DE102016113237B4

DE102016113237B4 - Verfahren zum Bestimmen eines Integrationswerts einer Menge von Feinstaub

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Publication number: DE102016113237B4
Application number: DE102016113237.3A
Authority: DE
Inventors: Masato Katsuno; Toshihiro Sakawa; Manabu Yoshidome; Masayuki Tamura; Masahiro Yamamoto; Go Miyagawa; Takashi Araki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: JP2017096153A; DE102016113237A1; JP6481966B2

Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines Integrationswerts einer Menge von Feinstaub, welches durch eine Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem durchgeführt wird, die Steuervorrichtung beinhaltend einen Sensor (5), der derart konfiguriert ist, dass dieser in einem Abgasrohr (3) einer internen Verbrennungsmaschine (2) vorgesehen ist, die Steuervorrichtung weiter beinhaltend eine Stopperfassungseinheit (S1, S4, S21, S24, S25, 1) und eine Einfangkraftänderungseinheit (S6, S26, S27, 1, 7) sowie eine Elementtemperatursteuereinheit (S11 bis S14, 1, 7) und eine Erfassungseinheit für eine ungeeignete Temperatur (S26, 1), wobeider Sensor (5) ein Element (57) beinhaltet, welches aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, um eine Oberfläche aufzuweisen, welche mit einer Mehrzahl von Elektroden (59) ausgestattet ist, die einander gegenüberliegen,und wobei der Sensor (5) eine Heizeinheit (65) beinhaltet, die konfiguriert ist, das Element (57) zu heizenwobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:elektrostatisches Einfangen, durch den der Sensor (5), durch Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (59), um zu verursachen, dass das Element (57) Feinstaub einfängt, welcher in dem Abgas beinhaltet ist, das durch das Abgasrohr (3) fließt, undSenden, durch den Sensor (5), eines elektrischen Stroms, der zwischen den Elektroden (59) fließt, gemäß einer Menge des Feinstaubs, der durch das Element (57) eingefangen wird, oder eines Wert, welcher mit dem elektrischen Strom korreliert ist,Erfassen, durch die Stopperfassungseinheit (S1, S4, S21, S24, S25, 1), eines Stoppens der internen Verbrennungsmaschine (2), wobei das Stoppen durch ein Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wird, welches die interne Verbrennungsmaschine (2) stoppt, wenn eine vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist, während die interne Verbrennungsmaschine (2) in Betrieb ist, und die interne Verbrennungsmaschine (2) nachfolgend wieder startet, wenn eine vorbestimmte automatische Startbedingung erfüllt ist; undVerringern, durch die Einfangkraftänderungseinheit (S6, S26, S27, 1, 7), einer Einfangkraft des Elements (57) derart, dass diese geringer ist als eine Einfangkraft in einem Normalzustand, wenn und während die Stopperfassungseinheit (S1, S4, S5, S21, S24, S25, 1) das vollständige Stoppen der internen Verbrennungsmaschine (2) erfasst, das durch das Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wurde, um dadurch das Einfangen von Feinstaub, welcher in dem Sensor schwebt, durch das Element (57) des Sensors (5) zu beschränken, wobei die Einfangkraft dem Einfangen von Feinstaub durch das elektrostatische Einfangen dient;Erfassen einer Abgastemperatur um das Element (57);Ermitteln, aus einer Speichervorrichtung (11), einer Grenztemperatur einer thermophoretischen Kraft, welche eine untere Grenze für eine Elementtemperatur ist, bei welcher das Element (57) aufgrund der thermophoretischen Kraft, welche Feinstaub abstößt, unfähig wird, den Feinstaub einzufangen, entsprechend der erfassten Abgastemperatur um das Element (57), wobei eine Beziehung zwischen der Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft und der Abgastemperatur um das Element (57) in der Speichervorrichtung (11) vorgespeichert ist;Ermitteln, durch die Erfassungseinheit für eine ungeeignete Temperatur (S26, 1), einer zum Einfangen ungeeignete Temperatur, welche eine Temperatur des Elements (57) ist, die größer als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft ist,Aktivieren der Heizeinheit (65), um die Temperatur des Elements (57) bei der ermittelten Temperatur, welche zum Einfangen ungeeignet ist, beizubehalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Integrationswerts einer Menge von Feinstaub , sowie eine Steuervorrichtung, um einen Sensor zu steuern, welcher konfiguriert ist, um Feinstaub einzufangen, welcher im Abgas einer internen Verbrennungsmaschine beinhaltet ist, und um einen Wert gemäß einer Menge des eingefangenen Feinstaubs zu senden.
