Heizsektion 56 und eine Heizsteuersektion 57 auf. Die Heizsektion 56 besteht aus einer Metallverdrahtung wie z. B. ein Leitungsdraht, eine leitende Verdrahtung oder ein in dem PM-Sensor (5) ausgebildetes leitendes Muster. Wenn ein von der ECU 6 übertragenes Befehlssignal empfangen wird, führt die Heizsteuersektion 57 einen Strom zu der Heizsektion 56 zu, um eine Wärmeenergie zu erzeugen und die Heizsektion 56 zu erwärmen. Dies erhöht eine Temperatur der Heizsektion 56. Wenn eine Temperatur der Heizsektion 56 erhöht wird, wird ein auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 52 akkumulierter PM verbrannt, und als Ergebnis kann der akkumulierte PM von den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 52 beseitigt werden. Dieser Brennbetrieb ermöglicht es, den PM-Sensor 5 zu regenerieren.
Die Heizsteuersektion 57 erfasst eine Spannung der Heizsektion 56 und eines Stroms, der durch die Heizsektion 56 durchfließt. Die Heizsteuersektion 57 teilt den erfassten Spannungswert durch den erfassten Stromwert, um einen elektrischen Widerstandswert der Heizsektion 56 zu erlangen. Da der elektrische Widerstandswert der Heizsektion 56 aufgrund deren Temperatur verändert wird, ist es für die Heizsteuersektion 57 möglich, eine ungefähre Temperatur der Heizsektion 56 zu erlangen, d. h. eine ungefähre Temperatur des Sensorelements 50 in dem PM-Sensor 5. Die Heizsteuersektion 50 ist äquivalent zu einer Elementtemperaturerfassungssektion. Es ist für die Heizsteuersektion 57 auch möglich, Daten bezüglich des erfassten Spannungswerts und des erfassten Stromwerts zu der ECU 6 zu übertragen, und für die ECU 6 einen elektrischen Widerstandswert des Sensorelements 50 und eine Temperatur des Sensorelements 50 auf der Basis der empfangenen Daten zu berechnen.
Es ist auch akzeptabel, dass ein Berechnungskennfeld vorab vorbereitet wird und in der Speichersektion 62 gespeichert wird, und die ECU 6 berechnet eine Temperatur des Sensorelements 50 in dem PM-Sensor 50 auf der Basis des Berechnungskennfelds. Das Berechnungskennfeld zeigt eine Beziehung zwischen einer Temperatur des durch den Abgastemperatursensor 40 erfassten Abgases und eine Strömungsmenge, oder ein Volumen einer Strömungsmenge, oder eine Massenströmungsmenge des Abgases. Beispielsweise offenbart das japanische Patent JP 5240679 ein Verfahren zum Berechnen einer Strömungsmenge des Abgases pro Zeiteinheit.
Es ist möglich, einen Strömungsmengensensor 59, der äquivalent zu der Abgasströmungsmengenerfassungssektion ist, in dem Inneren der Metallabdeckungssektion 53 in dem PM-Sensor 5 zu montieren. Der Strömungsmengensensor 59 erfasst eine Menge an Abgas. Darüber hinaus ist es für die ECU 6 möglich, eine Strömungsmenge des Abgases auf der Basis einer Menge der durch den Luftströmungsmeter 30 erfassten Einlassluft, einer Kraftstoffverbrauchsrate oder einem Druck des Abgases um das Sensorelement 50 des PM-Sensors 5 herum zu erfassen.
Der PM-Sensor 5 ist mit einem Temperatursensor 58 ausgestattet, der eine Temperatur des Inneren der Metallabdeckungssektion 53 erfassen kann, d. h. eine Temperatur eines Umgebungsabgases (wie eine Umgebungstemperatur) des Sensorelements 50 des PM-Sensors 5. Der Temperatursensor 58 ist äquivalent zu einer Umgebungstemperaturerfassungssektion. Es ist auch möglich, eine Temperatur der Umgebungsatmosphäre, d. h. ein Umgebungsabgas des PM-Sensors 5 auf der Basis des erfassten Temperaturwerts des Abgastemperatursensors 40 und einer Temperatur des Sensorelements 50 zu schätzen. Es ist ebenso für die Struktur möglich, eine Struktur ohne den Temperatursensor 58 aufzuweisen. Die ECU 6 erhält vorab eine Gleichung, mit der die CPU 61 eine Umgebungstemperatur des PM-Sensors 5 auf der Basis eines erfassten Temperaturwerts des Abgastemperatursensors 40 und einer Temperatur des Sensorelements 50 berechnet. Die CPU 61 der ECU 6 berechnet die Umgebungstemperatur des Sensorelements 50 mit dieser Gleichung.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Bestimmens einer Spannungszufuhrbedingung und des Erfassens eines PM darstellt, der in einem von einer Dieselmaschine als eine Verbrennungskraftmaschine emittierten Abgases enthalten ist.
