-
HINTERGRUND
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Schätzen der Partikelanzahl, das vorzugsweise z. B. in einer Abgasreinigungseinrichtung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verwendet wird, und dafür ausgelegt ist, die Partikelanzahl im Abgas zu schätzen.
-
Stand der Technik
-
Bei einer Dieselbrennkraftmaschine für ein Automobil oder ähnliches ist üblicherweise ein Dieselpartikelfilter (nachstehend auch wie geeignet als „DPF“ bezeichnet) zum Sammeln von Umweltschadstoffen in dem Abgas, insbesondere von Partikeln (nachstehend wie geeignet als „PM“ bezeichnet), die hauptsächlich Ruß und lösliche organische Fraktionen (SOF) enthalten, in einem Abgaskanal vorgesehen, um PM zu sammeln. In Europa ist die Einführung einer Verordnung für die zulässige PM-Anzahl beschlossen worden.
-
Unterdessen ist als eine Vorrichtung, die die PM direkt im Abgas quantitativ bestimmen kann, bereits eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Partikeln mit einer Isolierplatte bekannt, bei der eine der Oberflächen als Detektionsebene für Partikel verwendet wird, und ein kammartiges Elektrodenpaar an der Detektionsebene angeordnet ist (siehe
JP 2010-286412 A und
JP 2012-83210 A ). Solch eine Vorrichtung bestimmt die PM-Masse quantitativ durch Messen einer Veränderung des elektrischen Widerstands aufgrund des Ansammelns von
PM an dem kammartigen Elektrodenpaar unter Verwendung der Leitfähigkeit der
PM. Wenn solch eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel einem DPF nachgeschaltet ist, ist es möglich, die PM, die den DPF durchlaufen haben, quantitativ zu bestimmen. Daher kann ein On-Board-Diagnosesystem (OBD) den Betriebszustand des DPF auf Basis solcher Informationen überwachen und beispielsweise Abnormalitäten wie Risse und Beschädigungen des DPF vorhersagen. Solch eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel kann dem DPF ebenso vorgeschaltet sein und dazu verwendet werden, die PM-Menge, die in den DPF strömt, zu bestimmen sowie den Regenerierungszeitpunkt des DPF zu bestimmen, was einen Differenzdrucksensor ersetzt.
-
Weiterhin ist aus der
DE 10 2011 081 808 A1 bekannt, mit Hilfe von verschiedenen Kennfeldern den Durchmesser der von einer Brennkraftmaschine erzeugten Partikel abzuschätzen und basierend auf dem Durchmesser die Partikelanzahl zu ermitteln
-
Aus der
DE 10 2006 018 956 A1 ist bekannt, dass Partikelsensoren eine Querempfindlichkeiten gegenüber der Abgastemperatur, der Abgasgeschwindigkeit und dem Wasserdampf im Abgas aufweisend, und dass diese Querempfindlichkeiten zu korrigieren sind, ohne dabei Hinweise darauf zu geben, wie diese Korrektur, insbesondere in Bezug auf des Wasserdampf, zu erfolgen hat.
-
Aus der
JP 2014-98 361 A ist bekannt, die Wasserdampfkonzentration und die Abgastemperatur zu ermitteln und daraus eine Kondenswassermenge abzuschätzen, um eine gemessene Partikelmenge korrigieren zu können. Hierbei wird die Wasserdampfkonzentration im Abgas anhand der von der Brennkraftmaschine verbrauchten Kraftstoffmenge ermittelt.
-
Die Verwendung verschiedener Kennfelder, anhand welcher Korrekturwerte zum Betrieb eines Rußsensors bestimmt werden, ist zudem in der
DE 10 2012 200 763 A1 offenbart.