HINTERGRUND
Beispielsweise schlägt das Patentdokument 1 eine herkömmliche Fehlfunktionserfassungsvorrichtung für einen Filter vor, welcher Feinstaub (PM) fängt, der in einem Abgas beinhaltet ist, das von einer internen Verbrennungsmaschine ausgestoßen wird. Die Fehlfunktionserfassungsvorrichtung des Patentdokuments 1 setzt einen elektrischen Widerstandssensor ein, welcher ein Ausgangssignal gemäß einer Menge des Feinstaubs sendet, der in dem Abgas enthalten ist, um dadurch die Fehlfunktionserfassung des Filters durchzuführen. Der elektrische Widerstandssensor beinhaltet ein Element, welches in einem isolierenden Material ausgebildet ist, das eine Oberfläche aufweist, die mit einer Mehrzahl von Elektroden versehen ist, welche einander gegenüberliegen. Der elektronische Widerstandssensor legt eine Spannung zwischen den Elektroden an, um dadurch ein elektrostatisches Einfangen durchzuführen, um Feinstaub zu induzieren, das in dem Abgas beinhaltet ist, um dadurch zu verursachen, dass das Element den induzierten Feinstaub einfängt. Feinstaub beinhaltet hauptsächlich Ruß, welcher eine Leitfähigkeit aufweist. Daher, wenn das Element eine bestimmte Menge des Feinstaubs einfängt, dann wird es zwischen den Elektroden elektrisch leitfähig. Das Element leitet einen elektrischen Strom gemäß einer Menge des Feinstaubs, der mit dem Element eingefangen wurde. Der Sensor sendet einen elektrischen Strom oder sendet ein Ausgangssignal, welches mit dem elektrischen Strom korreliert ist.
In Patentdokument 1 schätzt die Vorrichtung eine Menge des Feinstaubs, der mit dem Sensor(element) bei einem Zeitpunkt eingefangen wurde, welcher gemäß einem Betriebszustand der internen Verbrennungsmaschine gewählt wurde, bei dem ein Fall vorliegt, bei dem ein Filter, welcher als Referenz für die Fehlfunktionsbestimmung verwendet wird, eingesetzt wird. Die Vorrichtung berechnet ferner einen Integrationswert der Menge des Feinstaubs, welcher bei jedem Zeitpunkt geschätzt wird. Die Vorrichtung führt ferner eine positive Bestimmung eines Filterfehlers durch, wenn ein Sensorsignal vor einem Zeitpunkt (vor einem geschätzten Zeitpunkt) ansteigt, bei welchem ein Integrationswert einen vorbestimmten Wert erreicht. Aufgrund des Betriebs des Leerlauf-Stopp-Systems (ISS) kann ein Temperaturunterschied zwischen einer Temperatur des Abgases und einer Temperatur des Elements des Sensors gegenüber einer Temperaturdifferenz schwanken bzw. variable sein, bevor der Betrieb des Leerlauf-Stopp-Systems durchgeführt wird. Folglich kann ein Zeitpunkt variieren, bei welchem das Sensorsignal ansteigt. Im Hinblick dessen korrigiert die Vorrichtung in dem Patentdokument 1 ferner den geschätzten Zeitpunkt gemäß einer Stoppzeitdauer der internen Verbrennungsmaschine, bei welchem die Maschine durch das Leerlauf-Stopp-System gestoppt ist. Die Konfiguration des Patentdokuments 1 kann es ermöglichen, eine Bestimmung der Fehlfunktion des Filters geeignet durchzuführen, indem der geschätzte Zeitpunkt korrigiert wird, obwohl der Zeitpunkt, bei dem das Sensorsignal anwächst, aufgrund des Betriebs des Leerlauf-Stopp-Systems schwankt bzw. variiert.