Die CPU 61 in der ECU 6 führt wiederholend den in 3 gezeigten Prozess bei vorbestimmten Intervallen aus. Der in 3 gezeigte Prozess erfasst den in dem Abgas enthaltenen PM. Insbesondere weist, wie in 3 dargestellt, ein übergeordneter Schritt S10 einen Unterschritt S11 und einen Unterschritt S12 auf.
Bei dem Unterschritt S11 des übergeordneten Schritts S10 beurteilt die CPU 61, ob eine Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist oder nicht. Wenn die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist, erzeugt die CPU 61 einen Befehl und überträgt diesen zu der Spannungszufuhrsektion 54 (wie die DC-Leistungsquelle), um eine vorbestimmte Spannung zwischen den Elektroden 51 und 52 anzulegen.
Bei dem Unterschritt S11 des übergeordneten Schritts S10 erhält die CPU 61 eine Temperatur A des Sensorelements 50 und eine Umgebungstemperatur B. Die Umgebungstemperatur B ist eine Temperatur eines Abgases, das das Sensorelement 50 ergibt, wie vorstehend beschrieben. Der Betriebsfluss schreitet zu dem Unterschritt S12 in dem übergeordneten Schritt S10.
Bei dem Unterschritt S12 berechnet die CPU 61 einen Unterschied zwischen der Temperatur A des Sensorelements 50 und der Umgebungstemperatur B. Die CPU 61 umfasst, ob der berechnete Temperaturunterschied innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen einem unteren Grenzwert L1 und einem oberen Grenzwert L2 liegt. Der untere Grenzwert L1 und der obere Grenzwert L2 wurden vorab bestimmt.
Bei dem Unterschritt S11 schreitet, wenn der berechnete Temperaturunterschied außerhalb des Temperaturbereichs zwischen dem unteren Grenzwert L1 und dem oberen Grenzwert L2 liegt („NEIN” in dem Unterschritt S12), der Betriebsfluss zu dem Schritt S20. Bei dem Schritt S20 stoppt die CPU 61 die Zufuhr der elektrischen Leistung zu den Elektroden 51 und 52. Der Betriebsfluss schreitet zu Schritt S21 fort.
Bei dem Schritt S21 stoppt die CPU 61 das Zählen einer Zeitlänge, d. h. eine elektrische Leistungszufuhrperiode C, in der eine vorbestimmte Spannung zwischen den Elektroden 51 und 52 kontinuierlich angelegt wird. Der Betriebsfluss kehrt zu dem Unterschritt S11 des übergeordneten Schritts S10 zurück, oder es ist für die CPU 61 möglich, temporär ein Ausführen des in 3 gezeigten Prozesses zu stoppen.
Die elektrische Leistungszufuhrperiode C ist die Zeitlänge, die von einem Zeitpunkt, wenn der PM-Sensor 5 regeneriert wird, bis zu einem momentanen Zeitpunkt gezählt wird.
Andererseits schreitet, wenn der berechnete Temperaturunterschied innerhalb des Temperaturbereichs zwischen dem unteren Grenzwert L1 und dem oberen Grenzwert L2 („JA” in Schritt S12) liegt, der Betriebsfluss zu Schritt S13 fort. Bei dem Schritt S13 ermöglicht die CPU 61 in der ECU 6 die elektrische Leistungszufuhr zu den Elektroden 51 und 52, die in dem PM-Sensor 5 ausgebildet sind.
Der in dem Abgas enthaltene PM wird dadurch auf der Oberfläche des Sensorelements 50 und den Oberflächen der Elektroden 51 und 52 gesammelt und akkumuliert.
Allerdings werden ungefähr 100% des in dem Abgas enthaltenen PM durch den DPF 41 gesammelt und darin akkumuliert, lediglich wenn der DPF 41 korrekt betrieben wird. In diesem Fall wird, da das Abgas von dem DPF 41 weniger PM enthält, ein wenig PM auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und der Elektroden 51 und 52 akkumuliert. Selbst wenn die CPU 61 die kontinuierliche Leistungszufuhr zwischen den Elektroden 51 und 52 ermöglicht, verändert sich die PM-Erfassungsgenauigkeit des PM-Sensors 5 nicht.
Wie zuvor ausführlich beschrieben, umfasst die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Heizsteuersektion 57 (wie die Elementtemperaturerfassungssektion), den Temperatursensor 58 (wie die Umgebungstemperaturerfassungssektion) und eine Zustandsbeurteilungssektion. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob die Spannungszufuhrbedingung auf der Basis der Temperatur des Sensorelements 50 und der Umgebungstemperatur des Sensorelements 50 genauer auf der Basis eines Unterschieds zwischen der Umgebungstemperatur B und der Temperatur A des Sensorelements 50 erfüllt wird. Diese Struktur der PM-Erfassungsvorrichtung ermöglicht es, einen PM auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und der Elektroden 51 und 52 in dem PM-Sensor 50 anzusammeln und zu akkumulieren, lediglich wenn die Dieselmaschine 2 als die Verbrennungskraftmaschine korrekt unter der gleichen Betriebsbedingung betrieben wird. Im Allgemeinen werden die Temperatur des Sensorelements 50 und die Umgebungstemperatur des Sensorelements 50 aufgrund der Betriebsbedingung der Dieselmaschine 2 verändert. Die Struktur der PM-Erfassungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform macht es möglich, die Spannungszufuhrbedingung zu beurteilen ohne eine zusätzliche Komponente, bei der die CPU 61 die Spannungszufuhrsektion 54 (wie die DC-Leistungsquelle) anweist, um eine Spannung zwischen den Elektroden 51 und 52 anzulegen, wenn die Spannungszufuhrbedingung erfüllt wird.
