DE102015103176A1

DE102015103176A1 - Filterfehlererfassungsvorrichtung und Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff

Info

Publication number: DE102015103176A1
Application number: DE102015103176.0A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Yoshidome Manabu; c/o DENSO CORPORATION Katsuno Masato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2015-09-17
Also published as: JP2015175321A; JP6172466B2

Abstract

Bei einer Filterfehlererfassungsvorrichtung führt ein Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff eine elektrostatische Sammlung eines partikelförmigen Stoffs durch, um einen partikelförmigen Stoff, der in einem Abgas enthalten ist, bei nicht weniger als einer vorbestimmten Temperatur zu sammeln, um eine Komponente eines löslichen organischen Anteils (SOF; SOF = soluble organic fraction) zu oxidieren und aus dem gesammelten partikelförmigen Stoff zu beseitigen. Eine Rußkomponentenmenge, die durch den Sensor gesammelt wird, wird geschätzt, wenn ein fehlererfassender Bezugs-Dieselpartikelfilter (DPF) verwendet wird. Eine SOF-Regenerationssteuerung heizt den Sensor auf eine spezifische Temperatur, um lediglich die SOF-Komponente zu verbrennen. Ein Anstiegszeitpunkt einer Ausgabe des Sensors wird, wenn der fehlererfassende Bezugs-DPF verwendet wird, basierend auf einer Rußkomponentenmenge, die durch den Sensor gesammelt wird, geschätzt. Wenn ein tatsächlicher Anstiegszeitpunkt der Ausgabe des Sensors, der einen DPF verwendet, der ein Erfassungsziel ist, vor dem geschätzten Anstiegszeitpunkt ist, wird festgestellt, dass dieser DPF in einen Fehlerzustand fällt. Wenn derselbe nach dem geschätzten Anstiegszeitpunkt ist, befindet sich dieser DPF in einem normalen Zustand.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Filterfehlererfassungsvorrichtungen und Erfassungsvorrichtungen für einen partikelförmigen Stoff. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung ist fähig, ein Auftreten eines Fehlers bei Filtern zu erfassen. Der Filter ist in einem Abgaskanal, der mit einer Maschine mit einer internen Verbrennung bzw. internen Verbrennungsmaschine kommuniziert, angeordnet. Der Filter ist fähig, einen partikelförmigen Stoff, der in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, enthalten ist, zu sammeln. Die Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff ist fähig, eine Anwesenheit eines partikelförmigen Stoffs, der in dem Abgas enthalten ist, zu erfassen.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Es wurde eine Filterfehlererfassungsvorrichtung vorgeschlagen, die fähig ist, ein Auftreten eines Fehlers bei einem Filter, wie zum Beispiel einem Dieselpartikelfilter oder DPF (= diesel particulate filter) zu erfassen. Der Dieselpartikelfilter ist fähig, einen partikelförmigen Stoff (PM; PM = particulate matter), der in einem Abgas, das von einer internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, enthalten ist, zu sammeln. Das heißt, der Dieselpartikelfilter entfernt den PM aus einem Abgas, um das Abgas zu reinigen. Das japanische Patent Nr. 5115873 offenbart beispielsweise eine solche Filterfehlererfassungsvorrichtung, die einen Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand hat. Der Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand erfasst eine Menge eines PM, der in dem Abgas, das durch den Dieselpartikelfilter geht, enthalten ist, und gibt ein Ausgangssignal, dass der erfassten Menge des PM entspricht, aus. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung erfasst auf der Basis der erfassten Menge des PM ein Auftreten eines Fehlers bei dem Dieselpartikelfilter.
Ein solcher Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand hat ein Isolationselement, das ein Paar von Elektroden hat. Elektroden des Isolationselements werden mit einer vorbestimmten Spannung versorgt. Ein partikelförmiger Stoff (PM) ist allgemein aus Rußkomponenten zusammengesetzt. Ruß ist verunreinigte Kohlenstoffpartikel, die aus der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen resultieren. Wenn sich eine vorbestimmte Menge eines partikelförmigen Stoffs auf dem Isolationselement angehäuft hat, wird eine Isolation zwischen den Elektroden, die an dem Isolationselement gebildet sind, zerstört, und ein Strom fließt zwischen den Elektroden. Eine Größe eines Stroms, der zwischen den Elektroden fließt, ändert sich gemäß einer Menge eines partikelförmigen Stoffs, der zwischen den Elektroden angehäuft ist. Das heißt, der Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand gibt auf der Basis einer Menge eines partikelförmigen Stoffs, der zwischen den Elektroden, die an einer Oberfläche des Isolationselements gebildet sind, angehäuft ist, das Ausgangssignal desselben aus.
Die Filterfehlererfassungsvorrichtung, die in dem japanischen Patent Nr. 5115873 offenbart ist, erfasst auf der Basis einer Anstiegszeit, zu der das Ausgangssignal des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand steigt, ob in dem Filter ein Fehler auftritt oder nicht, wobei der Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand auf einer Stromabwärtsseite von dem Filter angeordnet ist. Auf diese Anstiegszeit ist ferner als der Startzeitpunkt eines Leitens Bezug genommen. Bei einem konkreten Beispiel schätzt die Filterfehlererfassungsvorrichtung einen Bezugsanstiegszeitpunkt, zu dem ein Ausgangssignal des Sensors, wenn ein fehlererfassender Bezugsfilter (oder ein Fehlererfassungsstandard-DPF) verwendet wird, steigt, der zum Erfassen eines defekten DPF (oder eines DPF-Fehlers) verwendet wird. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung vergleicht einen tatsächlichen Anstiegszeitpunkt, wenn ein Filter als ein Erfassungsziel verwendet wird, mit dem geschätzten Bezugsanstiegszeitpunkt. Wenn das Vergleichsresultat angibt, dass der tatsächliche Anstiegszeitpunkt vor dem Bezugsanstiegszeitpunkt ist, stellt die Filterfehlererfassungsvorrichtung fest, dass der Filter in einen Fehlerzustand fällt.
Im Allgemeinen enthält der partikelförmige Stoff, der in einem Abgas enthalten ist, das von einer internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, zusätzlich zu Ruß unverbrannten Kraftstoff und einen löslichen organischen Anteil, wie zum Beispiel Öl, Sulfat (als Sulfid), die eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit haben. Der Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand, der bei der Filterfehlererfassungsvorrichtung verwendet wird, die in dem japanischen Patent Nr. 5115873 offenbart ist, erfasst jedoch lediglich Rußkomponenten, die eine hohe Leitfähigkeit haben, und kann keine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, wie zum Beispiel unverbrannten Kraftstoffund einen löslichen organischen Anteil, wie zum Beispiel Öl und Sulfat, die in dem Abgas enthalten ist, erfassen. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung, die in dem japanischen Patent Nr. 5115873 offenbart ist, erfasst dementsprechend eine Menge eines partikelförmigen Stoffs, die eine Menge von Rußkomponenten, die in dem Agas enthalten sind, angibt. Das heißt, die erfasste Menge eines partikelförmigen Stoffs gibt keine korrekte Menge des ganzen partikelförmigen Stoffs an, der aus Rußkomponenten, einer Komponente eines unverbrannten Kraftstoffs, Komponenten eines löslichen organischen Anteils (SOF; SOF = soluble organic fraction), wie zum Beispiel Öl, Sulfat etc., die in dem Abgas enthalten sind, zusammengesetzt ist.
Wenn sich eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit und Rußkomponenten, die in dem Abgas enthalten sind, zwischen den Elektroden, die an einer Oberfläche des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand gebildet sind, anhäufen, verhindert die angehäufte Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit eine Leitfähigkeit von Rußkomponenten, wenn ein leitender Weg zwischen den Elektroden des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand durch die Rußkomponenten gebildet wird. Dies reduziert die Erfassungsempfindlichkeit des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand. Wenn sich die Erfassungsempfindlichkeit des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand reduziert, wird es schwierig, dass der Sensor eines Typs mit einem elektrischen Widerstand ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter mit einer hohen Genauigkeit korrekt erfasst. Zusätzlich zu diesem Nachteil verhindert, da die SOF-Komponente, die in dem Abgas enthalten ist, ein hohes Haftvermögen hat, die SOF-Komponente eine glatte Bewegung von Rußkomponenten in dem partikelförmigen Stoff, der zwischen den Elektroden, die an einer Oberfläche des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand gebildet sind, angehäuft ist. Dies lässt die Erfassungsempfindlichkeit des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand variieren und verursacht eine Schwierigkeit eines korrekten Anhäufens eines partikelförmigen Stoffs zwischen den Elektroden des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand aufgrund eines Verhältnisses der SOF-Komponente in dem angehäuften partikelförmigen Stoff. Da dies die Erfassungsempfindlichkeit des Sensors eines Typs mit einem elektrischen Widerstand reduziert, wird es schwierig, dass die Filterfehlererfassungsvorrichtung ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter mit einer hohen Genauigkeit korrekt erfasst.
KURZFASSUNG
Eine Aufgabe besteht daher darin, eine Filterfehlererfassungsvorrichtung zu schaffen, die fähig ist, eine Anwesenheit einer Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit sowie von Rußkomponenten, die in dem Abgas enthalten sind, zu erfassen, und ferner fähig ist, ein Auftreten eines Fehlers bei einem Filter, wie zum Beispiel einem Dieselpartikelfilter (DPF), mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff zu schaffen, die fähig ist, eine Variation und eine Reduzierung einer Erfassungsempfindlichkeit eines Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff eines Typs mit einem elektrischen Widerstand zu verhindern, die durch eine Anwesenheit einer Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die in dem Abgas enthalten ist, verursacht werden.
Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel schafft eine Filterfehlererfassungsvorrichtung, die eine verbesserte Struktur und Funktion hat. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung hat einen Filter, wie zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter, einen Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff, einen Filterfehlererfassungsabschnitt und einen Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff. Der Filter ist fähig, einen partikelförmigen Stoff, der in einem Abgas enthalten ist, das von einer internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, zu sammeln. Der Filter ist in einem Abgaskanal angeordnet, der mit der internen Verbrennungsmaschine kommuniziert. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff ist auf einer Stromabwärtsseite des Filters an dem Abgaskanal angeordnet. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff hat ein Sensorelement, das aus einem Isolationssubstrat hergestellt ist. Ein Paar von Elektroden ist an einer Oberfläche des Isolationssubstrats des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff gebildet. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff erzeugt und gibt ein Ausgangssignal aus, das einer Menge eines partikelförmigen Stoffs entspricht, der auf dem Sensorelement angehäuft wird, wenn die Elektroden mit einer elektrischen Leistung versorgt werden. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung erfasst auf der Basis einer Menge von Rußkomponenten, die in dem partikelförmigen Stoff enthalten sind, ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter als ein Ausgangssignal des Filters, wenn sich die Rußkomponenten in dem partikelförmigen Stoff, der in dem Abgas enthalten ist, in dem Filter anhäufen. Der Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff ermöglicht, dass Rußkomponenten auf der Oberfläche des Filters verbleiben, wenn der Filterfehlererfassungsabschnitt ein Auftreten eines Fehlers in dem Filter erfasst, und unterdrückt, dass eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die eine niedrigere Leitfähigkeit als die Rußkomponenten hat, in dem partikelförmigen Stoff verbleibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die vorausgehend beschrieben ist, werden während der Erfassung eines Auftretens eines Fehlers bei dem Filter durch den Filterfehlererfassungsabschnitt, der den Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff verwendet, die Rußkomponenten, die in dem Abgas enthalten sind, gesammelt und häufen sich auf der Oberfläche des Sensorelements des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff unter der Steuerung des Sammlungssteuerabschnitts an. Der Sammlungssteuerabschnitt hemmt ferner, dass sich die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die in dem Abgas enthalten ist, auf der Oberfläche des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff anhäuft. Dies macht es möglich, eine Schwankung und eine Verschlechterung der Erfassungsempfindlichkeit des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff zu verhindern. Es ist dementsprechend möglich, dass die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter, wie zum Beispiel einem Dieselpartikelfilter, mit einer hohen Genauigkeit verglichen mit einer herkömmlichen Erfassungsvorrichtung korrekt erfasst. Die herkömmliche Erfassungsvorrichtung erfasst auf der Basis einer Menge eines gesammelten partikelförmigen Stoffs, der Rußkomponenten und eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit aufweist, ein Auftreten eines Fehlers bei einem Filter.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Filterfehlererfassungsvorrichtung vorgesehen. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung hat einen Filter, einen Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff, einen Ausgabeschätzungsabschnitt und einen Vergleichsfeststellungsabschnitt. Der Filter sammelt einen partikelförmigen Stoff, der in dem Abgas, das von einer internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, enthalten ist. Der Filter ist in einem Abgaskanal angeordnet, der mit der internen Verbrennungsmaschine kommuniziert. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff ist auf einer Stromabwärtsseite des Filters an dem Abgaskanal angeordnet. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff hat ein Sensorelement. Das Sensorelement ist aus einem Isolationssubstrat hergestellt, an dem ein Paar von Elektroden gebildet ist. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff erzeugt und gibt ein Ausgangssignal aus, das einer Menge eines partikelförmigen Stoffs entspricht, der auf dem Sensorelement angehäuft wird, wenn die Elektroden mit einer elektrischen Leistung versorgt werden. Der Ausgabeschätzungsabschnitt schätzt eine Ausgabe des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff, wenn ein fehlererfassender Bezugsdieselpartikelfilter (oder ein fehlererfassender Standarddieselpartikelfilter) als ein Fehlererfassungsziel statt eines Verwendens des Filters verwendet wird. Der Vergleichsfeststellungsabschnitt erfasst auf der Basis eines Vergleichsresultats, das durch Vergleichen einer tatsächlichen Ausgabe des Filters mit einem Schwellenwert, der durch den Ausgabeschätzungsabschnitt geschätzt wird, erhalten wird, ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter. Bei der Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Ausgabeschätzungsabschnitt einen Rußkomponentenmengenschätzungsabschnitt auf. Der Rußkomponentenmengenschätzungsabschnitt schätzt eine Rußkomponentenmenge, die eine Menge von Rußkomponenten ist, die in dem PM, der durch das Sensorelement gesammelt wird, enthalten sind, auf der Basis eines Betriebszustands der internen Verbrennungsmaschine, wenn der fehlererfassende Bezugsdieselpartikelfilter als das Fehlererfassungsziel statt eines Verwenden des Filters verwendet wird. Der Schwellenwert wird durch den Ausgabeschätzungsabschnitt auf der Basis der Rußkomponentenmenge geschätzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die vorausgehend beschrieben ist, ist es, da der Schwellenwert, der zum Erfassen eines Filterfehlers zu verwenden ist, auf der Basis einer Menge der Rußkomponenten geschätzt wird, möglich, einen optimalen Schwellenwert zu erlauben, der der Menge von Rußkomponenten entspricht, die keine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält, die aus dem PM, der in dem Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff angehäuft wurde, beseitigt wurde. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff gibt ferner ein tatsächliches Ausgangssignal, das einer Menge von Rußkomponenten, die eine hohe Leitfähigkeit haben, entspricht, aus, wenn ein Filter als ein Erfassungsziel statt eines Verwendens des fehlererfassenden Bezugsdieselpartikelfilters verwendet wird. Das heißt, es ist möglich, den Schwellenwert, der für die Filterfehlererfassung zu verwenden ist, und eine tatsächliche Ausgabe des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff, die einer Menge von Rußkomponenten, die in dem angehäuften PM enthalten ist, entspricht, zu erhalten. Dies macht es möglich, ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter als ein Erfassungsziel, das in dem Abgaskanal angeordnet ist, mit einer hohen Genauigkeit auf der Basis eines Vergleichsresultats der tatsächlichen Ausgabe des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff und des geschätzten Schwellenwerts zu erfassen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff vorgesehen. Die Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff hat einen Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff und einen Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff ist in einem Abgaskanal angeordnet. Der Abgaskanal kommuniziert mit einer internen Verbrennungsmaschine. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff hat ein Sensorelement, das aus einem Isolationselement hergestellt ist, an dem ein Paar von Elektroden gebildet ist. Ein partikelförmiger Stoff, der in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, enthalten ist, wird auf einer Oberfläche des Sensorelements, das die Elektroden hat, gesammelt, wenn die Elektroden mit einer vorbestimmten Spannung versorgt werden. Der Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff gibt auf der Basis einer Menge eines partikelförmigen Stoffs, das heißt einer Menge von Rußkomponenten, die sich auf dem Sensorelement angehäuft hat, wenn die Elektroden mit der vorbestimmten Spannung versorgt werden, ein Ausgangssignal aus. Der Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff verhindert, dass sich eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit auf der Oberfläche des Sensorelements anhäuft, während derselbe erlaubt, dass sich der Ruß auf der Oberfläche des Sensorelements, an der die Elektroden gebildet sind, anhäuft. Das heißt, der Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff hemmt, dass sich die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit als die Rußkomponenten hat, auf der Oberfläche des Sensorelements des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff anhäuft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Rußkomponenten, die in dem Abgas enthalten sind, durch die Oberfläche des Sensorelements des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff unter der Steuerung des Sammlungssteuerabschnitts für einen partikelförmigen Stoff gesammelt und auf derselben angehäuft. Der Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff hemmt andererseits, dass sich die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die in dem Abgas enthalten ist, auf der Oberfläche des Sensorelements des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff anhäuft. Dies macht es möglich, eine Schwankung und eine Verschlechterung der Erfassungsempfindlichkeit des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Maschinensystems als eine Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Ansicht, die einen Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff bei dem in 1 gezeigten Maschinensystem zeigt;
3 3 eine Ansicht, die ein Paar von Elektroden bei dem in 2 gezeigten Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff zeigt und ein Prinzip eines Erfassens einer Menge eines partikelförmigen Stoffs, der sich zwischen den Elektroden des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff angehäuft hat, erläutert;
4 eine schematische Ansicht, die eine Zusammensetzung von Komponenten (Ruß, SOF, Sulfat) des partikelförmigen Stoffs, der in dem Abgas, das von einer internen Verbrennungsmaschine emittiert wird, enthalten ist, zeigt;
5 eine Ansicht, die ein Flussdiagramm eines Filterfehlererfassungsverfahrens, das durch die Filterfehlerfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigt;
6A eine Ansicht, die eine Änderung mit der Zeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Motorfahrzeugs, das das Maschinensystem als die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 1 gezeigt ist, hat, zeigt;
6B eine Ansicht, die eine Änderung mit der Zeit einer Ausgabe des Erfassungssensors für einen partikelförmigen Stoff bei der Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6C eine Ansicht, die eine Änderung mit der Zeit einer elektrostatischen Sammlungsperiode, die durch die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angepasst wird, zeigt;
6D eine Ansicht, die einen Ausschaltzustand und eine Heizperiode eines Abschnitts eines elektrischen Heizers, die abwechselnd wiederholt werden, zeigt;
7 eine Ansicht, die eine Änderung eines Zusammensetzungsverhältnisses von Rußkomponenten und einer SOF-Komponente (als eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit) zu einer Wassertemperatur oder einer Temperatur eines Abgases zeigt;
8A eine Ansicht, die einen Sammlungs- und Anhäufungszustand eines partikelförmigen Stoffs, der Rußkomponenten und eine SOF-Komponente etc. enthält, durch den Erfassungssensor für einen partikelförmigen Stoff während einer SOF-Regenerationssteuerung zeigt;
8B eine Ansicht, die einen Zustand eines Beseitigens einer SOF-Komponente aus dem partikelförmigen Stoff, der zwischen Elektroden, die an der Oberfläche des Sensorelements des PM-Erfassungssensors gebildet sind, angehäuft ist, durch eine Wärmeenergie, die durch den Abschnitt eines elektrischen Heizers erzeugt wird, zeigt; und
8C eine Ansicht, die eine Bildung eines leitenden Wegs, der zwischen den Elektroden an der Oberfläche des Sensorelements des PM-Erfassungssensors gebildet ist, durch eine elektrostatische Leistung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen durch die mehreren Diagramme hindurch gleiche Bezugszeichen oder -ziffern gleiche oder äquivalente Bestandteile.
Exemplarisches Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung ist über eine Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 bis 8A, 8B und 8C angegeben.
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Maschinensystems 1, das mit der Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, zeigt. 1 zeigt ein Beispiel des Maschinensystems 1, auf das das Konzept der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
Wie in 1 gezeigt ist, hat das Maschinensystem 1 eine interne Verbrennungsmaschine 2. Die interne Verbrennungsmaschine 2 ist mit einem oder mehreren Injektoren, um Kraftstoff in Zylinder in einer Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine 2 einzuspritzen, ausgestattet. Eine Eigenzündung oder eine Selbstzündung eines Kraftstoffs tritt nach einem Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer auf, um eine notwendige Antriebsleistung des Motorfahrzeugs zu erzeugen.
Die interne Verbrennungsmaschine 2 bei dem Maschinensystem 1 ist mit einem Abgaskanal 3 ausgestattet. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 4 ist in dem Abgaskanal 3 angeordnet. Die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel erfasst einen Filterfehler, das heißt ein Auftreten eines Fehlers bei dem DPF-Filter 4. Auf den DPF-Filter 4 ist ferner einfach als „Filter” Bezug genommen.
Der DPF-Filter 4 ist aus einer wärmebeständigen Keramik, wie zum Beispiel Cordierit, hergestellt und hat eine weitbekannte Struktur. Ein Cordierit-Rohmaterial als wärmebeständige Keramik wird geformt, um einen Wabenstrukturkörper herzustellen, der eine vorbestimmte Form, beispielsweise eine Wabenstruktur, hat. Der Wabenstrukturkörper hat entlang einer axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers eine Mehrzahl von Zellen. Jede der abwechselnden Zellen an jeder der Endoberflächen des Wabenstrukturkörpers ist mit einem Stöpselglied zugestopft, um eine Gitterstruktur herzustellen. Ein Endabschnitt jeder Zelle ist mit anderen Worten mit einem Stöpselglied zugestopft, und der andere Endabschnitt derselben ist offen. Die zugestopften Zellen haben ein Gittermuster an jeder der Endoberflächen des Wabenstrukturkörpers. Ein Abgas wird in das Innere der Zellen durch einen Öffnungsabschnitt der Zellen, der an einer Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers gebildet ist, eingeleitet und geht durch eine Trennwand, die zwischen benachbarten Zellen gebildet ist. Die Trennwand hat eine poröse Struktur. Das Abgas geht durch das Innere der Zellen und wird schließlich durch Öffnungsabschnitte von Zellen, die an der anderen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers gebildet sind, zu dem Äußeren entladen. Wenn das Abgas durch die Trennwand, die zwischen den benachbarten Zellen gebildet ist, geht, wird ein partikelförmiger Stoff (PM), den das Abgas enthält, an den Oberflächen der Trennwände und der Zellen in dem DPF 4 gesammelt und angehäuft. Dies beseitigt den PM aus dem Abgas. Als ein Resultat reinigt der DPF 4 das Abgas.
Ein Erfassungssensor 5 für einen partikelförmigen Stoff (PM-Erfassungssensor) eines Typs mit einem elektrischen Widerstand ist auf einer Stromabwärtsseite des DPF 4 in dem Abgaskanal 3 angeordnet. Der PM-Erfassungssensor 5 erfasst eine Menge eines partikelförmigen Stoffs (PM), der in dem Abgas enthalten ist.
2 ist eine schematische Ansicht, die den PM-Erfassungssensor 5, der in dem Abgaskanal 3 bei dem Maschinensystem 1, das in 1 gezeigt ist, angeordnet ist, zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, hat der PM-Erfassungssensor 5 ein Metalldeckelgehäuse 51 und ein Sensorelement 52. Das Metalldeckelgehäuse 51 ist aus einem Metall hergestellt und hat eine hohle Struktur. Das Sensorelement 52 ist in einem Inneren des Metalldeckels 51 angeordnet. Eine Mehrzahl von Lochabschnitten 511 ist in dem Metalldeckelgehäuse 51 gebildet. Durch die Lochabschnitte 511 wird ein Teil eines Abgases, das in dem Abgaskanal 3 fließt, in das Innere des PM-Erfassungssensors 5 eingeleitet. Einer oder mehrere Entladungslochabschnitte 512 sind in dem Metalldeckelgehäuse 51 gebildet, durch die das Abgas aus dem PM-Erfassungssensor 5 entladen wird. Bei der in 2 gezeigten Struktur ist der Entladungslochabschnitt 512 an einer vorderen Seite des PM-Erfassungssensors 5 gebildet.
Das Sensorelement 52 hat ein Isolationssubstrat. Ein Paar von Elektroden 53 ist an einer Oberfläche des Isolationssubstrats gebildet. Die Elektroden 53 sind an der Oberfläche des Isolationssubstrats einander zugewandt.
3 ist eine Ansicht, die die Elektroden 53 bei dem PM-Erfassungssensor 5, der in 2 gezeigt ist, zeigt. 3 erläutert ein Prinzip eines Erfassens einer Menge eines partikelförmigen Stoffs, der sich zwischen den Elektroden 53 des PM-Erfassungssensors 5 angehäuft hat. Das heißt, 3 zeigt einen Zustand des PM, der sich auf der Oberfläche zwischen den Elektroden 53 des PM-Erfassungssensors 5 angehäuft hat.
Wie in 3 gezeigt ist, versorgt eine Spannungsversorgungsschaltung 54, die eine Spannungsleistungsquelle hat, auf der Basis eines Anweisungssignals, das von einer elektrischen Steuereinheit (ECU; ECU = electric control unit) 6 gesendet wird, die Elektroden 53 mit einem vorbestimmten Gleichstrom (DC; DC = direct current). Der Betrieb der ECU 6 ist später im Detail erläutert. Ein Teil des PM, der in das Innere des Metalldeckelgehäuses 51 eingeleitet wird, wird durch das Sensorelement 52 des PM-Erfassungssensors 5 gesammelt und angehäuft. Ein verbleibender Teil des PM wird durch den Entladungslochabschnitt 512 zu einem Äußeren des PM-Erfassungssensors 5 entladen.