-
KURZFASSUNG
-
Technisches Problem
-
Die Beweglichkeit der
PM im Abgas fluktuiert mit einer Veränderung der Wasserdampfkonzentration im Abgas, und die Beweglichkeit der
PM nimmt mit zunehmender Wasserdampfkonzentration zu. Es gilt zu beachten, dass die „Beweglichkeit“, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, als eine Bezeichnung verwendet wird, die angibt, wie leicht
PM sich im Abgas in Richtung einer Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel bewegen können. Zudem verändert sich die Wasserdampfkonzentration im Abgas in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine, und die Beweglichkeit der
PM fluktuiert entsprechend. Bei der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel vom elektrischen Widerstandstyp mit einer in der
JP 2010-286412 A und der
JP 2012-83210 A offenbarten Konfiguration wird eine Veränderung des elektrischen Widerstands, die aufgrund einer Ansammlung von PM an einem kammartigen Elektrodenpaar auftritt, ohne Berücksichtigung der Wasserdampfkonzentration im Abgas erfasst, und die PM-Masse oder die PM-Konzentration im Abgas wird anschließend basierend auf der Beweglichkeit geschätzt, die unter Verwendung der Gasströmungsrate und der Gastemperatur als Parameter bestimmt wird. Daher wird in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung, in der sich die Wasserdampfkonzentration ändert, tendenziell eine höhere oder niedrigere PM-Menge als die tatsächliche Menge erfasst. Somit kann die Erfassungsgenauigkeit nicht als ausreichend erachtet werden.
-
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Umstände gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erfassungsgenauigkeit eines Systems zum Schätzen der Partikelanzahl im Abgas unter Verwendung einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel zu erhöhen.
-
Lösung des Problems
-
Ein System zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System mit einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel. Die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel umfasst ein kammartiges Elektrodenpaar, das an voneinander entfernten und einander gegenüberliegenden Positionen an einer Isolierplatte angeordnet ist, und ist dafür ausgelegt, die Partikelmasse, die sich an und zwischen dem kammartigen Elektrodenpaar angesammelt hat, durch Erfassen einer Veränderung eines elektrischen Widerstands zwischen dem kammartigen Elektrodenpaar zu bestimmen. Das System umfasst eine Einrichtung zum Korrigieren der Beweglichkeit der Partikel basierend auf der Wasserdampfkonzentration im Abgas und zum auf dem korrigierten Wert der Beweglichkeit basierenden Korrigieren des elektrischen Widerstandswerts zwischen dem kammartigen Elektrodenpaar, der PM-Emissionsmenge, der PM-Emissionskonzentration und dergleichen, die anhand einer PM-Sensorausgabe bestimmt wurden, oder eines bestimmten Werts, der in einem System angewendet wird, das einen Ausgabewert eines PM-Sensors verwendet.
-
Das System zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein System, das dafür ausgelegt ist, die Partikelanzahl im Abgas unter Verwendung einer Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel, die in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, zu schätzen. Die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel umfasst ein kammartiges Elektrodenpaar, das an voneinander entfernten und einander gegenüberliegenden Positionen an einer Isolierplatte angeordnet ist, und ist dafür ausgelegt, eine Partikelmasse, die sich an und zwischen dem kammartigen Elektrodenpaar angesammelt hat, durch Erfassen einer Veränderung eines elektrischen Widerstands zwischen dem kammartigen Elektrodenpaar zu berechnen. Das System zum Schätzen der Partikelanzahl ist ausgestaltet, um eine vorbestimmte Partikelanzahl einzustellen, die von einem On-Board-Diagnosesystem übernommen wird; eine Partikelmasse mit einer Steuereinheit anhand einer Ausgabe der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel unter Verwendung eines Kennfelds zu schätzen, das ein Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt; eine Beweglichkeit der Partikel mit einer Steuereinheit unter Verwendung eines Kennfelds zu bestimmen, das ein Verhältnis der Beweglichkeit der Partikel zeigt; eine Wasserdampfkonzentration anhand eines Kennfelds einer ECU zu schätzen, wobei das Kennfeld Daten über ein Verhältnis zwischen einem Luft-/Kraftstoffverhältnis der Maschine und der Wasserdampfkonzentration im Abgas zeigt; eine Änderungsrate der Beweglichkeit der Partikel anhand der geschätzten Wasserdampfkonzentration unter Verwendung eines auf der Wasserdampfkonzentration basierten Korrekturkennfelds zu bestimmen, und die Beweglichkeit der Partikel basierend auf der Änderungsrate der Beweglichkeit der Partikel zu korrigieren; eine Emissionsmenge der Partikel im Abgas unter Verwendung der korrigierten Beweglichkeit der Partikel anhand der unter Verwendung des Kennfelds, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse anzeigt, geschätzten Partikelmasse zu schätzen; die Partikelanzahl anhand der Emissionsmenge der Partikel und der Partikelgröße unter Verwendung einer durch eine Verbrennungstemperatur geschätzten Partikelgröße der Partikel zu schätzen; mit der Steuereinheit zu bestimmen, ob die geschätzte Partikelanzahl die vorbestimmte Partikelanzahl überschreitet; und ein Fehlerwarnsignal mit der Steuereinheit an die ECU auszugeben, wenn die geschätzte angesammelte Partikelanzahl die vorbestimmte Partikelanzahl überschreitet.