Wie in dem japanischen Patent JP 5240679 gezeigt, empfängt, wenn die Temperatur A des Sensorelements 50 kleiner als die Umgebungstemperatur B ist (d. h. A < B), der in dem Abgas enthaltene PM eine Kraft, um den PM in Richtung des Sensorelements 50 durch die Effekte der Thermophorese zu bewegen. Dies ermöglicht, dass der PM auf einfache Weise auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 52 auf einfache Weise gesammelt und akkumuliert werden.
Andererseits nimmt, wenn die Temperatur A des Sensorelements 50 höher als die Umgebungstemperatur B ist (d. h. A > B), der in dem Abgas enthaltene PM eine Kraft auf, um den PM entfernt von dem Sensorelement 50 durch die Effekte der Thermophorese zu bewegen. Dieser Zustand macht es schwierig für den in dem Abgas enthaltenen PM auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 51 gesammelt und akkumuliert zu werden.
Demgemäß variiert ein von dem PM-Sensor 5 ausgegebener Erfassungswert aufgrund einer Veränderung der Verteilung der Temperatur des Sensorelements 50 und der Umgebungstemperatur des Abgases um das Sensorelement 50 herum. Mit anderen Worten, der PM-Sensor 5 gibt einen Unterschiedserfassungswert aus, wenn sich eine Verteilung der Temperatur des Sensorelements 50 und eine Umgebungstemperatur um das Sensorelement 50 aufgrund des Einflusses der Thermophorese verändert. Um den Einfluss der Thermophorese zu vermeiden und einen Temperaturunterschied zwischen der Umgebungstemperatur B und der Temperatur A des Sensorelements 50 zu begrenzen, verwendet die CPU 61 den unteren Grenzwert L1 und den oberen Grenzwert L2, um den optimalen Spannungszufuhrzeitpunkt korrekt zu bestimmen. Der untere Grenzwert L1 und der obere Grenzwert L2 werden vorab bestimmt und beispielsweise in der Speichersektion 62 gespeichert.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen weiteren Bestimmungsprozess der Bestimmung einer Spannungszufuhrbedingung darstellt, die verschieden von der in dem in 3 gezeigten Prozess bestimmten und verwendeten Spannungszufuhrbedingung ist.
4 zeigt lediglich einen übergeordneten Schritt S10a. Der übergeordnete Schritt S10a weist einen Unterschritt S11a und einen Unterschritt S12a auf. Auf die restlichen Schritte S13 bis S21 wird von 4 zur Knappheit, da sie die gleichen wie die Schritte S13 bis S21 sind, die in 3 gezeigt wurden, verzichtet.
In dem Unterschritt S11a des übergeordneten Schritts S10a erfasst die CPU 61 in der ECU 6 eine Strömungsmenge des Abgases. Der Betriebsfluss schreitet zu dem Unterschritt S12a fort.
Bei dem Unterschritt S12a erfasst die CPU 61, ob die Strömungsmenge an in dem Unterschritt S11a erfassten Abgas innerhalb eines Strömungsmengenbereichs zwischen einem unteren Grenzwert L11 und einem oberen Grenzwert L21 liegt. Der untere Grenzwert L11 und der obere Grenzwert L21 wurde beispielsweise bestimmt und vorab in die Speichersektion 62 gespeichert.
Wenn die erfasste Strömungsmenge des Abgases außerhalb des Strömungsmengenbereichs zwischen dem unteren Grenzwert L11 und dem oberen Grenzwert L21 liegt („NEIN” in dem Unterschritt S12a), schreitet der Betrieb zu dem Schritt S20 fort (weggelassen in 4), der durch das Bezugszeichen „A3” bezeichnet wird.
Andererseits schreitet, wenn die erfasste Strömungsmenge des Abgases innerhalb des Strömungsmengenbereichs zwischen dem unteren Grenzwert L11 und dem oberen Grenzwert L21 liegt („JA” in Unterschritt S12a), d. h. die Spannungszufuhrbedingung ist erfüllt, schreitet der Betriebsfluss zu Schritt S13 (weggelassen in 4), der durch das Bezugszeichen „A2” bezeichnet wird.