Wenn die Elektroden 53, die in dem Sensorelement 52 gebildet sind, durch die Spannungsversorgungsschaltung 54 mit einer Gleichstromspannung versorgt werden, wird eine der Elektroden 53 eine positive Elektrode, und die andere wird eine negative Elektrode, und der PM, der sich um die Elektroden 53 des Sensorelements 52 angehäuft hat, ändert sich. Eine Menge des PM, die sich auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft hat, wenn keine Gleichstromspannung an die Elektroden 53 angelegt ist, ist ein kleiner Wert und kann bei dem PM-Erfassungsbetrieb ignoriert werden. Eine Menge des PM, die sich auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft hat, wenn die vorbestimmte Gleichstromspannung angelegt ist, wird andererseits verglichen mit einer solchen kleinen Menge des PM, die sich angehäuft hat, wenn die Elektroden 53 mit keiner Spannung versorgt werden, ein großer Wert. Auf die PM-Sammlung, wenn die Elektroden 53 des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 mit der vorbestimmten Gleichstromspannung versorgt werden, ist dementsprechend ferner als „elektrostatische PM-Sammlung” Bezug genommen.
Eine Beschreibung ist nun zu den Ausgabecharakteristiken des PM-Sensors 5 angegeben.
Ein Widerstandswert zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 variiert aufgrund einer Änderung einer Menge des PM, der sich auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft hat. Der PM-Erfassungssensor 5 gibt ein Ausgangssignal gemäß der Menge des PM, der sich zwischen den Elektroden 53, die an der Oberfläche des Sensorelements 52 gebildet sind, angehäuft hat, aus. Der PM-Erfassungssensor 5 erzeugt detaillierter während eines Zustands, in dem eine kleinere Menge des PM auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft ist, kein Ausgangssignal und gibt dasselbe nicht aus. Das heißt, der PM-Erfassungssensor 5 gibt solange das Ausgangssignal desselben, das größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, nicht aus, bis eine vorbestimmte Menge oder mehr des PM auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft ist.
Da Rußkomponenten, die das Abgas enthält, aus Kohlenstoffpartikeln zusammengesetzt sind, die eine hohe Leitfähigkeit haben, fließt zwischen den Elektroden 53 ein Strom, und der PM-Erfassungssensor 5 gibt das Ausgangssignal von nicht weniger als der vorbestimmte Schwellenwert aus, wenn die Menge des PM, der sich zwischen den Elektroden 53 auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft hat, nicht weniger als die vorbestimmte Menge wird.
Da sich ein Widerstandswert zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 aufgrund eines Erhöhens der Menge des PM, der sich zwischen den Elektroden 53 auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft hat, nach einer Anstiegsflanke (oder einem Anstiegszeitpunkt) des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 reduziert, das heißt der PM-Erfassungssensor 5 gibt das Ausgangssignal desselben von nicht weniger als der vorbestimmte Schwellenwert aus, erhöht sich allmählich eine Größe des Ausgangssignals, das durch den PM-Erfassungssensor 5 erzeugt wird. Das Maschinensystem 1 ist mit einem Amperemeter 55 (siehe 3), das fähig ist, einen Strom, der zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 fließt, zu erfassen, ausgestattet. Das Ausgangssignal des PM-Erfassungssensors 5 entspricht dem Stromwert, der durch das Amperemeter 55 erfasst wird.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Sensorelement 52 mit einem Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers ausgestattet, und wenn elektrische Leistung aufgenommen wird, erzeugt der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers eine Wärmeenergie, um einen angehäuften PM von der Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 zu verbrennen und zu beseitigen. Dies regeneriert den PM-Erfassungssensor 5. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers an der Oberfläche des Sensorelements 52, das aus einem Isolationssubstrat zusammengesetzt ist, die von der Oberfläche, an der die Elektroden 53 gebildet sind, abgewandt ist, gebildet. Der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers ist aus elektrischen Heizdrähten, wie zum Beispiel Platin (Pt), hergestellt. Bei der Regeneration des PM-Erfassungssensors 5 erzeugt der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers eine Wärmeenergie, um das Sensorelement 52 auf nicht weniger als eine vorbestimmte Temperatur zu heizen, um alle Komponenten (das heißt Rußkomponenten und eine SOF-Komponente etc.), die die angehäuften PM bilden, von der Oberfläche des Sensorelements 52 vollständig zu verbrennen und zu beseitigen. Es ist notwendig, die SOF-Komponente bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 200 bis 300°C oder mehr zu verbrennen, und andererseits die Rußkomponenten bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 500 bis 600°C oder mehr zu verbrennen. Das Sensorelement 52 wird dementsprechend auf eine Temperatur (beispielsweise 700°C) geheizt, die nicht weniger als eine Temperatur innerhalb des Bereichs von 500 bis 600°C ist, um den PM-Erfassungssensor 5 zu regenerieren. Der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers (oder der elektrische Heizer) ist äquivalent zu einem Abschnitt eines Heizers.
Nebenbei bemerkt enthält der partikelförmige Stoff (PM), der in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird, enthalten ist, zusätzlich zu Rußkomponenten allgemein unverbrannten Kraftstoff, einen löslichen organischen Anteil, wie zum Beispiel Öl, Sulfat (als Sulfid), die eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit haben. Die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält unverbrannten Kraftstoff, einen löslichen organischen Anteil, wie zum Beispiel Öl, und Sulfat, die in dem Abgas enthalten sind.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Maschinensystem 1 mit verschiedenen Typen von Erfassungssensoren zusätzlich zu dem PM-Erfassungssensor 5 ausgestattet, um Betriebsbedingungen der internen Verbrennungsmaschine 2 zu erfassen. Ein Maschinendrehungsgeschwindigkeitssensor 71, ein Beschleunigungs- bzw. Gaspedalsensor 72, ein Abgastemperaturerfassungssensor 73, ein Luftflussmesser 74, ein Kühlmitteltemperaturerfassungssensor 75 etc. sind beispielsweise an dem Maschinensystem 1 angebracht. Der Maschinendrehungsgeschwindigkeitssensor 71 erfasst eine Drehungsgeschwindigkeit oder eine Drehungsrate der internen Verbrennungsmaschine 2. Der Gaspedalsensor 72 erfasst eine Betriebsmenge (wie zum Beispiel einen Niederdrückhub eines Gaspedals) des Gaspedals und ist fähig, ein Anfragedrehmoment eines Fahrers des Motorfahrzeugs zu einer Maschinensteuereinheit (ECU) 6 des Motorfahrzeugs zu übertragen. Diese ECU ist später im Detail erläutert. Der Abgastemperaturerfassungssensor 73 erfasst eine Temperatur des Abgases, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird. Der Luftflussmesser 74 erfasst eine Menge von Frischluft, die in die Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine 2 eingeleitet wird. Der Kühlmitteltemperaturerfassungssensor 5 erfasst eine Temperatur eines Kühlmittels, wie zum Beispiel Wasser, um die interne Verbrennungsmaschine 2 zu kühlen.
Das Maschinensystem 1 ist mit der ECU 6 ausgestattet, die fähig ist, den ganzen Betrieb des Maschinensystems 1 sowie der internen Verbrennungsmaschine 2 zu steuern. Die ECU 6 hat ein Computersystem, das eine bekannte Struktur hat und ohne Weiteres auf dem kommerziellen Markt verfügbar ist. Die ECU 6 hat beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; CPU = central processing unit) und einen Speicherabschnitt 61, der einen Nur-Lese-Speicher (ROM; ROM = read only memory), einen Zufallszugriffsspeicher (RAM; RAM = random access memory) etc. aufweist. Der Speicherabschnitt 61 speichert verschiedene Programme und Informationen. Wenn Erfassungssignale, die von den verschiedenen Typen der Sensoren übertragen werden, aufgenommen werden, erfasst die ECU 6 auf der Basis der aufgenommenen Erfassungssignale den Betriebszustand der internen Verbrennungsmaschine 2. Die ECU 6 berechnet verschiedene Steuerdaten, wie zum Beispiel eine optimale Menge eines Einspritzkraftstoffs, einen optimalen Zeitpunkt, um Kraftstoff einzuspritzen, einen optimalen Einspritzdruck, und passt den Kraftstoffeinspritzbetrieb auf der Basis der berechneten Steuerdaten an die Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine 2 an.
Die ECU 6 führt auf der Basis des Erfassungssignals, das von dem PM-Erfassungssensor 5 übertragen wird, ein Fehlererfassungsverfahren eines Erfassens durch, ob der DPF 4 in einen Fehlerzustand fällt oder nicht. Nebenbei bemerkt betrifft das Fehlererfassungsverfahren eines Erfassen eines DPF-Fehlers (oder eines Filterfehlers), das auf der Basis eines Erfassungssignals, das von dem PM-Erfassungssensor 5 übertragen wird, durchgeführt wird, ein folgendes Problem.
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Zusammensetzung von Komponenten, wie zum Beispiel Ruß, SOF und Sulfat, eines PM, die in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird, enthalten sind, zeigt.
Wie in 4 gezeigt ist, ist allgemein der PM aus Rußkomponenten, die Ruß bilden, einer SOF-Komponente und einer Sulfatkomponente zusammengesetzt. Die SOF-Komponente ist ein unverbrannter Kraftstoff und ein unverbranntes Schmieröl, die die Rußkomponenten durchdringen. Die Sulfatkomponente ist sich niedergeschlagene Oxidationsprodukte (Sulfide) von Schwefel, der einen Bestandteil des Kraftstoffs bildet. Die Nebeltropfen sind aus Oxidationsprodukten (Sulfid), die in Wasser, das das Abgas enthält, aufgelöst sind, zusammengesetzt.
Rußkomponenten in dem Abgas haben allgemein eine hohe Leitfähigkeit. Die SOF-Komponente und die Sulfatkomponente haben andererseits eine niedrige Leitfähigkeit. Der PM-Erfassungssensor 5 erfasst die Anwesenheit von Rußkomponenten, die eine hohe Leitfähigkeit haben, und hat eine Schwierigkeit beim Erfassen der Anwesenheit der SOF-Komponente und der Sulfatkomponente. Das heißt, eine Menge des PM, die durch den PM-Erfassungssensor 5 erfasst wird, gibt einen Teil (Rußkomponenten) der Gesamtmenge des PM, der in dem Abgas enthalten ist, an, das heißt, gibt nicht die Gesamtmenge des PM, der in dem Abgas enthalten ist, an. Die SOF-Komponente und die Sulfatkomponente, die durch den PM-Erfassungssensor 5 gesammelt werden, verringern ferner eine Leitfähigkeit der Rußkomponenten, die zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 bei dem PM-Erfassungssensor 5 angehäuft sind. Dies verringert die Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5. Als ein Resultat wird es schwierig, dass der PM-Erfassungssensor 5 eine kleine Menge des PM, der zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 angehäuft ist, erfasst. Die Anwesenheit der SOF-Komponente verhindert noch weiter die Bewegung der Rußkomponenten bei dem PM an der Oberfläche des Sensorelements 52 und die Anordnung von Rußkomponenten in dem PM, der zwischen den Elektroden 53 angehäuft ist, da die SOF-Komponente ein starkes Haftvermögen besitzt. Dies verringert die Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5. Die Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 variiert ferner aufgrund einer Menge der SOF-Komponente.
Wie vorausgehend beschrieben ist, gibt der PM-Erfassungssensor 5 einen Teil der gesamten Menge eines angehäuften PM an, gibt jedoch nicht die gesamte Menge des PM, der zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 angehäuft ist, an. Die Anwesenheit der SOF-Komponente und der Sulfatkomponente reduziert und lässt ferner die Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 variieren. Dies verursacht eine mögliche Schwierigkeit, eine korrekte Menge des PM, der sich auf der Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 anhäuft, zu erfassen, da ein Zusammensetzungsverhältnis von Rußkomponenten, der SOF-Komponente und der Sulfatkomponente aufgrund der Betriebsbedingung der internen Verbrennungsmaschine 2 variiert. In dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird, liegen Rußkomponenten innerhalb eines Bereichs von 60% bis 100%, die SOF-Komponente liegt innerhalb eines Bereichs von 0 bis 35%, und die Sulfatkomponente beträgt etwa 5%. Das Zusammensetzungsverhältnis für die SOF-Komponente erhöht sich aufgrund der Betriebsbedingung der internen Verbrennungsmaschine 2 auf eine nicht zu vernachlässigende Menge. Das Zusammensetzungsverhältnis für die Sulfatkomponente ist andererseits ein kleinerer Wert, das heißt ein vernachlässigbarer Wert, und beeinträchtigt die Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 überhaupt nicht. Das heißt, die Sulfatkomponente, die der PM enthält, hat eine vernachlässigbare Menge.
Die ECU 6 führt dementsprechend das Filterfehlererfassungsverfahren durch, um den Einfluss der SOF-Komponente, die eine niedrige Leitfähigkeit, die niedriger als eine Leitfähigkeit der Rußkomponenten ist, hat, zu verhindern.
Eine Beschreibung ist nun zu dem Filterfehlererfassungsverfahren im Detail angegeben. In der folgenden Erläuterung enthält der PM Rußkomponenten und eine SOF-Komponente, da ein Zusammensetzungsverhältnis für eine Sulfatkomponente in dem PM, der in dem Abgas enthalten ist, ein geringerer Wert, das heißt ein vernachlässigbarer Wert, ist und keine Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 beeinträchtigt.