-
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Genauigkeit der Partikelanzahl in einem System zum Schätzen der Partikelanzahl erhöht werden, wobei das System dafür ausgelegt ist, die Partikelmasse im Abgas unter Verwendung einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel quantitativ zu bestimmen.
-
Figurenliste
-
- 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Umfang einer Brennkraftmaschine mit dem System zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine explodierte perspektivische Ansicht, die einen Hauptteil einer Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel darstellt, die in dem System zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
- 3 ist ein schematisches Diagramm, das den Ansammlungszustand der PM in einer Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel zeigt;
- 4 ist ein Diagramm, das eine Steuereinheit für eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel darstellt;
- 5 ist das tatsächliche Betriebsflussdiagramm des Systems zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 6 ist ein weiteres schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Umfang einer Brennkraftmaschine mit dem System zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 7 ist ein Kennfeld, das das Verhältnis der angesammelten PM-Masse zeigt;
- 8 ist ein Kennfeld, das das Verhältnis der Beweglichkeit der Partikel (PM) zeigt;
- 9 ist ein Wasserdampfkonzentration basiertes Korrekturkennfeld; und
- 10 ist ein Kennfeld, das Daten über die experimentellen Ergebnisse zeigt, die durch Messen des Verhältnisses zwischen dem Luft-/Kraftstoffverhältnis einer Maschine und der Wasserdampfkonzentration im Abgas erhalten wurden.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
-
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
-
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Maschine (d.h., Brennkraftmaschine) 10 mit dem System zum Schätzen der Partikelanzahl und deren Umfang gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der dargestellten Zeichnung ist die Maschine 10 eine Vierzylinder-Dieselbrennkraftmaschine mit Brennkammern 11 und Injektoren 12. Ein Ansaugkanal 21 ist mit der Maschine 10 mittels eines Ansaugkrümmers 20 verbunden, und ein Abgaskanal 31 ist außerdem mit der Maschine 10 mittels eines Abgaskrümmers 30 verbunden. Der Ansaugkanal 21 hat einen Kompressor 41 eines Turboladers 40, und ein Luftstromsensor 22 sowie ein Drosselventil 23, das die Strömungsrate der durch den Ansaugkanal 21 strömenden Ansaugluft anpasst, sind auf der stromabwärtigen Seite des Kompressors 41 angeordnet.
-
Der Abgaskanal 31 hat eine Turbine 42 des Turboladers 40, an den ein EGR-Kanal 32 zur Rückführung eines Teils des Abgases (EGR-Gas) zur Ansaugseite angeschlossen ist. An der Verbindungsstelle zwischen dem EGR-Kanal 32 und dem Ansaugkanal 21 ist ein EGR-Ventil 33 zum Steuern der Strömungsrate des durchströmenden EGR-Gases angeordnet. Der Ansaugkanal 21 auf der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 33 hat einen Drucksensor (d.h., Ansaugkrümmer-Drucksensor) 24.
-
Eine Abgasreinigungseinrichtung 50, die eine Nachbehandlung des Abgases durchführt, ist in dem Abgaskanal 31 an der stromabwärtigen Seite der Turbine 42 angeordnet. Die Abgasreinigungseinrichtung 50 umfasst einen Oxidationskatalysator (DOC) 51 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 52, die auf deren stromabwärtiger Seite zum Sammeln von Partikeln (PM) im Abgas angeordnet sind. Ferner ist eine Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM (die nachstehend beschrieben ist) in dem Abgaskanal 31 auf der stromabwärtigen Seite der Abgasreinigungseinrichtung 50 angeordnet.