Wie zuvor ausführlich beschrieben, umfasst die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Strömungsmengensensor 59 (als die Abgasströmungsmengenerfassungssektion) und die Zustandsbeurteilungssektion. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist oder nicht auf der Basis der Strömungsmenge (oder einer Strömungsrate) des Abgases. Dieser Aufbau der PM-Erfassungsvorrichtung ermöglicht es, einen PM auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 52 in dem PM-Sensor 5 zu sammeln und zu akkumulieren, lediglich wenn die Dieselmaschine 2 als die Verbrennungskraftmaschine korrekt unter der gleichen Betriebsbedingung betrieben wird. Der Aufbau der PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform ermöglicht es, die Spannungszufuhrbedingung zu beurteilen. Die CPU 61 befiehlt der Spannungszufuhrsektikon 54 (als DC-Leistungsquelle), eine Spannung zwischen den Elektroden 51 und 52 anzulegen, wenn die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist.
Wie in dem japanischen Patent JP 5240679 dargestellt, neigt, wenn das Abgas eine hohe Strömungsgeschwindigkeit verglichen mit einem Fall aufweist, bei dem ein Abgas eine geringe Strömungsgeschwindigkeit aufweist, der PM nicht dazu auf dem Sensorelement 50 gesammelt zu werden, und eine Menge an dem durch das Sensorelement 50 durchströmende PM erhöht sich. Zudem wird auf einfache Weise der auf dem Sensorelement 50 gesammelte und akkumulierte PM auf einfache Weise von dem Sensorelement 50 geschält, wenn das Abgas eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist. Um dieses Problem zu lösen, führt die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den in 4 gezeigten Prozess unter Verwendung des Strömungsmengenbereichs zwischen dem unteren Grenzwert L11 und dem oberen Grenzwert L21 aus.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das einen weiteren Bestimmungsprozess der Bestimmung der Spannungszufuhrbedingung darstellt, die verschieden von der Spannungszufuhrbedingung, die in dem in 3 gezeigten Prozess verwendet wird, und der Spannungszufuhrbedingung ist, die in dem in 4 gezeigten Prozess verwendet wird.
5 zeigt insbesondere lediglich einen übergeordneten Schritt S10b. Der übergeordnete Schritt S10b weist einen Unterschritt S11b und einen Unterschritt S12b auf. Auf die restlichen Schritte S13 bis S21 wird in 5 zur Knappheit verzichtet, da sie die Gleichen wie die Schritte S13 bis S14 sind, die in 3 dargestellt wurden.
Bei dem Unterschritt S11b des übergeordneten Schritts S10b erfasst die CPU 61 in der ECU 6 einen Maschinenzustand der Dieselmaschine 2 als eine Verbrennungskraftmaschine. Der Betriebsfluss schreitet zu dem Unterschritt S12b fort.
Bei dem Unterschritt S12b erfasst die CPU 61, ob der in dem Unterschritt S11b erfasste Maschinenzustand einen normalen Zustand anzeigt oder nicht.
Wenn der erfasste Maschinenzustand verschieden von dem Maschinenzustand ist („NEIN” in dem Unterschritt S12b), schreitet der Betrieb zu dem Schritt S20 fort (weggelassen in 5), der durch das Bezugszeichen „A3” bezeichnet wird.
Andererseits schreitet, wenn der erfasste Maschinenzustand der gewöhnliche Maschinenzustand ist („JA” in dem Unterschritt S12b), der Betriebsfluss zu Schritt S13 (weggelassen in 5), der durch das Bezugszeichen „A2” bezeichnet wird.
Der gewöhnliche Maschinenzustand (oder der normale Maschinenzustand), der in dem in 5 gezeigten Prozess verwendet wird, erfüllt wenigstens eine der nachstehenden Maschinenbedingungen (C1) bis (C4), die über eine vorbestimmte Zeitlänge andauern.

(C1) Es wird beurteilt, dass die Maschine unter dem normalen Maschinenzustand betrieben wird, wenn eine Partikelgröße des PM innerhalb eines vorbestimmten Durchmesserbereichs liegt, und die Partikelgröße des PM innerhalb eines vorbestimmten Durchmesserbereichs liegt. Es ist möglich, die Partikelgröße des PM auf der Basis einer Drehzahl der Dieselmaschine 2 (die durch Verwendung des Maschinendrehzahlsensors 8 erfasst wird) oder eine Kraftstoffeinspritzmenge zu erfassen.
(C2) Es wird beurteilt, dass die Maschine unter dem normalen Maschinenzustand betrieben wird, wenn eine Strömungsmenge des Abgases innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und eine Veränderung pro Zeiteinheit der Strömungsmenge des Abgases innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
(C3) Es wird beurteilt, dass die Maschine unter dem normalen Maschinenzustand betrieben wird, wenn eine Temperatur des Abgases innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und eine Temperaturveränderung pro Zeiteinheit des Abgases innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
(C4) Es wird beurteilt, dass die Maschine unter dem normalen Maschinenzustand betrieben wird, wenn eine Temperatur des Kühlwassers der Dieselmaschinen (2) (die durch den Kühlwassertemperatursensor 9 erfasst werden kann) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und eine Veränderung pro Zeiteinheit der Temperatur des Kühlwassers innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt (nach einem Aufwärmbetrieb der Dieselmaschine 2 beispielsweise).