5 ist eine Ansicht, die ein Flussdiagramm des Filterfehlererfassungsverfahrens, das durch die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigt.
6A bis 6D zeigen eine Änderung mit der Zeit von verschiedenen Parametern. 6A ist eine Ansicht, die eine Änderung mit der Zeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Motorfahrzeugs, das das Maschinensystem 1 als die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat, zeigt. Das heißt, 6A zeigt eine Änderung mit einem Zeitmuster einer Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Erkennungsmodus, der erfasst, ob ein Motorfahrzeug eine Fahrzeugemissionsbegrenzung erfüllt oder nicht.
6B ist eine Ansicht, die eine Änderung einer Ausgabe des PM-Erfassungssensors 7 bei der Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel mit der Zeit zeigt. 6C ist eine Ansicht, die eine Änderung einer Periode einer elektrostatischen Sammlung, die durch die Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel angepasst wird, mit der Zeit zeigt. 6D ist eine Ansicht, die eine Ausschaltperiode und eine Heizperiode des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers, die abwechselnd wiederholt werden, zeigt. 6B zeigt insbesondere eine Änderung 101 einer Ausgabe des PM-Erfassungssensors 5 mit der Zeit, wenn der DPF 4 in einen Fehlerzustand fällt, und eine Änderung 102 einer Ausgabe des PM-Erfassungssensors 5 mit der Zeit, wenn der DPF 4 korrekt in Betrieb ist.
Nach dem Verstreichen einer Vorbereitungsperiode, die in 6B gezeigt ist, initialisiert die ECU 6 während des Erkennungsmodus einer Fahrzeugemissionsbegrenzung, die in 6A gezeigt ist, das Filterfehlererfassungsverfahren. Das Filterfehlererfassungsverfahren erfasst ein Auftreten eines Fehlers in dem DPF 4.
Die Vorbereitungsperiode weist eine Warteperiode, eine Regenerationsperiode und eine Sensorkühlperiode auf. Die Warteperiode wird zu einem Zeitpunkt abgeschlossen, zu dem Wasser oder eine Feuchtigkeitskomponente aus dem Abgas beseitigt ist, um zu verhindern, dass der PM-Erfassungssensor 5 mit einer Wasserkomponente, die in dem Abgas enthalten ist, begossen wird. Der PM-Erfassungssensor 5 wird durch eine Wärmeenergie, die durch den Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers erzeugt wird, während der Regenerationsperiode geheizt. Der PM-Erfassungssensor 5 wird während der Regenerationsperiode regeneriert (siehe 6D). Der PM-Erfassungssensor 5 wird in der Sensorkühlperiode gekühlt. Die Elektroden 53 des PM-Erfassungssensors 5 werden während der Vorbereitungsperiode mit keiner Spannung versorgt.
Es ist möglich, das Filterfehlererfassungsverfahren während einer anderen Periode als der Vorbereitungsperiode durchzuführen. Bei einem konkreten Beispiel ist es akzeptabel, das Filterfehlererfassungsverfahren durchzuführen, wenn ein Motorfahrzeug, das mit der Filterfehlererfassungsvorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, läuft.
Bei einem Schritt S1, der in 5 gezeigt ist, erfasst, wenn das Filterfehlererfassungsverfahren eingeleitet wird, die ECU 6, ob eine vorbestimmte PM-Sammlungsstartbedingung vorliegt oder nicht. Die Erfüllung der vorbestimmten PM-Sammlungsstartbedingung ermöglicht, dass das elektrostatische PM-Sammlungsverfahren startet. Bei einem konkreten Beispiel gibt diese vorbestimmte PM-Sammlungsstartbedingung an, dass die interne Verbrennungsmaschine 2 einen Betriebszustand eines Emittierens von Abgas, das fast keine SOF-Komponente hat, hat. Das heißt, die interne Verbrennungsmaschine 2 fällt in einen Betriebszustand (einen Betriebszustand ohne eine SOF-Komponente) derselben, bei dem Abgas emittiert wird, bei dem eine Menge von Rußkomponenten in einer Gesamtmenge eines PM, der in dem Abgas enthalten ist, annähernd 100% wird. Im Allgemeinen wird eine solche SOF-Komponente in dem PM, der in einem Abgas enthalten ist, bei einer Temperatur von nicht weniger als in einem Temperaturbereich von 200°C bis 300°C oxidiert. Die vorbestimmte PM-Sammlungsstartbedingung (als der Betriebszustand ohne eine SOF-Komponente) wird dementsprechend bei nicht weniger als einer vorbestimmten Temperatur (beispielsweise nicht weniger als 250°C) bestimmt, um die SOF-Komponente aus dem PM, der in dem Abgas enthalten ist, zu oxidieren und zu beseitigen. Die ECU 6 nimmt Temperaturinformationen, die von dem Abgastemperaturerfassungssensor 73 übertragen werden, auf.
Wenn das Erfassungsresultat bei dem Schritt S1 eine Verneinung („Nein” bei dem Schritt S1) angibt, das heißt, angibt, dass eine Temperatur des Abgases weniger als die vorbestimmte Temperatur ist, geht der Betriebsfluss zu einem Schritt S2.
Bei dem Schritt S2 stoppt die ECU 6 die PM-Sammlung des PM-Erfassungssensors 5. Das heißt, die ECU 6 weist die Spannungsversorgungsschaltung 54 an, die Spannungsversorgung der Elektroden 53 des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 anzuhalten. Diese Steuerung macht es möglich, zu verhindern, dass ein PM, der die SOF-Komponente enthält, durch den PM-Erfassungssensor 5 gesammelt wird. Dies macht es mit anderen Worten möglich, zu verhindern, dass eine SOF-Komponente in dem Sensorelement 52 des PM-Erfassungssensors 5 während des Filterfehlererfassungsverfahrens bei einem Schritt S9 bis zu einem Schritt S11 verbleibt, die später im Detail beschrieben sind.
Bei dem Schritt S2 regeneriert ferner nach dem Stopp des elektrostatischen PM-Sammlungsverfahrens die ECU 6 den PM-Erfassungssensor 5. Das heißt, die ECU 6 weist den Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers an, eine Wärmeenergie zu erzeugen, um das Sensorelement 52 des PM-Erfassungssensors 5 auf eine vorbestimmte Regenerationstemperatur (beispielsweise 700°C) zu heizen. Dieses Regenerationsverfahren des PM-Erfassungssensors 5 macht es möglich, eine kleinere Menge eines PM, die während des Stopps des elektrostatischen PM-Sammlungsverfahrens gesammelt wird und verbleibt, aus dem PM-Erfassungssensor 5 zu beseitigen. Die ECU 6 führt dementsprechend das Filterfehlererfassungsverfahren des DPF 4 bei dem Schritt S3 mit einer hohen Genauigkeit korrekt durch. Der Betriebsfluss kehrt zu dem Schritt S1 von dem Schritt S2 zurück.
Nebenbei bemerkt geht, wenn das Erfassungsresultat bei dem Schritt S1 eine Bejahung („Ja” bei dem Schritt S1) angibt, das heißt, angibt, dass eine Temperatur des Abgases nicht weniger als die vorbestimmte Temperatur ist, der Betriebsfluss zu dem Schritt S3.
Bei dem Schritt S3 startet die ECU 6 das elektrostatische PM-Sammlungsverfahren. Das heißt, die ECU 6 weist die Spannungsversorgungsschaltung 54, die in 3 gezeigt ist, an, die Elektroden 53 mit der vorbestimmten Spannung zu versorgen. Dies macht es möglich, einen PM auf der Oberfläche des Sensorelements 52 zu sammeln und anzuhäufen, und der angehäufte PM hat Rußkomponenten von annähernd 100% ohne eine FOS-Komponente. Die Reihe des Schritts S1, des Schritts S2 und des Schritts S3 entspricht einem Sammlungssteuerabschnitt für einen partikelförmigen Stoff. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S4.
Bei dem Schritt S4 schätzt die ECU 6 eine Menge des PM pro Zeitlänge, der durch den PM-Erfassungssensor 5 gesammelt wird, wenn der DPF 4 ein fehlererfassender Bezugs-DPF (oder eine fehlererfassender Standard-DPF) ist. Dieser fehlererfassende Bezugs-DPF ist ein Standard-DPF, der zum Erfassen eines Defekt-DPF (oder eines defekten DPF) zu verwenden ist.
Durch die Erläuterung hindurch ist der fehlererfassende Bezugs-DPF ein Dieselpartikelfilter, der zum Erfassen eines defekten DPF zu verwenden ist, bei dem eine PM-Sammlungsrate des DPF extrem niedrig ist, da der fehlererfassende Bezugs-DPF in einen Filterfehler fällt, und eine Menge eines PM, der in dem Abgas enthalten ist, das durch den DPF 4 geht, nicht weniger als eine PM-Regelungsmenge einer eingebauten Diagnose (OBD; OBD = on-board diagnostics) (OBD-PM-Regelungsmenge) ist. Dies wird so bestimmt, dass diese OBD-PM-Regelungsmenge größer als der EM-Regelungswert bei EURO 6 etc. (Fahrzeugabgasregelungswert) ist. Die OBD-PM-Regelungsmenge ist beispielsweise 12,0 mg/km, die ungefähr das Zweifache einer PM-Menge bei dem EM-Regelungswert ist, wenn die PM-Menge bei dem EM-Regelungswert 4,5 mg/km während eines spezifischen Fahrzeuglaufmodus ist.
Bei dem Schritt S4 schätzt ähnlich zu der Schätzung durch das japanische Patent Nr. 5115873 , das vorausgehend beschrieben ist, die ECU 6 auf der Basis einer Drehungsgeschwindigkeit, eines Ausgabedrehmoments etc. der internen Verbrennungsmaschine 2 eine PM-Menge (Einlass-PM-Menge), die in dem Abgas enthalten ist, das in einen Fehler-DPF (oder einen defekten DPF), wie zum Beispiel den Bezugs-DPF (der zum Erfassen eines defekten DPF zu verwenden ist), eingeleitet wird. Die geschätzte PM-Menge ist ungefähr gleich der PM-Menge in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird. Nebenbei bemerkt schätzt die ECU 6 auf der Basis eines aufgenommenen Erfassungssignals hinsichtlich der Drehungsgeschwindigkeit oder -rate, das von dem Drehungsgeschwindigkeitserfassungssensor 71 übertragen wird, die Maschinendrehungsgeschwindigkeit der internen Verbrennungsmaschine 2. Die ECU 6 schätzt auf der Basis eines aufgenommenen Erfassungssignals, das von dem Gaspedalsensor 72 übertragen wird, und der Maschinendrehungsgeschwindigkeit das Ausgabedrehmoment (als eine Kraftstoffeinspritzmenge) der internen Verbrennungsmaschine 2. Der Gaspedalsensor 72 erfasst eine Betriebsmenge (das heißt einen Niederdrückhub) des Gaspedals.
Die ECU 6 speichert im Voraus eine Abbildung in dem Speicherabschnitt 61, der in 1 gezeigt ist. Diese Abbildung speichert Informationen hinsichtlich einer Entsprechung zwischen einer Einlass-PM-Menge und verschiedenen Zuständen (einer Drehungsgeschwindigkeit, einem Ausgabedrehmoment etc.) der internen Verbrennungsmaschine 2. Die ECU 6 holt Daten, die einem aktuellen Zustand der internen Verbrennungsmaschine 2 entsprechen, von der Abbildung, die in dem Speicherabschnitt 61 gespeichert ist, und schätzt eine Einlassmenge eines PM, der in den DPF 4 eingeleitet wird.
Die ECU 6 schätzt eine PM-Sammlungsrate des fehlererfassenden Bezugs-DPF. Bei einem konkreten Beispiel verwendet beispielsweise die ECU 6 einen vorbestimmten Wert α als eine PM-Sammlungsrate (einen vorbestimmten PM-Sammlungswert α) des fehlererfassenden Bezugs-DPF. Da eine PM-Sammlungsrate eines DPF auf der Basis einer PM-Menge des PM (PM-Schätzungsmenge), der sich auf dem DPF angehäuft hat, und einer Flussmenge eines Abgases (Abgasflussmenge) variiert, ist es akzeptabel, dass die ECU 6 auf der Basis einer PM-Anhäufungsmenge und einer Abgasflussmenge den vorbestimmten PM-Sammlungswert α korrigiert. Es ist möglich, dass die ECU 6 auf der Basis eines Unterschieds des Drucks zwischen einem Einlassort und einem Auslassort des DPF 4 die PM-Sammlungsmenge schätzt. Es ist möglich, dass die ECU 6 auf der Basis einer Frischluftmenge, die durch den Luftflussmesser 74, der in 1 gezeigt ist, beispielsweise erfasst wird, eine Abgasflussmenge schätzt. In diesem Fall schätzt die ECU 6 eine Abgasflussmenge, während eine Ausdehnung des Abgases aufgrund einer Temperatur des Abgases, die durch den Abgastemperaturerfassungssensor 73, der in 1 gezeigt ist, erfasst wird, und eine verdichtete Menge eines Abgases auf der Basis eines Drucks des Abgases, der durch einen Drucksensor (nicht gezeigt) erfasst wird, betrachtet werden.