(Patentdokument 1)
Publizierte und ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Nummer JP 2015- 81 561 A
Es wird angemerkt, dass eine herkömmliche Vorrichtung eine Spannung zwischen den Elektroden sogar dann anlegt, wenn die interne Verbrennungsmaschine durch das Leerlauf-Stopp-System gestoppt ist. Daher kann die herkömmliche Vorrichtung Feinstaub einfangen, welcher in dem Sensor schwebt, ohne durch das Element eingefangen zu werden. Bei der herkömmlichen Konfiguration kann der Zeitpunkt, bei welchem das Sensorsignal anwächst, variieren, was in einer Verringerung der Genauigkeit der Fehlfunktionsbestimmung des Filters resultiert.
In der DE 10 2011 013 544 B4 ist ein Partikelsensor in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs derart angeordnet und ausgebildet, dass sich merklich Partikel aus dem Abgasstrom auf und/oder zwischen zumindest zwei Sensorelektroden ablagern, wenn zwischen den beiden Sensorelektroden eine Spannung anliegt, die größer ist als eine vorgegebene Grenzspannung, und sich im Wesentlichen keine Partikeln ablagern, wenn die Spannung kleiner ist als die Grenzspannung. Während einer vorgegebenen ersten Zeitdauer wird zwischen die Sensorelektroden eine vorgegebene erste Spannung angelegt, die größer ist als die Grenzspannung. Des Weiteren wird während einer zweiten vorgegebenen Zeitdauer zwischen die Sensorelektroden eine vorgegebene zweite Spannung angelegt, die kleiner ist als die Grenzspannung, und/oder der Partikelsensor wird auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, so dass sich im Wesentlichen keine Partikel aus dem Abgasstrom auf und/oder zwischen den zumindest zwei Sensorelektroden ablagern. Im Anschluss an die zweite Zeitdauer wird zwischen die Sensorelektroden eine vorgegebene dritte Spannung angelegt, die größer ist als die Grenzspannung.
In der DE 10 2007 014 761 A1 werden ein Verfahren zum Betreiben eines sammelnden Partikelsensors, bei welchem Messphasen vorgesehen sind, während denen sich die in einem Abgasstrom enthaltenen Partikel an einer Messstrecke anlagern können, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Vorgesehen sind Schutzphasen, während denen wenigstens eine Maßnahme zur Verminderung der Anlagerung von Partikeln auf der Messstrecke ergriffen wird. Die erfindungsgemäß vorgesehene Maßnahme verhindert ein Abnehmen der Empfindlichkeit des Partikelsensors über einen langen Zeitraum.
Die DE 10 2011 087 924 A1 betrifft eine Fehlererfassungsvorrichtung für einen Partikelfilter. Dabei wir eine Erfassungsvorrichtung verwendet, um einen Fehler eines Partikelfilters zu erfassen. Die Erfassungsvorrichtung umfasst einen PM-(Partikelstoffe)-Sensor, eine Zeitpunktschätzeinheit und eine Fehlerbestimmungseinheit. Der PM-Sensor ist an einer stromabwärts gelegenen Seite des Partikelfilters in einem Abgasdurchlass angeordnet. Der PM-Sensor umfasst ein Paar von Elektroden und erfasst eine Menge der PM, basierend auf einem Strom, der durch die PM, die zwischen den Elektroden abgelagert sind, fließt. Die Zeitpunktschätzeinheit schätzt einen Fehlerzustandenergetisierungszeitpunkt, an dem der PM-Sensor beginnt, energetisiert zu werden, aufgrund der PM, die zwischen dem Paar von Elektroden abgelagert sind, unter der Annahme, dass der Partikelfilter ausgefallen ist. Die Bestimmungseinheit bestimmt, dass der Partikelfilter in einem Fehlerzustand ist, wenn ein tatsächlicher Energetisierungszeitpunkt des PM-Sensors basierend auf einer Ausgabe des PM-Sensors früher ist als der geschätzte Fehlerzustandenergetisierungszustand.