Wie vorstehend ausführlich beschrieben, umfasst die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zustandserlangungsssektion und die Zustandsbeurteilungssektion. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist auf der Basis des durch die Zustandserlangungsssektion erlangten Maschinenzustands. Der Aufbau der PM-Erfassungsvorrichtung ermöglicht es, den PM auf den Oberflächen des Sensorelements 50 und den Elektroden 51 und 52 in dem PM-Sensor 5 zu sammeln und zu akkumulieren, lediglich wenn die Dieselmaschine 2 als die Verbrennungskraftmaschine korrekt unter der gleichen Betriebsbedingung betrieben wird. Der Aufbau der PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform ermöglicht es, die Spannungszufuhrbedingung zum Anlegen einer Spannung an den PM-Sensor 5 ohne Verwendung einer zusätzlichen Komponente zu beurteilen.
Nach der Spannungszufuhr wird neu gestartet, um eine elektrostatische Sammlung des PM in dem in 3 gezeigten Schritt S13 zu beginnen, wobei der Betriebsfluss zu dem Schritt S14 fortschreitet.
Bei dem Schritt S14 misst die CPU 61 in der ECU 6 die elektrische Leistungszufuhrperiode C (als integrierter Wert). Der Betriebsfluss schreitet zu dem Schritt S15 fort.
Bei dem Schritt S15 schätzt die CPU 61 einen Schwellenwert D während des normalen Betriebszustands der Dieselmaschine 2. Dieser Schwellenwert D zeigt eine Periode an, die von einem Zeitpunkt, wenn der PM-Sensor 5 regeneriert wird, bis zu einem Zeitpunkt gezählt wird, wenn eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 51 und 52 erzeugt wird, nachdem ein Fehlerzustand in dem DPF 14 auftritt.
Obwohl es möglich ist, den Schwellenwert D vorab unter Verwendung eines Simulationsprozesses zu berechnen, variiert der Schwellenwert D aufgrund des Maschinenzustands. Eine Menge des an dem Sensorelement 50 akkumulierten PM wird beispielsweise aufgrund einer Strömungsmenge des Abgases verändert, das nahe dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert ist, selbst wenn die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist. Demgemäß verringert die CPU 61 den Schwellenwert D, wenn die Menge des auf dem Sensorelement 50 akkumulierten PM relativ groß ist, und andererseits nimmt der Schwellenwert D ab, wenn er relativ klein ist. Der Betriebsfluss schreitet zu Schritt S16 fort.
Bei dem Schritt S16 erfasst die CPU 61, ob ein leitender Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 auftritt.
Im Allgemeinen ist ein Stromwert 0 (Ampere), wenn kein leitender Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet ist. Es ist demgemäß möglich für die CPU 61, das Auftreten des leitenden Zustands zwischen den Elektroden 51 und 52 zu erfassen, wenn der erfasste Stromwert sich von 0 Ampere zu einem anderen Amperewert verändert.
Wenn kein leitender Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet ist (”NEIN” in Schritt S16), kehrt der Betriebsfluss zu dem Schritt S11 zurück oder die CPU 61 schließt den in 3 gezeigten Prozess ab.
Andererseits schreitet, wenn der leitende Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet wird (”JA” in Schritt S16), d. h. wenn die CPU 61 einen Strom von nicht 0 Ampere erfasst, der zwischen den Elektroden 51 und 52 fließt, der Betriebsfluss zu dem Schritt S17.
Bei dem Schritt S17 erfasst die CPU 61, ob die elektrische Leistungszufuhrperiode C nicht mehr als der Schwellenwert D ist oder nicht.
Wenn die elektrische Leistungszufuhrperiode C nicht mehr als der Schwellenwert D ist („JA” in Schritt S17), kehrt der Betriebsfluss zu dem Schritt S18 zurück.
Bei dem Schritt S18 beurteilt die CPU 61, dass der DPF 41 in einem Fehlerzustand ist. Andererseits kehrt, wenn die elektrische Leistungszufuhrperiode C größer als der Schwellenwert D ist („NEIN” in Schritt S17), der Betriebsfluss zu dem Schritt S19 zurück. Bei dem Schritt S19 beurteilt die CPU 61, dass der DPF 41 in einem normalen Betriebszustand ist.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben, umfasst die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zustandsbeurteilungssektion. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob der DPF 41 in einem Fehlerzustand ist oder nicht, wenn eine Spannung an die Elektroden 51 und 52 zugeführt wird. Insbesondere umfasst die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Messsektion, die die elektrische Leistungszufuhrperiode (oder die Spannungszufuhrperiode) misst, um eine Spannung an die Elektroden 51 und 52 anzulegen. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob ein Partikelfilter bzw. Feinstaubfilter, d. h. der DPF 41 in einem Fehlerzustand auf der Basis der erfassten Periode ist, in der das Sensorelement 51 ein Signal ausgibt, das anzeigt, dass der leitende Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 des PM-Sensors 5 ausgebildet ist.