Die ECU 6 berechnet auf der Basis einer geschätzten PM-Menge in dem Abgas, das eingeleitet wird, und der PM-Sammlungsrate des fehlererfassenden Bezugs-DPF eine PM-Entladungsmenge in dem Abgas, das von dem fehlererfassenden Bezugs-DPF entladen wird.
Die ECU 6 schätzt als Nächstes die PM-Menge, die in dem Abgas, das von dem fehlererfassenden Bezugs-DPF entladen wird, enthalten ist und durch den PM-Erfassungssensor 5 gesammelt wurde, als eine PM-Sammlungsmenge A pro Zeiteinheitslänge.
Bei einem konkreten Beispiel schätzt die ECU 6 die PM-Sammlungsrate β des PM-Erfassungssensors 5, während eine Menge eines Abgases, das aus dem PM-Erfassungssensor 5 fließt und in das Innere des PM-Erfassungssensors 5 durch die Lochabschnitte 511 (siehe 2) eingeleitet wird, und eine Menge des PM, der in dem eingeleiteten Abgas enthalten ist und sich auf der Oberfläche des Sensorelements 52 angehäuft hat, betrachtet werden. Es ist möglich, dass die ECU 6 einen konstanten Wert als die PM-Sammlungsrate β des PM-Erfassungssensors 5 ungeachtet einer Abgasflussrate, einer Überschussluftrate λ, einer Temperatur des Abgases, einer Temperatur des PM-Erfassungssensors 5 etc. verwendet. Es ist ferner akzeptabel, dass die ECU 6 auf der Basis der verschiedenen Bedingungen die PM-Sammlungsrate β korrigiert.
Je mehr sich eine Flussmenge des Abgases erhöht, umso mehr verringert sich beispielsweise eine Menge eines Abgases, das in das Innere des PM-Erfassungssensors 5 durch die Lochabschnitte 511 (siehe 2) eingeleitet wird, wobei sich eine PM-Menge, die sich auf der Oberfläche des Sensorelements 52 anhäuft, verringert. Der PM wird zusätzlich ohne Weiteres von der Oberfläche des Sensorelements 52 gelöst, selbst wenn sich der PM auf der Oberfläche des Sensorelements 52 anhäuft.
Je mehr noch weiter die Überschussluftrate λ reduziert wird, das heißt, je mehr sich eine Konzentration des PM erhöht, und eine Menge eines Kraftstoffs reich wird, umso mehr erhöht sich eine Menge des PM, der durch den PM-Erfassungssensor 5 nicht gesammelt wird. Die ECU 6 verringert dementsprechend stärker eine geschätzte PM-Sammlungsrate β, wenn sich die PM-Flussmenge stärker erhöht, oder sich die Überschussluftrate λ stärker reduziert. Da zusätzlich eine Thermophoresekraft aufgrund einer Temperatur eines Abgases und einer Temperatur des Sensorelements 52 variiert, variiert die PM-Sammlungsrate β dort, wo die Thermophoresekraft an das Sensorelement 52 angelegt ist. Es ist dadurch möglich, dass die ECU 6 eine PM-Sammlungsmenge A pro Zeiteinheitslänge auf der Basis der PM-Entladungsmenge in dem Abgas und der PM-Sammlungsrate β erhält.
Es ist möglich, dass die ECU 6 auf der Basis des Betriebszustands (einer Maschinendrehungsgeschwindigkeit, einer Kraftstoffeinspritzmenge etc.) der internen Verbrennungsmaschine 2 oder eines Erfassungswerts, der von einem Luftflussmesser, um eine Überschussrate λ zu erfassen, der an dem Abgaskanal 3 angebracht ist, übertragen wird, die Überschussluftrate λ schätzt. Die ECU 6 nimmt ferner ein Erfassungssignal hinsichtlich einer Temperatur eines Abgases, das von dem Abgastemperaturerfassungssensor 73 übertragen wird, auf. Es ist ausreichend, dass die ECU 6 auf der Basis eines Erfassungssignals, das von einem Temperaturerfassungssensor, der an dem Sensorelement 52 angebracht ist, übertragen wird, eine Temperatur des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 erhält.
Wie es vorausgehend erläutert ist, ist es möglich, dass die ECU 6 auf der Basis einer Grund-PM-Sammlungsmenge a1 und einer Korrektur-PM-Sammlungsmenge a2 (oder einem Korrekturkoeffizienten a2) die PM-Sammlungsmenge A berechnet. Die Grund-PM-Sammlungsmenge a1 wird auf der Basis des Grundbetriebszustands (der Maschinendrehungsgeschwindigkeit, des Maschinenausgabedrehmoments etc.) der internen Verbrennungsmaschine 2 bestimmt. Die Korrektur-PM-Sammlungsmenge a2 wird auf der Basis des Abgaszustands (der Abgasflussmenge, der Überschussluftrate λ, der Abgastemperatur etc.) bestimmt. Die interne Verbrennungsmaschine 2 wird verwendet, um die Grund-PM-Sammlungsmenge a1 zu korrigieren. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S5.
Bei dem Schritt S5 schätzt die ECU 6 ein Rußkomponentenverhältnis B in einer PM-Menge pro Zeiteinheitslänge (das heißt eine Rußanhäufungsrate als eine Menge von Ruß pro Sekunde), die von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird. Detaillierter schätzt, da das Rußkomponentenverhältnis B auf der Basis eines Verbrennungszustands (oder eines Betriebszustands) der internen Verbrennungsmaschine 2 variiert, die ECU 6 das Rußkomponentenverhältnis B auf der Basis eines aktuellen Verbrennungszustands der internen Verbrennungsmaschine 2 (Schritt S5). Da ferner eine Kraftstoffeinspritzmenge und verschiedene Luftsystemsteuerventile (Frischlufteinlassmenge, EGR-Menge etc.) auf der Basis einer Maschinendrehungsgeschwindigkeit und eines Ausgabedrehmoments der internen Verbrennungsmaschine bestimmt werden, ist es möglich, dass die ECU 6 den Grundverbrennungszustand der internen Verbrennungsmaschine 2 bestimmt. Der Grundverbrennungszustand der internen Verbrennungsmaschine 2 variiert auf der Basis von umweltbedingten Bedingungen, wie zum Beispiel einer Temperatur eines Kühlwassers, um die interne Verbrennungsmaschine 2 zu kühlen, und einer Abgastemperatur etc.
Bei dem Schritt S5 berechnet die ECU 6 auf beispielsweise der Basis einer aktuellen Maschinendrehungsgeschwindigkeit und eines aktuellen Ausgabedrehmoments der internen Verbrennungsmaschine 2 ein Rußkomponentenverhältnis b1 (Grundrußkomponentenverhältnis). Bei einem konkreten Beispiel speichert die ECU 6 im Voraus eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen einem Grundrußkomponentenverhältnis b1 und einer Kombination einer Maschinendrehungsgeschwindigkeit und eines Ausgabedrehmoments der internen Verbrennungsmaschine 2 zeigt, in dem Speicherabschnitt 61.
Die ECU 6 holt von der Abbildung, die in dem Speicherabschnitt 61 gespeichert ist, ein Grundrußkomponentenverhältnis b1, das dem aktuellen Maschinenzustand der internen Verbrennungsmaschine 2 entspricht. Bei einem konkreten Beispiel bestimmt die ECU 6 einen Korrekturkoeffizienten b2, um das Grundrußkomponentenverhältnis b1, das der Umweltbedingung entspricht, zu korrigieren.
7 ist eine Ansicht, die eine Änderung eines Zusammensetzungsverhältnisses von Rußkomponenten und einer SOF-Komponente mit einer Wassertemperatur oder einer Temperatur eines Abgases zeigt. Das heißt, 7 zeigt den Korrekturkoeffizienten b2, um das Grundrußkomponentenverhältnis b1, das einer Abgastemperatur als die Umweltbedingung entspricht, zu korrigieren. Detaillierter zeigt 7 eine Änderung von sowohl dem Rußkomponentenverhältnis als auch dem SOF-Komponentenverhältnis mit einer Temperatur eines Kühlwassers oder einer Abgastemperatur. Da sich ein Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine 2 gemäß einem Erhöhen der Kühlwassertemperatur und der Abgastemperatur verbessert, wird eine Menge eines unverbrannten Kraftstoffs, der von der internen Verbrennungsmaschine 2 entladen wird, stärker reduziert. Wie in 7 gezeigt ist, verringert sich entsprechend, je mehr sich die Kühlwassertemperatur oder die Abgastemperatur erhöht, umso mehr das Verhältnis der SOF-Komponente, die durch eine Menge eines unverbrannten Kraftstoffs verursacht wird. Wenn ein Verhältnis der SOF-Komponente reduziert wird, erhöht sich ein Verhältnis der Rußkomponenten. Die ECU 6 bestimmt dementsprechend den Korrekturkoeffizienten b2, um sich stärker zu erhöhen, wenn sich die Kühlwassertemperatur oder die Abgastemperatur stärker erhöht. Nach dieser Berechnung multipliziert die ECU 6 das Grundrußkomponentenverhältnis b1 und den Korrekturkoeffizienten b2, um das Rußkomponentenverhältnis B zu erhalten.
7 zeigt ein schematisches Beispiel der Beziehung einer Änderung von sowohl dem Rußkomponentenverhältnis als auch dem SOF-Komponentenverhältnis zu einer Temperatur eines Kühlwassers oder einer Abgastemperatur. Da ein Verbrennungszustand der internen Verbrennungsmaschine 2 aufgrund verschiedener anderer Bedingungen (beispielsweise eines Drucks in der Verbrennungskammer) als einer Temperatur eines Kühlwassers oder eines Abgases variiert, ist es nicht immer wünschenswert, ein Verhältnis von Rußkomponenten aufgrund anderer Faktoren zu erhöhen, selbst wenn sich eine Temperatur eines Kühlwassers oder eines Abgases erhöht.
Bei dem Schritt S5 betrachtet, um einen korrekten Korrekturkoeffizienten b2, mit dem das Grundrußkomponentenverhältnis b1 korrigiert wird, zu erhalten, die ECU 6 soviel wie mögliche verschiedene Parameter hinsichtlich eines korrekten Verbrennungszustands, die beispielsweise aus einer Maschinendrehungsgeschwindigkeit, einem Anfragedrehmoment, einer Temperatur eines Kühlwassers, einer Temperatur eines Abgases, einem Druck etc. ausgewählt sind. Dies macht es möglich, dass die ECU 6 ein korrektes Verhältnis von Rußkomponenten in dem PM berechnet. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S6.
Bei dem Schritt S6 schätzt die ECU 6 eine Menge C von Rußkomponenten (eine angehäufte Menge C von Rußkomponenten), die in dem PM, der in dem PM-Erfassungssensor 5 angehäuft ist, enthalten sind, wenn der fehlererfassende Bezugs-DPF als der DPF 4 verwendet wird. Bei einem konkreten Beispiel vergleicht die ECU 6 die PM-Sammlungsmenge A, die bei dem Schritt S4 geschätzt wird, mit dem Rußkomponentenverhältnis B, das bei dem Schritt S5 geschätzt wird, um eine Menge (= A × B) von Rußkomponenten pro Zeiteinheitslänge zu erhalten, die zu der aktuellen Zeit durch den PM-Erfassungssensor 5 gesammelt wird. Die ECU 6 addiert als Nächstes die erhaltene Menge (= A × B) von Rußkomponenten zu einer vorausgehenden Menge C (i – 1) von Rußkomponenten, die vorausgehend bei dem Schritt S6 erhalten wurde. Dies macht die aktuelle Menge C von Rußkomponenten, die in dem PM-Erfassungssensor 5 angehäuft sind, möglich. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S7.
Bei dem Schritt S7 weist die ECU 6 den Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers an, eine Wärmeenergie zu erzeugen und das Sensorelement 52 auf eine vorbestimmte Temperatur eines Verbrennens einer SOF-Komponente, jedoch nicht eines Verbrennens von Rußkomponenten, zu heizen.
Bei einem konkreten Beispiel, wie es vorausgehend im Detail beschrieben ist, kann die SOF-Komponente in dem PM bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 200°C bis 300°C oder mehr verbrannt werden. Rußkomponenten in dem PM können andererseits bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 500°C bis 600°C oder mehr verbrannt werden. Bei der SOF-Regenerationssteuerung wird dementsprechend bei dem Sensorelement 52 des PM-Erfassungssensors 5 mit einer Temperatur von weniger als einem Bereich von 500°C bis 600°C (beispielsweise 300°C, auf die ferner als die „SOF-Regenerationstemperatur” Bezug genommen ist) verbrannt. Diese SOF-Regenerationssteuerung macht es möglich, aus dem PM, der in dem Sensorelement 52 des PM-Erfassungssensors 5 gesammelt ist, die SOF-Komponente zu beseitigen. Diese SOF-Regenerationssteuerung macht es mit anderen Worten möglich, dass in dem PM-Erfassungssensor 5 lediglich Rußkomponenten verbleiben, und möglich, zu verhindern dass die SOF-Komponente in dem PM-Erfassungssensor 5 verbleibt, wenn die ECU 6 ein Auftreten eines Fehlers bei dem DPF 4 erfasst.