-
In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 70 eine Steuereinheit für die Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM, und das Bezugszeichen 80 kennzeichnet eine ECU (d.h., eine Maschinensteuereinheit) zum Steuern der gesamten Maschine. Die ECU 80 kann die gleiche Grundkonfiguration haben wie die allgemein bekannte ECU. Bei dieser Ausführungsform hat die ECU 80 ein Kennfeld 81 (10), das Daten über die experimentellen Ergebnisse zeigt, die durch Messen des Verhältnisses zwischen dem Luft-/Kraftstoffverhältnis der Maschine (oder der Kraftstoffeinspritzmenge und der Ansaugluftmenge) und der Wasserdampfkonzentration im Abgas erhalten wurden.
-
Während des Luftansaugvorgangs der Maschine 10 erfasst der Luftstromsensor 22 die Ansaugluftmenge, das Drosselventil 23 passt die Ansaugluftmenge an, und der Ansaugkrümmer-Drucksensor 24 erfasst den Druck. Anschließend werden alle der Erfassungssignale an die ECU 80 gesendet. In der Brennkammer 11 wird Kraftstoff durch den Injektor 12 eingespritzt und das Luft-/Kraftstoffgemisch wird verbrannt. Beim Verbrennen des Luft-/Kraftstoffgemischs erzeugtes Abgas strömt über den Abgaskrümmer 30 in den Abgaskanal 31, so dass nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe HC, Kohlenmonoxide CO, und Stickstoffmonoxide NO im Abgas einer entgiftenden Nachbehandlung durch den Oxidationskatalysator (DOC) 51 der Abgasreinigungseinrichtung 50 unterzogen werden. Gleichzeitig werden die PM im Abgas von dem DPF 52 gesammelt. Die Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM und die Steuereinheit 70 dienen zur Überwachung der PM, die den DPF 52 durchströmt haben und ausgetragen werden.
-
2 ist eine explodierte perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM zeigt. Bei diesem Beispiel umfasst die Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM einen Sammelabschnitt 61 zum Sammeln der PM und eine Heizeinrichtung 62 zum Entfernen der von dem Sammelabschnitt 61 gesammelten PM durch Erwärmen. Der Sammelabschnitt 61 hat eine Isolierplatte 611, auf der sich die PM im Abgas ansammeln und kammartige Elektroden 612, die an voneinander entfernten und einander gegenüberliegenden Positionen an der Isolierplatte 611 angeordnet sind. Ferner sind Anschlüsse 613 zur Entnahme eines elektrischen Signals von den kammartigen Elektroden 612 an der Isolierplatte 611 angeordnet. Die Heizeinrichtung 62 umfasst eine Isolierplatte 621 und einen Heizwendel 623, der mithilfe von Strom, der über die an der Isolierplatte 621 angeordneten Anschlüsse 622 zugeführt wird, Wärme erzeugt. Es gilt zu beachten, dass die Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM mit einer solchen Konfiguration allgemein bekannt ist. Daher wird von einer n Beschreibung hiervon in dieser Beschreibung abgesehen.
-
Die vorgenannte Steuereinheit 70 umfasst ein Kennfeld 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt, ein Kennfeld 72, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM zeigt, und ein Wasserdampfkonzentration basiertes Korrekturkennfeld 73. Solche Kennfelder werden durch zuvor durchgeführte Experimente erstellt. Das Kennfeld 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt, das Kennfeld 72, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM zeigt, und das Wasserdampfkonzentration basiertes Korrekturkennfeld 73 sind jeweils in den 7, 8, und 9 gezeigt.
-
Das Kennfeld 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt, ist ein Kennfeld, das Daten über das Verhältnis zwischen einem Ausgabesignal als einen von dem elektrischen Widerstandswert abhängigen Spannungswert der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM (d.h., ein Ausgabesignal als ein Spannungswert von den Anschlüssen 613 zur Entnahme eines elektrischen Signals der kammartigen Elektroden 612) und der PM-Masse des Erfassungsabschnitts zeigt.