Insbesondere umfasst die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schätzsektion, die einen Schwellenwert schätzen kann. Der Schwellenwert ist eine Zeitperiode, die von einem Zeitpunkt, wenn der PM-Sensor 5 mit dem Sensorelement 50 regeneriert wird, zu einem Zeitpunkt gezählt wird, wenn der leitende Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet wird nachdem ein Fehlerzustand in dem Feinstaubfilter auftritt. Die Zustandsbeurteilungssektion beurteilt, ob der Feinstaubfilter, d. h. der DPF 41 in einem Fehlerzustand auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen dem Schwellenwert und der erfassten Periode ist oder nicht, in der das Sensorelement 51 das Signal ausgibt, das anzeigt, dass der leitende Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, einen Fehlerzustand des DPF 41 mit einem einfachen Aufbau und einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Die CPU 61 in der ECU 6 gibt Informationen bezüglich des erfassten Zustands des DPF 41 zu den anderen vorzeitigen Vorrichtungen durch das vorzeitige lokale Netzwerk (vorzeitige LAN) 10 aus.
6A zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung eines Temperaturunterschieds (B – A) zwischen einer Umgebungstemperatur des PM-Sensors 5 und einer Temperatur des Sensorelements 50 des PM-Sensors 5 darstellt. 6B zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Spannung darstellt, um zwischen den Elektroden 51 und 52 des PM-Sensors 5 angelegt zu werden. 6C zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Menge an in dem Sensorelement 50 des PM-Sensors 5 anhaftenden PM darstellt. 6D zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Ausgabe des PM-Sensors 5 darstellt, wenn das Amperemeter 55 einen Strom pro Zeiteinheit t erfasst, der zwischen den Elektroden 51 und 52 fließt, und ein Erfassungsergebnis zu der CPU 61 in der ECU 6 ausgibt.
Das in jeder der 6A bis 6D gezeigte Zeitdiagramm umfasst einen Nullpunkt, der durch den Bezugscharakter „0” bezeichnet wird. Der Nullpunkt zeigt den Anfangszustand des PM-Sensors 5 an.
Wie in 6A dargestellt, ist der Temperaturunterschied (B – A) größer als der untere Grenzwert L1 und kleiner als der obere Grenzwert L2 während der Periode t1–t2, der Periode t3–t4, der Periode t5–t6, der Periode t7 bis t8 und der Periode t9 bis t10. Die CPU 61 bestimmt jeweils die Periode t1 bis t2, die Periode t3 bis t4, die Periode t5 bis t6, die Periode t7 bis t8 und die Periode t9 bis t10 als die elektrische Leistungszufuhrperiode (oder die Spannungszufuhrperiode), und berechnet die Spannungszufuhrzeitlängen a, b, c, d und e. Das bedeutet, dass die CPU 61 die Spannungszufuhrzeitlänge a auf der Basis der Periode t1 bis t2, die Spannungszufuhrzeitlänge b auf der Basis der Periode t3 bis t4, die Spannungszufuhrzeitlänge c auf der Basis der Periode t5 bis t6, die Spannungszufuhrzeitlänge d auf der Basis der Periode t7 bis 8 und die Spannungszufuhrzeitlänge e auf der Basis der Periode t9 bis t10 berechnet.
Beispielsweise in einem Fall, bei dem ein leitender Zustand zum Zeitpunkt t70 (siehe 6) zwischen den Elektroden 51 und 52 ausgebildet wird nachdem die CPU 61 beginnt, eine elektrische Leistung an die Elektroden 51 und 52 zum Zeitpunkt t7 (siehe 6A) anzulegen, vergleicht die CPU 61 die elektrische Leistungszufuhrperiode C (die eine Summe der Spannungszufuhrzeitlängen a, b, c und d ist) mit dem Schwellenwert D, wobei der Schwellenwert D geschätzt wurde, wie vorstehend beschrieben.
7 zeigt eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der elektrischen Leistungszufuhrperiode C (siehe 3) in 6A bis 6D und einer Ausgabe des PM-Sensors 5 darstellt. Die horizontale Achse (Zeit t) in 7 zeigt die integrierte Zeitlänge an).
Die in 7 gezeigte Kurve G1 zeigt die Ausgabe des PM-Sensors 5, wenn die CPU 61 annimmt, dass der DPF 41 korrekt betrieben wird. Die Ausgabe des PM-Sensors 5 wird zum Zeitpunkt tA verändert. Die in 7 gezeigte Kurve G2 zeigt die Ausgabe des PM-Sensors 5, wenn die CPU 61 schätzt, dass der DPF 41 in einem Fehlzustand ist. Wie in 7 darstellt, ist der Schwellenwert D kleiner als der Zeitpunkt tA.