Da das Sensorelement 52 auf die SOF-Regenerationstemperatur kontinuierlich geheizt wird, wenn der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers während der SOF-Regenerationssteuerung immer eingeschaltet ist, erhöht sich eine Häufigkeit eines Anlegens einer Thermophoresekraft in einer Richtung weg von dem Sensorelement 52, wobei als ein Resultat diese Steuerung die Effizienz eines Sammelns des PM in dem PM-Erfassungssensor 5 durch die Thermophoresekraft reduziert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, realisiert die ECU 6 abwechselnd die Einschaltperiode (als die Heizperiode) und die Ausschaltperiode des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers in vorbestimmten Intervallen. Das heißt, während der SOF-Regenerationssteuerung realisiert die ECU 6 abwechselnd die Heizperiode 105 (während der der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers eingeschaltet ist) und den Ausschaltzustand (die Ausschaltperiode) 103 des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers, die in 6D gezeigt sind. Die ECU 6 führt die elektrostatische PM-Sammlung während jedes Ausschaltzustands 103, der in 6C gezeigt ist, durch und weist den PM-Erfassungssensor 5 an, den PM anzuhäufen, um die SOF-Komponente zu sammeln.
8A ist eine Ansicht, die einen Sammlungs- und Anhäufungszustand des PM, der Rußkomponenten und eine SOF-Komponente etc. enthält, bei dem PM-Erfassungssensor 5 während der SOF-Regenerationssteuerung zeigt.
Wie in 8A gezeigt ist, weist die ECU 6 den PM-Erfassungssensor 5 an, den Sammlungs- und Anhäufungszustand des PM, der die Rußkomponenten und die SOF-Komponente enthält, während des Ausschaltzustands 103 des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers, der in 6D gezeigt ist, zu realisieren. Nach diesem Ausschaltzustand 103 schaltet die ECU 6 den Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers ein, um die Heizperiode 104 des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers herzustellen. Während der Heizperiode 104, die in 6D gezeigt ist, erzeugt der Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers eine Wärmeenergie, um das Sensorelement 52 auf die SOF-Regenerationstemperatur zu heizen, um aus dem PM, der auf der Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 angehäuft ist, die SOF-Komponente zu beseitigen.
8B ist eine Ansicht, die einen Zustand eines Beseitigens der SOF-Komponente aus dem PM, der zwischen den Elektroden 53, die an der Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 gebildet sind, angehäuft ist, durch eine Wärmeenergie, die durch den Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers erzeugt wird, zeigt. Das Verfahren, das vorausgehend beschrieben ist, macht es möglich, lediglich Rußkomponenten zu sammeln und die SOF-Komponente aus dem PM mit einer hohen Effizienz zu beseitigen.
Nebenbei bemerkt hält bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die ECU 6 die Ausführung der elektrostatischen Sammlung des PM während der Heizperiode 104 an, wie es in 6C gezeigt ist. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Steuerung begrenzt. Es ist akzeptabel, die elektrostatische Sammlung durchzuführen, um einen leitenden Weg zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 während der Heizperiode 104 zu bilden.
8C ist eine Ansicht, die eine Bildung eines leitenden Wegs zeigt, der zwischen den Elektroden 53 an einer Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 durch eine elektrostatische Leistung gebildet wird.
Nach dem Verstreichen der Heizperiode 104 schaltet die ECU 6 den Abschnitt 56 eines elektrischen Heizers aus und versorgt die Elektroden 53 mit einer Spannung, um die elektrostatische Sammlung des PM durchzuführen. Dies macht es möglich, verbleibende Partikel von Rußkomponenten in einer Reihe zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 nach der elektrostatischen Sammlung anzuordnen. Wenn eine Gesamtmenge von Rußkomponenten nicht weniger als eine vorbestimmte Menge ist, ist es möglich, einen elektrisch leitenden Weg zwischen den Elektroden 53 herzustellen.
Wenn eine Menge von Rußkomponenten in dem PM, der zwischen den Elektroden 53 des Sensorelements 52 angehäuft ist, eine vorbestimmte Menge nicht erreicht, realisiert die ECU 6 wiederholt den Ausschaltzustand (die Ausschaltperiode) 103 und die Heizperiode 104, das heißt, realisiert wiederholt den PM-Sammlungszustand und das eine SOF-Komponente beseitigende Verfahren. Wie in 6D gezeigt ist, führt die ECU 6 wiederholt den Ausschaltzustand 103 und die Heizperiode 104 während der SOF-Regenerationssteuerung durch. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel hat jeder der Ausschaltzustände 103 die gleiche Zeitlänge, und jede der Heizperioden 104 hat die gleiche Zeitlänge. Es ist ferner akzeptabel, dass sowohl der Einschaltzustand 103 als auch die Heizperiode 104 die gleiche Zeitlänge oder eine unterschiedliche Zeitlänge haben. Wenn jedoch der Ausschaltzustand 103 und die Heizperiode 104 eine lange Zeitlänge haben, gibt es einen möglichen Fall, bei dem es für die ECU 6 schwierig ist, eine korrekte Anstiegszeit oder eine korrekte Periode des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen. In diesem Fall gibt es ein mögliches Verstreichen einer langen Periode, die von einem Zeitpunkt gezählt wird, zu dem der PM-Erfassungssensor 5 das Ausgangssignal desselben überträgt, und die ECU 6 das Ausgangssignal, das von dem PM-Erfassungssensor 5 übertragen wurde, aufnimmt und erfasst. Es ist dementsprechend vorzuziehen, den Ausschaltzustand 103 und die Heizperiode 104, die eine optimale Zeitlänge, die keine lange Zeitlänge ist, haben, zu verwenden. Die ECU 6, die das Verfahren bei dem Schritt S7 durchführt, entspricht dem PM-Sammlungssteuerabschnitt und dem Heizsteuerabschnitt. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S9.
Bei dem Schritt S9 erfasst die ECU 9 auf der Basis der Anstiegszeit des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5, ob der Filter-(DPF-)Fehlerfeststellungszeitpunkt erfüllt wird oder nicht. Bei einem konkreten Beispiel erfasst die ECU 6, ob die angehäufte Menge C von Rußkomponenten einen vorbestimmten Wert K1 (angehäufte Menge K1 für einen Start eines Leitens des PM), der im Voraus bestimmt wird, erreicht hat, wobei die Ausgabe des PM-Erfassungssensors 5 zu dem Zeitpunkt steigt, zu dem die Menge des PM, der auf der Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 angehäuft ist, die angehäufte Menge K1 für einen Start eines Leitens erreicht. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erfasst die ECU 6 bei einem Schritt S8 einen Zeitpunkt t0 (Bezugszeitpunkt t0), bei dem die Anstiegsflanke des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 auftritt, wenn der fehlererfassende Bezugs-DPF als der DPF 4 verwendet wird. 6B zeigt ferner den Bezugszeitpunkt t0.
Wenn das Erfassungsresultat bei dem Schritt S8 eine Verneinung („Nein” bei dem Schritt S8) angibt, das heißt, angibt, dass die angehäufte Menge C von Rußkomponenten nicht die angehäufte Menge K1 für einen Start eines Leitens des PM erreicht, kehrt der Betriebsfluss zu dem Schritt S4 zurück, da der aktuelle Zeitpunkt nicht der Bezugszeitpunkt t0 ist. In diesem Fall führt die ECU 6 den Schritt S4 bis zu dem Schritt S6 durch, um die angehäufte Menge C von Rußkomponenten zu aktualisieren. Nach einem Durchführen der SOF-Regenerationssteuerung bei dem Schritt S7 führt die ECU 6 das Verfahren bei dem Schritt S8 durch, um auf der Basis des Anstiegzeitpunkts des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 zu erfassen, ob der Filter-(DPF-)Fehlerfeststellungszeitpunkt erfüllt ist oder nicht.
Wenn andererseits das Erfassungsresultat bei dem Schritt S8 eine Bejahung („Ja” bei dem Schritt S8) angibt, das heißt, angibt, dass die angehäufte Menge C von Rußkomponenten die angehäufte Menge K1 für einen Start eines Leitens des PM erreicht hat, stellt die ECU 6 fest, dass der Zeitpunkt t0 (Feststellungszeitpunkt) gekommen ist. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S9.
Bei dem Schritt S9 erfasst die ECU 6, ob der PM-Erfassungssensor 5 ein Ausgangssignal erzeugt oder nicht, das angibt, dass die SOF-Komponente aus dem PM beseitigt wurde, und der PM enthält Rußkomponenten ohne die SOF-Komponente. Bei einem konkreten Beispiel erfasst die ECU 6, ob das Ausgangssignal des PM-Erfassungssensors 5 nicht weniger als ein vorbestimmter Wert K2, der im Voraus bestimmt wird, ist oder nicht. Bei dem Schritt S9 erfasst die ECU 6, ob ein tatsächlicher Zeitpunkt, zu dem das Ausgangssignal des PM-Erfassungssensors 5 steigt, vor oder nach dem Bezugszeitpunkt t0 ist oder nicht.
Wenn das Erfassungsresultat bei dem Schritt S9 eine Verneinung („Nein” bei dem Schritt S9) angibt, das heißt, angibt, dass das Ausgangssignal des PM-Erfassungssensors 5 weniger als der vorbestimmte Wert K2 ist, erzeugt der PM-Erfassungssensor 5 nicht das Ausgangssignal desselben. Das heißt der tatsächliche Zeitpunkt, zu dem der PM-Erfassungssensor 5 das Ausgangssignal desselben nach dem Bezugszeitpunkt t0 erzeugt. Dieser Fall ist durch die Steigung 102, die durch die gestrichelte Linie, die in 6B gezeigt ist, bezeichnet ist, angegeben. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S11.
Bei dem Schritt S11 stellt die ECU 6 fest, dass der DPF 4 korrekt den PM reinigenden Betrieb desselben durchführt und nicht in einen Fehlerzustand fällt, da eine Menge des PM, der von dem DPF 4 entladen wird, kleiner als eine Menge des PM ist, der von dem fehlererfassenden Bezugs-DPF entladen wird.
Wenn andererseits das Erfassungsresultat bei dem Schritt S9 eine Bejahung angibt („Ja” bei dem Schritt S9), das heißt, angibt, dass das Ausgangssignal des PM-Erfassungssensors 5 nicht weniger als der vorbestimmte Wert K2 ist, hat der PM-Erfassungssensor 5 das Ausgangssignal desselben ausgegeben. Das heißt der tatsächliche Zeitpunkt, zu dem der PM-Erfassungssensor 5 das Ausgangssignal desselben vor dem Bezugszeitpunkt t0 erzeugt. Dieser Fall entspricht der Steigung 101, die durch die durchgezogene Linie, die in 6B gezeigt ist, bezeichnet ist. Der Betriebsfluss geht zu einem Schritt S10.
Bei dem Schritt S10 stellt die ECU 6 fest, dass der DPF 4 in einen Fehlerzustand fällt, da eine Menge des PM, der von dem DPF 4 entladen wird, größer als eine Menge des PM ist, der von dem fehlererfassenden Bezugs-DPF entladen wird.
Nach dem Abschluss des Schritts S10 oder des Schritts S11 schließt die ECU 6 das Verfahren, das durch das Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist, angegeben ist, ab. Nebenbei bemerkt entspricht die ECU 6, die die Verfahren bei dem Schritt S4 bis zu dem Schritt S6 und die Verfahren bei dem Schritt S8 bis zu dem Schritt S11 durchführt, dem Filterfehlererfassungsabschnitt. Die ECU 6, die die Verfahren bei dem Schritt S4 bis zu dem Schritt S6 und das Verfahren bei dem Schritt S8 durchführt, entspricht dem Ausgabeschätzungsabschnitt. Die ECU 6, die die Verfahren bei dem Schritt S4 bis zu dem Schritt S6 durchführt, entspricht dem Vergleichs- und Feststellungsabschnitt. Die ECU 6, die die Verfahren bei dem Schritt S4 bis zu dem Schritt S6 durchführt, entspricht dem Rußkomponentenmengenschätzungsabschnitt. Der PM-Erfassungssensor 5 und die ECU 6, die die Verfahren bei dem Schritt S1 bis zu dem Schritt S3 und das Verfahren bei dem Schritt S7 durchführen, entsprechen der Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff.
Gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das vorausgehend im Detail beschrieben ist, ist es, da die ECU 6 das elektrostatische Sammlungsverfahren, das bei dem Schritt S1 bis zu dem Schritt S3, gezeigt ist, die in 5 gezeigt sind, während einer Periode, in der die SOF-Komponente aus dem PM, der in dem PM-Erfassungssensor 5 angehäuft ist, beseitigt wurde, durchführt, möglich, dass der PM-Erfassungssensor 5 einen PM sammelt, der Rußkomponenten ohne die SOF-Komponente enthält. Dies macht es möglich, eine Verschlechterung oder eine Reduzierung und eine Variation der Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 zu verhindern, die durch die Anwesenheit der SOF-Komponente verursacht werden. Dies macht es noch weiter möglich, dass der PM-Erfassungssensor 5 eine kleine Menge des PM, der auf der Oberfläche des Sensorelements 52 des PM-Erfassungssensors 5 angehäuft ist, erfasst. Als ein Resultat erfasst die ECU 6 ein Auftreten eines Fehlers bei dem DPF 4 mit einer hohen Genauigkeit.
Gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das vorausgehend im Detail beschrieben ist, ist es ferner, selbst wenn der PM eine kleine Menge der SOF-Komponente enthält, wenn die ECU 6 die elektrostatische Sammlung des PM bei dem Schritt S3 durchführt, da die ECU 6 die SOF-Regenerationssteuerung bei dem Schritt S7 durchführt, möglich, die SOF-Komponente aus dem PM zu beseitigen. Dies macht es möglich, eine Reduzierung der Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 zu verhindern und die Filterfehlererfassung des DPF 4 mit einer hohen Genauigkeit festzustellen.
Gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das vorausgehend im Detail beschrieben ist, ist es noch weiter, da die ECU 6 den Bezugszeitpunkt t0 (den Feststellungszeitpunkt) bestimmt, der ein Schwellenwert (der Filterfehlererfassungsschwellenwert) ist, um das Auftreten des Fehlerzustands des DPF 4 auf der Basis der gesammelten Rußmenge in dem PM, aus dem die SOF-Komponente beseitigt wurde, durch die Verfahren bei dem Schritt S4 bis zu dem Schritt S8 zu bestimmen, möglich, den Bezugszeitpunkt t0 und die tatsächliche Anstiegsflanke, die die gleichen Charakteristiken haben (wobei die tatsächliche Anstiegsflanke der tatsächliche Zeitpunkt ist), des Ausgangssignals (das einer Menge von Rußkomponenten entspricht) des PM-Erfassungssensors 5 zu verwenden. Dies macht es möglich, das Auftreten eines Fehlers bei dem DPF 4 mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nicht durch das vorausgehend beschriebene exemplarische Ausführungsbeispiel begrenzt. Es ist möglich, verschiedene Modifikationen vorzusehen. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel, das vorausgehend beschrieben ist, hat beispielsweise jeder der Ausschaltzustände 103 (oder jede der Ausschaltperioden 103) des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers die gleiche Zeitlänge. Jede der Heizperioden 104 des Abschnitts 56 eines elektrischen Heizers hat die gleiche Zeitlänge. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht dadurch begrenzt. Es ist möglich, eine Zeitlänge von sowohl dem Ausschaltzustand als auch der Heizperiode auf der Basis einer Bedingung des PM, der in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird, enthalten ist, zu bestimmen. Bei einem konkreten Beispiel verwendet, wenn die interne Verbrennungsmaschine 2 ein Abgas emittiert, das eine große Menge eines PM enthält, die ECU 6 eine lange Ausschaltperiode, sodass der PM-Erfassungssensor 5 eine große Menge eines PM sammelt. Dies macht es möglich, dass der PM-Erfassungssensor 5 den PM mit einer hohen Effizienz auf der Basis einer Menge eines PM, der in dem Abgas, das von der internen Verbrennungsmaschine 2 emittiert wird, enthalten ist, sammelt. Es ist noch weiter möglich, die Heizperiode (Einschaltperiode) 104 auf der Basis einer Menge eines PM (das heißt einer Menge einer SOF-Komponente), die durch den PM-Erfassungssensor 5 während der Ausschaltperioden 103 gesammelt wird, anzupassen. Dies macht es möglich, die SOF-Komponente aus dem PM, der in dem Abgas enthalten ist, mit einer hohen Effizienz zu beseitigen.
Wie vorausgehend im Detail beschrieben ist, führt die ECU 6 ein erstes Verfahren, ein zweites Verfahren und ein drittes Verfahren durch. Das heißt, bei dem Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist, führt die ECU 6 das erste Verfahren auf der Basis der Verfahren bei dem Schritt S1 bis zu dem Schritt S3 durch, bei denen die elektrostatische Sammlung des PM während der Periode durchgeführt wird, in der der PM keine SOF-Komponente enthält, das heißt die SOF-Komponente aus dem PM beseitigt wurde. Die ECU 6 führt das zweite Verfahren auf der Basis der Verfahren bei dem Schritt S4 bis zu dem Schritt S6 und dem Schritt S8 durch, bei denen die ECU 6 den Filterfehlererfassungsschwellenwert (als den Bezugszeitpunkt t0) auf der Basis einer Menge von Rußkomponenten, die in dem gesammelten PM enthalten sind, bestimmt. Die ECU 6 führt ferner das dritte Verfahren auf der Basis des Verfahrens bei dem Schritt S7 durch, bei dem die SOF-Komponente verbrannt wird, um die SOF-Komponente aus dem angehäuften PM zu beseitigen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht dadurch begrenzt. Es ist möglich, dass die ECU 6 eines oder zwei Verfahren, die aus dem ersten Verfahren, dem zweiten Verfahren und dem dritten Verfahren ausgewählt sind, durchführt. Bei einem konkreten Beispiel lässt, wenn lediglich das erste Verfahren durchgeführt wird, die ECU 6 ein Durchführen des Verfahrens bei dem Schritt S5 bis zu dem Verfahren bei dem Schritt S7 weg und erfasst bei dem Schritt S8, ob ein angehäufter Wert der PM-Sammlungsmenge A, der bei dem Schritt S4 geschätzt wird, die angehäufte Menge K1 für einen Start eines Leitens des PM erreicht hat oder nicht. Das heißt, die ECU 6 führt die elektrostatische PM-Sammlung in der Reihe des Verfahrens von dem Schritt S1 bis zu dem Schrott S3 unter der Bedingung durch, bei der die SOF-Komponente aus dem PM beseitigt wurde. Danach führt die ECU 6 auf der Basis des Anstiegszeitpunkts des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 die Filterfehlererfassungsfeststellung durch. Wenn die ECU 6 ferner das dritte Verfahren zusätzlich zu dem ersten Verfahren durchführt, ist es ausreichend, dass die ECU 6 das Verfahren bei dem Schritt S7 hinzufügt.
Wenn andererseits beispielsweise die ECU 6 lediglich das erste Verfahren und das zweite Verfahren durchführt, lässt die ECU 6 ein Durchführen des Verfahrens bei dem Schritt S7, das in 5 gezeigt ist, weg. Wenn ferner die ECU 6 lediglich das zweite Verfahren durchführt, ist es ausreichend, dass die ECU 6 ein Durchführen des Verfahrens bei dem Schritt S1 und des Verfahrens bei dem Schritt S2 und des Verfahrens bei dem Schritt S7, die in 5 gezeigt sind, weglässt. Wenn noch weiter die ECU 6 lediglich das zweite Verfahren und das dritte Verfahren durchführt, ist es ausreichend, dass die ECU 6 ein Durchführen des Verfahrens bei dem Schritt S1 und des Verfahrens bei dem Schritt S2, die in 5 gezeigt sind, weglässt. Wenn ferner die ECU 6 lediglich das dritte Verfahren durchführt, ist es ausreichend, dass die ECU 6 ein Durchführen des Verfahrens bei dem Schritt S1, des Verfahrens bei dem Schritt S2, des Verfahrens bei dem Schritt S5 und des Verfahrens bei dem Schritt S6, die in 5 gezeigt sind, weglässt. Zusätzlich dazu ist es ausreichend, dass die ECU 6 das Verfahren bei dem Schritt S8 durchführt, um zu erfassen, ob der angehäufte Wert der PM-Sammlungsmenge A, der bei dem Schritt S4 geschätzt wird, die angehäufte Menge K1 für einen Start eines Leitens des PM erreicht oder nicht. Wie vorausgehend beschrieben ist, ist es möglich, das Auftreten eines Fehlers bei dem DPF mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, selbst wenn die ECU 6 eines oder zwei Verfahren, die aus dem ersten Verfahren, dem zweiten Verfahren und dem dritten Verfahren ausgewählt sind, durchführt.
Gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das vorausgehend im Detail beschrieben ist, erfasst noch weiter die ECU 6 ein Auftreten eines Fehlers bei dem DPF auf der Basis der Anstiegsflanke (des Anstiegszeitpunkts) des Ausgangssignals, das von dem PM-Erfassungssensor 5 übertragen wird. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht dadurch begrenzt. Es ist möglich, dass die ECU 6 die Filterfehlererfassung auf der Basis einer Variation (oder einer Steigung) eines Ausgangssignals nach einer Anstiegsflanke des Ausgangssignals, das von dem PM-Erfassungssensor 5 übertragen wird, beim Durchführen von einem oder mehreren Verfahren, die aus dem ersten, zweiten und dritten Verfahren ausgewählt sind, bestimmt. Bei einem konkreten Beispiel schätzt beispielsweise bei einem Durchführen des ersten Verfahrens (das bei dem Schritt S1 bis zu dem Schritt S3 gezeigt ist) und des dritten Verfahrens (das bei dem Schritt S7 gezeigt ist) die ECU 6 eine Variation des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 als einen Fehlererfassungsschwellenwert, wenn der fehlererfassende Bezugs-DPF als der DPF 4 verwendet wird. Die ECU 6 vergleicht dann eine tatsächliche Variation des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 mit dem geschätzten Fehlererfassungsschwellenwert. Wenn das Vergleichsresultat angibt, dass die tatsächliche Variation des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 größer als der geschätzte Fehlererfassungsschwellenwert ist, stellt die ECU 6 fest, dass der DPF 4 in einen Fehlerzustand fällt. Wenn andererseits das Vergleichsresultat angibt, dass die tatsächliche Variation des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors 5 nicht größer als der geschätzte Fehlererfassungsschwellenwert ist, stellt die ECU 6 fest, dass der DPF 4 in einem normalen Zustand ist.
Das heißt, es ist möglich, dass die ECU 6 das erste Verfahren und das dritte Verfahren durchführt und eine Ausgangsempfindlichkeit oder eine Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 5 auf der Basis des Vergleichsresultats, das durch Verwenden des Fehlererfassungsschwellenwerts erhalten wird, erhöht. Dies macht es möglich, dass die ECU 6 die Filterfehlererfassung eines DPF mit einer hohen Genauigkeit durchführt.