-
Das Kennfeld 72, das das Verhältnis zwischen der Beweglichkeit der PM zeigt, ist ein Kennfeld, das die Beweglichkeit der PM zeigt, die anhand des Verhältnisses zwischen der unter Verwendung des Kennfelds 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt, berechneten PM-Masse und der PM-Emissionsmenge oder der PM-Konzentration im Abgas zeigt. Dieses Kennfeld ist experimentell, unter Verwendung der Gastemperatur und der Gasströmungsrate als Parameter, erstellt worden. Unter Verwendung der Beweglichkeit der PM und des Kennfelds 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt, wird die PM-Emissionsmenge oder die PM-Konzentration im Abgas anhand der PM-Masse basierend auf folgendem Verhältnis berechnet: die PM-Emissionsmenge im Abgas = die angesammelte PM-Masse/die Beweglichkeit der PM.
-
Das Wasserdampfkonzentration basierte Korrekturkennfeld 73 ist ein Kennfeld, das Daten über das Verhältnis zwischen der Wasserdampfkonzentration, die anhand eines Zuordnungsvorgangs mit der ECU 80 erhalten worden ist, und der Änderungsrate der Beweglichkeit der PM zeigt. Hierin wird folgendes Verhältnis verwendet: die PM-Emissionsmenge im Abgas = die angesammelte Partikelmasse / (die Beweglichkeit der PM x die Änderungsrate der Beweglichkeit der PM).
-
Die Steuereinheit 70 bestimmt die PM-Masse quantitativ anhand des Ausgabewerts der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM, unter Verwendung des Kennfelds 71 der Steuereinheit 70, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt. Zudem berechnet die Steuereinheit 70 die anhand er Verbrennungstemperatur geschätzte Partikelgröße der Partikel. Anschließend schätzt die Steuereinheit 70 die PM-Anzahl anhand der erhaltenen PM-Masse und Partikelgröße, und gibt, wenn der geschätzte Wert einen zuvor eingestellten vorbestimmten Wert überschreitet, ein Warnsignal an die ECU 80 aus. Das sich der geschätzte Wert der PM-Emissionsmenge oder der PM-Konzentration im Abgas, der nur unter Verwendung des Kennfelds 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt und des Kennfelds 72, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM zeigt, geschätzt wurde, jedoch in Abhängigkeit von der Wasserdampfkonzentration im Abgas ändert, kann nicht gesagt werden, dass die daraus erhaltene PM-Emissionsmenge oder die PM-Konzentration sowie die PM-Anzahl die Emissionsmenge oder die Konzentration der PM, die tatsächlich emittiert werden, korrekt wiedergeben. Daher wird bei der vorliegenden Erfindung ferner das Wasserdampfkonzentration basierte Korrekturkennfeld 73 verwendet, um den Wert zu korrigieren, damit sich dieser dem tatsächlichen Wert annähert. Das heißt, die Empfindlichkeit der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel wird korrigiert.
-
Nachfolgend werden das Verfahren zur Korrektur und das Funktionsprinzip hiervon beschrieben. 3 stellt den Sammelabschnitt 61 der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM schematisch dar. 4 ist ein Schaltbild der Steuereinheit 70 zur Darstellung des Funktionsprinzips. Wie in 3 gezeigt ist, beginnt, wenn PM (d.h., ein Teil der PM, der durch den DPF 52 geströmt ist) sich an dem Sammelabschnitt 61 angesammelt haben, aufgrund der PM als leitfähige Substanz, Strom zwischen den kammartigen Elektroden 612 zu fließen. Das heißt, der elektrische Widerstandswert Rpm der kammartigen Elektroden 612 hängt von den PM ab, und der elektrische Widerstandswert Rpm verringert sich daher, wenn sich PM angesammelt haben.