Wie der Fall, der durch die in 7 gezeigte Kurve G3 bezeichnet wird, wenn die elektrischen Leistungszufuhr Periode C zum Zeitpunkt, wenn die Ausgabe des PM-Sensors 5 verändert wird, kleiner als der Schwellenwert D ist, stellt die CPU 61 das Auftreten des DPF-Fehlers dar, der leitende Zustand erfolgt und ein Strom fließt zwischen den Elektroden 51 und 52 zum Zeitpunkt vor dem Schwellenwert D.
Wie in 3 dargestellt, stellt die CPU 61 den Schwellenwert D auf der Basis der Bedingung der Dieselmaschine 2 usw. ein.
10 zeigt eine Ansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum Erfassen eines Auftretens eines DPF-Fehlers darstellt. Die in 10 gezeigte horizontale Achse t zeigt die integrierte Zeitlänge an. Auf ähnliche Weise wie in dem in 7 gezeigten Fall zeigt die in 10 gezeigte Kurve G1 die Ausgabe des PM-Sensors an, wenn der DPF 41 korrekt betrieben wird und die in 10 gezeigte Kurve G2 zeigt die Ausgabe des PM-Sensors an, wenn der DPF 41 in einem Fehlerzustand ist. Der Zeitpunkt TA und der Zeitpunkt D zum Zeitpunkt, wenn die Ausgabe des PM-Sensors 5 verändert wird, weisen jeweils eine Spanne W1 und eine Spanne W2 auf. Die herkömmliche Technik umfasst eine mögliche nicht korrekte Beurteilung, in der der DPF-Fehler auftritt, während der Periode W, bei der sich die Spanne W1 und W2 zusammen überlappen, wie in 10 dargestellt, selbst wenn der DPF 41 korrekt betrieben wird.
Andererseits kann die PM-Erfassungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Spanne W1 und die Spanne W2 so klein wie möglich unterdrücken, und kann den optimalen Schwellenwert D berechnen und erfasst das Auftreten des DPF-Fehlers mit hoher Genauigkeit.
8A zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Strömungsmenge des Abgases darstellt. 8B zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer zu den Elektronen 51 und 52 des PM-Sensors 5 zugeführten Spannung darstellt, wenn die Menge an Abgas als die Spannungszufuhrbedingung verwendet wird. Das bedeutet, dass 8A und 8B den Fall zeigen, wenn die Strömungsmenge das Abgas als die Spannungszufuhrbedingung verwendet wird.
Wie in 8A und 8B dargestellt, ist die Strömungsmenge des Abgases größer als der untere Grenzwert L11 und kleiner als der obere Grenzwert L21 während der Periode T11–T12 der Periode T13–T14 und der Periode T15–T16. Die CPU 61 bestimmt die Periode T11–T12, die Periode T13–T14 und die Periode T15–T16 als die elektrische Leistungszufuhrperiode (oder die Spannungszufuhrperiode) und berechnet die Spannungszufuhrzeitlänge a1, b1 und c1, d. h. die Spannungszufuhrzeitlänge a1 auf der Basis der Periode T11–T12, die Spannungszufuhrzeitlänge b1 auf der Basis der Periode T13–T14 und die Spannungszufuhrzeitlänge c1 auf der Basis der Periode T15–T16.
Der in 8A und 8B gezeigte Fall verwendet das in 7 dargestellte gleiche Verfahren, das die elektrische Zeitzufuhrperiode T (d. h. die Spannungszufuhrperiode) mit einem Schwellenwert D als Zeitpunkt vergleicht, wenn der leitende Zustand zwischen den Elektroden 51 und 52 des PM-Sensors 5 ausgebildet ist.
9A zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer Strömungsmenge des Abgases darstellt. 9B zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung der Strömungsmenge des Abgases pro Zeiteinheit darstellt. 9C zeigt eine Ansicht, die eine Zeitveränderung einer zwischen den Elektroden 51 und 52 des PM-Sensors 5 zugeführten Spannung darstellt. 9A, 9B und 9C zeigen den Fall, wenn der Maschinenzustand (d. h. die Strömungsmenge des Abgases) als die Spannungszufuhrbedingung verwendet wird.
Wie in 9A, 9B und 9C dargestellt, bestimmt die CPU 61 der ECU 6, dass die Maschine korrekt bei dem vorbestimmten normalen Zustand betrieben wird, wenn die Strömungsmenge des Abgases innerhalb eines Bereiches zwischen dem unteren Grenzwert L12 und dem oberen Grenzwert L22 und eine Veränderung pro Zeiteinheit der Strömungsmenge des Abgases innerhalb eines Bereiches zwischen dem unteren Grenzwert L13 und dem oberen Grenzwert L23 liegt.
Wie in 9A, 9B und 9C dargestellt, da der Maschinenzustand in einem vorbestimmten Zustand während der Periode T21–T22 und nach dem Zeitpunkt T23 liegt, bestimmt die CPU 61 die Periode T21–22 und die Periode nach dem Zeitpunkt T23 als die Spannungszufuhrperiode.