Es ist noch weiter möglich, dass die ECU 6 den Fehlererfassungsschwellenwert (als eine Variation des Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors, wenn der fehlererfassende Bezugs-DPF verwendet wird) auf der Basis des Resultats der Ausführung des zweiten Verfahrens bestimmt. Das heißt, die ECU 6 schätzt auf der Basis eines Rußkomponentenverhältnisses eine Menge von Rußkomponenten, die in dem PM enthalten sind, der in dem PM-Erfassungssensor 5 gesammelt und angehäuft wird, (durch Durchführen des Verfahrens bei dem Schritt S4 bis zu dem Verfahren bei dem Schritt S6, die in 5 gezeigt sind) und verwendet die Variation der geschätzten Rußkomponenten als den Fehlererfassungsschwellenwert. Dies macht es möglich, ein Auftreten eines Fehlers bei einem DPF mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Es ist ferner ebenfalls akzeptabel, dass die ECU 6 das erste Verfahren und das dritte Verfahren durchführt, um eine Menge einnes PM zu erfassen und die erfasste Menge des PM bei verschiedenen Anwendungen anzuwenden. Wenn beispielsweise ein PM-Erfassungssensor auf einer Stromaufwärtsseite eines DPF angeordnet ist, ist es möglich, dass die ECU 6 das erste Verfahren (das bei dem Verfahren von dem Schritt S1 bis zu dem Schritt S3 gezeigt ist) und das dritte Verfahren (das bei dem Verfahren von Schritt S7 gezeigt ist) durchführt. In diesem Fall schätzt die ECU 6 auf der Basis eines Ausgangssignals des PM-Erfassungssensors eine Menge des PM, der in dem Abgas, das in den DPF eingeleitet wird, enthalten ist. Da dies möglich macht, die Erfassungsempfindlichkeit des PM-Erfassungssensors zu erhöhen, ist es möglich, eine Menge des PM, der in dem Abgas, das in den DPF einzuleiten ist, enthalten ist, mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an diesen Details im Lichte der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt werden können. Die offenbarten besonderen Anordnungen sind dementsprechend lediglich darstellend gemeint und nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung begrenzt, dem die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente derselben gegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5115873 [0002, 0004, 0005, 0005, 0069]

Claims

Filterfehlererfassungsvorrichtung mit: einem Filter (4), der fähig ist, einen partikelförmigen Stoff, der in einem Abgas, das von einer internen Verbrennungsmaschine (2) emittiert wird, enthalten ist, zu sammeln, und in einem Abgaskanal (3), der mit der internen Verbrennungsmaschine (2) kommuniziert, angeordnet ist; einem Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff, der auf einer Stromabwärtsseite des Filters (4) an dem Abgaskanal (3) angeordnet ist, und der ein Sensorelement (52), das aus einem Isolationssubstrat, an dem ein Paar von Elektroden (53) gebildet ist, hergestellt ist, hat, wobei der Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff ein Ausgangssignal erzeugt und ausgibt, das einer Menge eines partikelförmigen Stoffs entspricht, der auf dem Sensorelement (52) angehäuft wird, wenn die Elektroden (53) mit einer elektrischen Leistung versorgt werden; einem Filterfehlererfassungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8 bis S11), der fähig ist, auf der Basis einer Menge von Rußkomponenten, die in dem partikelförmigen Stoff enthalten sind, als ein Ausgangssignal des Filters (4) ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter (4) zu erfassen, wenn die Rußkomponenten in dem partikelförmigen Stoff, der in dem Abgas enthalten ist, in dem Filter (4) angehäuft sind; und einem Sammlungssteuerabschnitt (6, S1 bis S3 und S7) für einen partikelförmigen Stoff, der fähig ist, Rußkomponenten zu ermöglichen, an der Oberfläche des Filters (4) zu verbleiben, wenn der Filterfehlererfassungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8 bis S11) ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter (4) erfasst, und eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die eine niedrigere Leitfähigkeit als die Rußkomponenten hat, dahingehend unterdrückt, in dem partikelförmigen Stoff zu verbleiben.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner einem Abschnitt (56) eines Heizers, der fähig ist, eine Wärmeenergie zu erzeugen, um das Sensorelement (52) des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff zu heizen, wobei der Sammlungssteuerabschnitt (6, S1 bis S3 und S7) für einen partikelförmigen Stoff einen Heizsteuerabschnitt (6, S7) hat, der fähig ist, den Abschnitt (56) eines Heizers zu steuern, um das Sensorelement (52) auf eine spezifische Temperatur zu heizen, bei der die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die in dem partikelförmigen Stoff enthalten ist, verbrannt wird, und Rußkomponenten, die in den Feststoffartikeln enthalten sind, nicht verbrannt werden.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Heizsteuerabschnitt (6, S7) das Sensorelement (52) auf die spezifische Temperatur heizt, nachdem sich ein partikelförmiger Stoff, der Rußkomponenten und eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält, auf dem Sensorelement (52) während eines Nicht-Heizzustands, bei dem der Heizsteuerabschnitt (6, S7) das Sensorelement (52) nicht heizt, gesammelt hat.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Heizsteuerabschnitt (6, S7) eine Wärmesteuerung zu dem Sensorelement (52) durchführt, sodass eine Ausschaltperiode (103) und eine Heizperiode (104) abwechselnd durchgeführt werden, wobei ein partikelförmiger Stoff, der Rußkomponenten und eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält, auf dem Sensorelement (52) während der Ausschaltperiode (103) gesammelt und angehäuft wird, und das Sensorelement (52) auf die spezifische Temperatur während der Heizperiode (104) geheizt wird, um die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit aus dem partikelförmigen Stoff, der auf dem Sensorelement (52) angehäuft ist, zu beseitigen.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Sammlungssteuerabschnitt (6, S1 bis S3 und S7) für einen partikelförmigen Stoff einen Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) und einen Steuerabschnitt (6 S2, S3) aufweist, und der Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) feststellt, ob die interne Verbrennungsmaschine (2) in einen Betriebszustand fällt oder nicht, der keine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit erzeugt, der im Voraus bestimmt wurde, bei dem die interne Verbrennungsmaschine (2) Abgas emittiert, das einen partikelförmigen Stoff enthält, der nicht die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält, der Steuerabschnitt (6, S2, S3) die Elektroden (53), die an der Oberfläche des Sensorelements (52) gebildet sind, mit einer Spannung versorgt, um einen partikelförmigen Stoff an der Oberfläche des Sensorelements (52) zu sammeln, wenn der Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) feststellt, dass die interne Verbrennungsmaschine (2) in den Betriebszustand fällt, in dem keine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit erzeugt wird, und der Steuerabschnitt (6, S2, S3) eine Spannungsversorgung der Elektroden (53) anhält, um zu verhindern, dass ein partikelförmiger Stoff an dem Sensorelement (52) gesammelt wird, wenn der Zustandsfeststellungsabschnitt (S1) feststellt, dass die interne Verbrennungsmaschine (2) nicht in den Betriebszustand fällt, in dem keine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit erzeugt wird.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Filterfehlererfassungsabschnitt (S4 bis S6 und S8 bis S11) einen Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) und einen Vergleichsfeststellungsabschnitt (6, S9 bis S11) aufweist, wobei der Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) eine Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff schätzt, wenn ein fehlererfassender Bezugsdieselpartikelfilter als ein Fehlererfassungsziel statt eines Verwendens des Filters (4) verwendet wird, und der Vergleichsfeststellungsabschnitt (6, S9 bis S11) auf der Basis eines Vergleichsresultats, das durch Vergleichen einer tatsächlichen Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff mit einem Schwellenwert, der durch den Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) geschätzt wird, erhalten wird, ein Auftreten eines Fehlers in dem Filter (4) erfasst.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) einen Rußkomponentenmengenschätzungsabschnitt (S4 bis S6) aufweist, der fähig ist, auf der Basis eines Betriebszustands der internen Verbrennungsmaschine (2) eine Rußkomponentenmenge, die eine Menge von Rußkomponenten, die in dem PM, der durch das Sensorelement (52) gesammelt wird, enthalten sind, ist, zu schätzen, wenn der fehlererfassende Bezugsdieselpartikelfilter als das Fehlererfassungsziel statt eines Verwendens des Filters (4) verwendet wird, wobei der Schwellenwert durch den Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) auf der Basis der Rußkomponentenmenge geschätzt wird.
Filterfehlererfassungsvorrichtung mit: einem Filter (4), der fähig ist, einen partikelförmigen Stoff, der in dem Abgas, das von einer internen Verbrennungsmaschine (2) emittiert wird, enthalten ist, zu sammeln, und in einem Abgaskanal (3), der mit der internen Verbrennungsmaschine (2) kommuniziert, angeordnet ist; einem Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff, der auf einer Stromabwärtsseite des Filters (4) an dem Abgaskanal (3) angeordnet ist, der ein Sensorelement (52), das aus einem Isolationssubstrat, an dem ein Paar von Elektroden (53) gebildet ist, hergestellt ist, hat, wobei der Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff ein Ausgangssignal erzeugt und ausgibt, das einer Menge eines partikelförmigen Stoffs entspricht, der auf dem Sensorelement (52) angehäuft wird, wenn die Elektroden (53) mit einer elektrischen Leistung versorgt werden; einem Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8), der fähig ist, eine Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff zu schätzen, wenn ein fehlererfassender Bezugsdieselpartikelfilter als ein Fehlererfassungsziel statt eines Verwendens des Filters (4) verwendet wird; und einem Vergleichsfeststellungsabschnitt (6, S9 bis S11), der fähig ist, auf der Basis eines Vergleichsresultats, das durch Vergleichen einer tatsächlichen Ausgabe des Filters (4) mit einem Schwellenwert, der durch den Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) geschätzt wird, erhalten wird, ein Auftreten eines Fehlers bei dem Filter (4) zu erfassen, wobei der Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) einen Rußkomponentenmengenschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6) aufweist, der fähig ist, auf der Basis eines Betriebszustands der internen Verbrennungsmaschine (2) eine Rußkomponentenmenge, die eine Menge von Rußkomponenten, die in einem partikelförmigen Stoff, der durch das Sensorelement (52) gesammelt wird, enthalten sind, ist, zu schätzen, wenn der fehlererfassende Bezugsdieselpartikelfilter als das Fehlererfassungsziel statt eines Verwendens des Filters (4) verwendet wird, und der Schwellenwert durch den Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S4 bis S6 und S8) auf der Basis der Rußkomponentenmenge geschätzt wird.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der der Ausgabeschätzungsabschnitt (6, S8) als den Schwellenwert einen Bezugsanstiegszeitpunkt, bei dem eine Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff steigt, auf der Basis der Rußkomponentenmenge schätzt, wenn der fehlererfassende Bezugsdieselpartikelfilter als das Fehlererfassungsziel statt eines Verwendens des Filters (4) verwendet wird, und der Vergleichsfeststellungsabschnitt (6, S9 bis S11) einen tatsächlichen Anstiegszeitpunkt der Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff mit dem Bezugsanstiegszeitpunkt vergleicht und stellt fest, dass der Filter (4) in einen Fehlerzustand fällt, wenn das Vergleichsresultat angibt, dass der tatsächliche Anstiegszeitpunkt der Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff vor dem Bezugsanstiegszeitpunkt ist, und der Vergleichsfeststellungsabschnitt (6, S9 bis S11) feststellt, dass der Filter (4) in einem normalen Zustand ist, wenn das Vergleichsresultat angibt, dass der tatsächliche Anstiegszeitpunkt der Ausgabe des Erfassungssensors (5) für einen partikelförmigen Stoff nach dem Bezugsanstiegszeitpunkt ist.
Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff mit: einem Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff und einem Sammlungssteuerabschnitt (6) für einen partikelförmigen Stoff, wobei der Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff in einem Abgaskanal (3) angeordnet ist, der mit einer internen Verbrennungsmaschine (2) kommuniziert, wobei der Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff ein Sensorelement (52), das aus einem Isolationselement, an dem ein Paar von Elektroden (53) gebildet ist, hergestellt ist, aufweist, wobei ein partikelförmiger Stoff, der in einem Abgas enthalten ist, das von der internen Verbrennungsmaschine (2) emittiert wird, auf einer Oberfläche des Sensorelements (52), das die Elektroden (53) hat, gesammelt wird, wenn die Elektroden (53) mit einer vorbestimmten Spannung versorgt werden, und der Erfassungssensor (5) für einen partikelförmigen Stoff auf der Basis einer Menge eines partikelförmigen Stoffs, der sich auf dem Sensorelement (52) anhäuft, wenn die Elektroden (53) mit der vorbestimmten Spannung versorgt werden, ein Ausgangssignal ausgibt, und der Sammlungssteuerabschnitt (6) für einen partikelförmigen Stoff ermöglicht, dass Rußkomponenten, die der partikelförmigen Stoff enthält, durch das Sensorelement (52) gesammelt und auf demselben angehäuft werden, und hemmt, dass sich eine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, die eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit als die Rußkomponente hat, auf dem Sensorelement (52) anhäuft.
Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff nach Anspruch 10, mit ferner einem Abschnitt (56) eines elektrischen Heizers, wobei der Sammlungssteuerabschnitt (6) für einen partikelförmigen Stoff einen Heizsteuerabschnitt (S7) aufweist, der fähig ist, einen Betrieb des Abschnitts (56) eines elektrischen Heizers zu steuern, um das Sensorelement (52) auf eine spezifische Temperatur zu heizen, um die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit zu verbrennen und die Rußkomponenten nicht zu verbrennen.
Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff nach Anspruch 11, bei der der Heizsteuerabschnitt (6, S7) den Abschnitt (56) eines Heizers anweist, das Sensorelement (52) auf die spezifische Temperatur nach der Sammlung des partikelförmigen Stoffs, der die Rußkomponenten und die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält, an dem Sensorelement (52), während das Sensorelement (52) in einem Nicht-Heizzustand ist, zu heizen.
Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff nach Anspruch 12, bei der der Heizsteuerabschnitt (6, S7) abwechselnd eine Ausschaltperiode und eine Heizperiode realisiert, wobei der Heizsteuerabschnitt (6, S7) die Heizsteuerung an dem Sensorelement (52) durchführt, sodass das Sensorelement (52) während der Ausschaltperiode nicht mit einer Spannung versorgt wird, und ein partikelförmiger Stoff, der die Rußkomponenten und die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit aufweist, an dem Sensorelement (52) während der Ausschaltperiode gesammelt wird, und das Sensorelement (52) auf die spezifische Temperatur während der Heizperiode geheizt wird, um die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit aus dem partikelförmigen Stoff, der an dem Sensorelement (52) gesammelt ist, zu beseitigen.
Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der der Sammlungssteuerabschnitt (6) für einen partikelförmigen Stoff einen Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) und einen Steuerabschnitt (6, S2, S3) aufweist, wobei der Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) feststellt, ob die interne Verbrennungsmaschine (2) in einen Nicht-Erzeugungs-Betriebszustand einer Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit, der im Voraus bestimmt wurde, bei dem die interne Verbrennungsmaschine (2) ein Abgas emittiert, das einen partikelförmigen Stoff enthält, der keine Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit enthält, fällt oder nicht, der Steuerabschnitt (6, S2, S3) die Elektroden (53) mit einer Spannung versorgt, um einen partikelförmigen Stoff an dem Sensorelement (52) zu sammeln, wenn der Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) feststellt, dass die interne Verbrennungsmaschine (2) in den Nicht-Erzeugungs-Betriebszustand einer Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit fällt, und der Steuerabschnitt (6, S2, S3) eine Spannungsversorgung der Elektroden (53) anhält, um zu verhindern, dass sich der partikelförmige Stoff an dem Sensorelement (52) sammelt, wenn der Zustandsfeststellungsabschnitt (6, S1) feststellt, dass die interne Verbrennungsmaschine (2) nicht in den Nicht-Erzeugungs-Betriebszustand einer Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit fällt.
Filterfehlererfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit ein löslicher organischer Anteil ist.
Erfassungsvorrichtung für einen partikelförmigen Stoff nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der die Komponente einer niedrigen Leitfähigkeit ein löslicher organischer Anteil ist.