-
Eine Spannung Vd wird durchgängig an den kammartigen Elektroden 612 angelegt, und die Menge des durchströmenden Stroms als ein elektrisches Signal ändert sich bei einer Veränderung des elektrischen Widerstandswerts Rpm der kammartigen Elektroden 612. Dies führt zu einer Veränderung des Stromwerts I, der von der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM an die Steuereinheit 70 ausgegeben wird. Die Steuereinheit 70 hat einen Nebenschlusswiderstand Rs, und die Steuereinheit 70 gibt die Spannung Vs als das Produkt des ausgegebenen Stromwerts und des Widerstands des Nebenschlusswiderstands Rs aus. Anschließend wird die PM-Masse unter Verwendung des Kennfelds 71, das das Verhältnis der angesammelten Partikelmasse zeigt, berechnet. Zudem wird die Beweglichkeit der PM unter Verwendung des Kennfelds 72, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM anzeigt, bestimmt. Anschließend wird die Änderungsrate der Beweglichkeit der PM anhand des Wasserdampfkonzentration basierten Korrekturkennfelds 73, unter Verwendung der anhand des Kennfelds 81 ( 10), das Daten über die experimentellen Ergebnisse zeigt, die durch Messen des Verhältnisses zwischen dem Luft-/Kraftstoffverhältnis der Maschine (oder der Kraftstoffeinspritzmenge und der Ansaugluftmenge) und der Wasserdampfmenge im Abgas erhalten wurden, berechneten Wasserdampfkonzentration, bestimmt, so dass die zuvor berechnete Beweglichkeit der PM korrigiert wird. Unter Verwendung der korrigierten Beweglichkeit der PM, werden die PM-Emissionsmenge und die PM-Konzentration im Abgas anhand der durch das Kennfeld 71, das das Verhältnis der angesammelten PM-Masse zeigt, berechneten PM-Masse geschätzt. Ferner wird die Partikelanzahl, wie vorstehend beschrieben ist, unter Verwendung der anhand der Verbrennungstemperatur und dergleichen geschätzten Partikelgröße der Partikel, anhand der PM-Emissionsmenge und der Partikelgröße geschätzt.
-
5 ist ein tatsächliches Betriebsflussdiagramm des Systems zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung. Um die Menge der PM auf der stromabwärtigen Seite des DPF 52 mit der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM zu erfassen, wird zunächst eine vorbestimmte Menge der PM, die von einem On-Board-Diagnosesystem (OBD) (nicht gezeigt) übernommen wird, eingestellt (S1). Anschließend schätzt die Steuereinheit 70 die angesammelte PM-Masse anhand der Ausgangsspannung der Vorrichtung 60 zur quantitativen Bestimmung der PM unter Verwendung des Kennfelds 71, das das Verhältnis der angesammelten PM-Masse zeigt (S2). Anschließend bestimmt die Steuereinheit 70 die Beweglichkeit der PM unter Verwendung des Kennfelds 72, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM zeigt (S3).
-
Im Anschluss daran wird die Wasserdampfkonzentration anhand des Kennfelds 81 (10), das Daten über das Verhältnis zwischen dem Luft-/Kraftstoffverhältnis der Maschine der ECU 80 und der Wasserdampfkonzentration im Abgas zeigt, geschätzt. Anschließend wird die Änderungsrate der Beweglichkeit der PM anhand der geschätzten Wasserdampfkonzentration unter Verwendung des Wasserdampfkonzentration basierten Korrekturkennfelds 73 bestimmt (S4). Die Beweglichkeit der PM wird basierend auf der geschätzten Änderungsrate der Beweglichkeit der PM korrigiert (S5).
-
Im Anschluss daran wird die PM-Emissionsmenge im Abgas unter Verwendung der korrigierten Beweglichkeit der PM anhand der durch das Kennfeld 71, das das Verhältnis der angesammelten PM-Masse zeigt, geschätzten PM-Masse geschätzt (S6). Anschließend wird die PM-Anzahl, wie vorstehend beschrieben ist, anhand der PM-Emissionsmenge und der Partikelgröße unter Verwendung der anhand der Verbrennungstemperatur geschätzten Partikelgröße der Partikel geschätzt (S7).
-
Abschließend wird mithilfe der Steuereinheit 70 bestimmt, ob die angesammelte PM-Anzahl die in S1 eingestellte vorbestimmte PM-Anzahl überschreitet (S8). Wenn bei S8 „Ja“ zutrifft, gibt die Steuereinheit 70 ein Fehlerwarnsignal an die ECU 80 aus (S9).