Der in 9A, 9B und 9C gezeigte Fall verwendet das in 7 gezeigte Verfahren, dass die elektrische Leistungszufuhrperiode C (d. h. eine Spannungszufuhrperiode) mit dem Schwellenwert D als den Zeitpunkt vergleicht, wenn der Leistungszustand zwischen den Elektroden 51 und 52 des PM-Sensors auftritt.
Während die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, soll für den Fachmann verständlich sein, dass verschiedene Abwandlungen und Alternativen jenen Details im Lichte der Gesamten Lehren der Offenbarung entwickelt werden können. Demgemäß sind die offenbarten besonderen Anordnungen lediglich darstellend bestimmt und begrenzen nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung, der die ganze Breite der nachstehenden Ansprüche und deren Äquivalente wiedergeben soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5240679 [0005, 0006, 0044, 0059, 0069]

Claims

Feinstauberfassungsvorrichtung, die einen Feinstaubsensor (5) und eine Zustandsbeurteilungssektion (6) aufweist, wobei der Feinstaubsensor (5) an einer stromabwärts gelegenen Seite eines Feinstaubfilters (41) an einer mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) verbundenen Abgasleitung (4) montiert ist, wobei der Feinstaubfilter (41) Feinstaub sammelt und akkumuliert, der in einem von der Verbrennungskraftmaschine (2) emittierten durch die Abgasleitung (4) strömenden Abgas enthalten ist, der Feinstaubsensor (5) ein Sensorelement (50), ein Paar an Elektroden (51, 62) und eine Spannungszufuhrsektion (54) aufweist, wobei das Sensorelement (50) aus einem Isolator besteht und einen Ausgabewert entsprechend einer Menge von an dem Sensorelement (50) und den Elektroden (51, 52) akkumulierten Feinstaub ausgibt, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden (51, 52) angelegt wird, und die Zustandsbeurteilungssektion (6) beurteilt, ob eine vorbestimmte Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist, und die Spannungszufuhrsektion (54) in dem Feinstaubsensor (5) eine Spannung zwischen den Elektroden (51, 52) anlegt, wenn die Spannungszufuhrbedingung erfüllt ist.
Feinstauberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Feinstaubsensor (5) ferner aufweist: eine Elementtemperaturerfassungssektion (57), die konfiguriert ist, um eine Temperatur des Sensorelements (50) zu erfassen; und eine Umgebungstemperaturerfassungssektion (58), die konfiguriert ist, um eine Temperatur eines Umgebungsabgases zu erfassen, wobei die Zustandsbeurteilungssektion (6) beurteilt, ob die vorbestimmte Spannungszufuhr auf der Basis der durch die Elementtemperaturerfassungssektion (57) erfassten Temperatur des Sensorelements (50) und der durch die Umgebungstemperaturerfassungssektion (58) erfassten Temperatur des Umgebungsabgases erfüllt ist.
Feinstauberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Feinstaubsensor (5) ferner eine Abgasströmungsmengenerfassungssektion (59) aufweist, die konfiguriert ist, um eine Strömungsmenge des Abgases zu erfassen, wobei die Zustandsbeurteilungssektion (6) beurteilt, ob die vorbestimmte Spannungszufuhrbedingung auf der Basis der durch die Abgasströmungsmengenerfassungssektion (59) erfassten Menge des Abgases erfüllt ist.
Feinstauberfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine Zustandserlangungssektion (6) aufweist, die konfiguriert ist, um einen Zustand der Verbrennungskraftmaschine (2) zu erlangen, wobei die Zustandsbeurteilungssektion (6) beurteilt, ob die vorbestimmte Spannungszufuhrsektion auf der Basis des durch die Zustandserlangungssektion (6) erfassten Zustands der Verbrennungskraftmaschine (2) erfüllt ist.
Feinstauberfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine Zustandsbeurteilungssektion (6) aufweist, die konfiguriert ist, um auf der Basis der Ausgabe des Sensorelements (50) des Feinstaubsensors (5) zu entscheiden, ob der Feinstaubfilter (41) in einem Fehlerzustand ist, wenn die Spannung zwischen den Elektroden (51, 52) angelegt wird.
Feinstauberfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, die ferner eine Messsektion (6) aufweist, die konfiguriert ist, um eine Zeitdauer zu messen, in der die Spannungszufuhrsektion (54) die Spannung zwischen den Elektroden (51 und 52) anlegt, wobei die Zustandsbeurteilungssektion (6) auf der Basis der durch die Messsektion (6) erfassten Zeitdauer beurteilt, ob der Feinstaubfilter (41) in einem Fehlerzustand ist, wenn das Sensorelement (50) ein Ausgabesignal ausgibt, das anzeigt, dass ein leitender Zustand zwischen den Elektroden (51, 52) ausgebildet ist.