-
Wie vorstehend beschrieben ist, wird die angesammelte Anzahl der Partikel (PM), die sich in der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel angesammelt hat, bei dieser Ausführungsform unter Verwendung der basierend auf der Wasserdampfkonzentration im Abgas korrigierten Beweglichkeit der PM geschätzt. Daher ist es möglich, einen berechneten Wert zu erhalten, der näher an dem tatsächlichen Wert liegt, als bei Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Partikel des elektrischen Widerstandstyps.
-
Obwohl die vorstehende Beschreibung einen Fall darstellt, in dem die angesammelte PM-Anzahl geschätzt wird und die geschätzte PM-Anzahl als ein Wert zur Bestimmung über ein Vorhandensein oder nicht Vorhandensein eines Fehlers verwendet wird, ist es ebenso möglich, die angesammelte PM-Masse zu schätzen und den geschätzten Wert der PM-Masse als einen Wert zur Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Fehlers zu verwenden. In einem solchen Fall werden der vorgenannte Schritt des Berechnens der Partikelgröße der PM und der Schritt des Berechnens der PM-Anzahl anhand der Partikelgröße und der Masse weggelassen.
-
6 ist ein weiteres schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Umfang einer Brennkraftmaschine mit dem System zum Schätzen der Partikelanzahl gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Hierin umfasst die Brennkammer 11 der Maschine 10 eine Vorrichtung 13 zur quantitativen Bestimmung des Drucks, und der Ansaugkrümmer-Drucksensor 24 ist hierin weggelassen worden. Ferner umfasst die Steuereinheit 70 ein Kennfeld 74, das Daten über das Verhältnis zwischen der Beweglichkeit der PM und der Wasserdampfkonzentration zeigt, die anhand des mit der Vorrichtung 13 zur quantitativen Bestimmung des Drucks erfassten Verbrennungsdrucks berechnet wurden. Die Konfiguration um die Maschine ist mit Ausnahme solcher Punkte die gleiche wie die in 1 gezeigte. Daher werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und von einer Beschreibung hiervon wird abgesehen.
-
Es ist nicht nötig darauf hinzuweisen, dass das System zum Schätzen der Partikelanzahl mit einer solchen Konfiguration die gleichen operativen Wirkungen haben kann wie ein System, das das Kennfeld 72, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM anzeigt, das ein Kennfeld ist, das Daten über das Verhältnis zwischen der Beweglichkeit der PM und der Wasserdampfkonzentration zeigt, die, wie mit Bezugnahme auf 1 beschrieben ist, anhand eines Zuordnungsvorgangs mit der ECU 80 erhalten wurden, umfasst.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Maschine (Brennkraftmaschine)
- 11
- Brennkammer
- 12
- Injektor
- 20
- Ansaugkrümmer
- 21
- Ansaugkanal
- 22
- Luftstromsensor
- 23
- Drosselventil
- 24
- Drucksensor (d.h., Ansaugkrümmer-Drucksensor)
- 30
- Abgaskrümmer
- 31
- Abgaskanal
- 32
- EGR-Kanal
- 33
- EGR-Ventil
- 40
- Turbolader
- 41
- Kompressor
- 42
- Turbine
- 50
- Abgasreinigungseinrichtung
- 51
- Oxidationskatalysator (DOC)
- 52
- DPF
- 60
- Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der PM
- 61
- Sammelabschnitt zum Sammeln der PM
- 62
- Heizeinrichtung
- 612
- Kammartige Elektrode
- 613
- Anschluss zur Entnahme eines elektrischen Signals
- 623
- Heizwendel
- 70
- Steuereinheit für die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der PM
- 71
- Kennfeld, das das Verhältnis der angesammelten PM-Masse zeigt
- 72
- Kennfeld, das das Verhältnis der Beweglichkeit der PM zeigt
- 73
- Wasserdampfkonzentration basiertes Korrekturkennfeld
- 80
- ECU
- 81
- Kennfeld, das Daten über das Verhältnis zwischen dem Luft-/Kraftstoffverhältnis und der Wasserdampfkonzentration im Abgas zeigt