Die DE 10 2010 041 947 A1 offenbart einen Partikelmessfühler und einen Partikelsensor mit dem Partikelmessfühler. Ein Partikelmessfühler, der eine Konzentration elektrisch leitender Partikel in einem zu messenden Gas erfasst, weist einen dem zu messenden Gas ausgesetzten Abfühlabschnitt, in dem ein Paar Abfühlelektroden, die einander zugewandt sind, mit einem vorbestimmten Spalt dazwischen auf einer Oberfläche einer elektrisch isolierenden, wärmebeständigen Grundplatte ausgebildet ist, und ein Heizelement auf, das den Abfühlabschnitt auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, wobei auf zumindest einem Teil eines Abschnitts mit Ausnahme des dem zu messenden Gas ausgesetzten Abfühlabschnitts eine Katalysatorschicht ausgebildet ist, die die elektrisch leitenden Partike oxidieren kann.
Die DE 10 2009 028 319 A1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei der Partikelsensor in bestimmten zeitlichen Abständen in Regenerationsphasen einer Regeneration unterworfen und dabei eine Rußbeladung am Partikelsensor entfernt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Regenerationsphasen nach Abwarten einer Sensorfreigabe durchgeführt werden, wobei die Regenerationsphase nach Erreichen einer Auslöseschwelle oder nach Erreichen einer erwarteten Auslöseschwelle auf Basis eines Modells für die Rußbeladung durchgeführt wird oder bei einem Kaltstart oder bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine der Partikelsensor mit einem darin integrierten Heizelement einer Trocknung unterzogen wird oder direkt nach einem Zeitpunkt Motor-Aus durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betrieb eines Partikelsensors zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei der Partikelsensor mit einer Motorsteuerung in Verbindung steht, die Motorsteuerung Einrichtungen zur Diagnose der Rußbeladung des Partikelsensors aufweist und in bestimmten zeitlichen Abständen von der Motorsteuerung Regenerationsphasen für den Partikelsensor vorgebbar sind.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen eines Integrationswerts einer Menge von Feinstaub vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den zugehörigen Unteransprüchen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem beinhaltend einen Sensor konfiguriert, in einem Abgasrohr einer internen Verbrennungsmaschine ausgestattet zu sein. Der Sensor beinhaltet ein Element, welches aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, um eine Oberfläche aufzuweisen, welche mit einer Mehrzahl von Elektroden ausgestattet ist, die einander gegenüberliegen. Der Sensor ist konfiguriert, ein elektrostatisches Einfangen durch das Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden durchzuführen, um zu verursachen, dass das Element Feinstaub einfängt, welcher in dem Abgas beinhaltet ist, das durch das Abgasrohr fließt. Der Sensor ist ferner konfiguriert, einen elektrischen Strom, welcher zwischen den Elektroden fließt, gemäß einer Menge des Feinstaubs zu senden, der durch das Element eingefangen wurde, oder einen Wert zu senden, welcher mit dem elektrischen Strom korreliert ist. Die Steuervorrichtung beinhaltet eine Stopp-Erfassungseinheit. Die Stopp-Erfassungseinheit ist derart konfiguriert, dass diese das Stoppen der internen Verbrennungsmaschine erfasst, wobei das Stoppen durch ein Leerlauf-Stopp-System durchgeführt wird, welches konfiguriert ist, die interne Verbrennungsmaschine zu stoppen, wenn eine vorbestimmte automatische Stoppbedingung während des Betriebs der internen Verbrennungsmaschine erfüllt ist. Die Stopp-Erfassungseinheit ist ferner derart konfiguriert, dass diese nachfolgend die interne Verbrennungsmaschine neu startet, wenn eine vorbestimmte automatische Startbedingung erfüllt ist. Die Steuervorrichtung weist ferner eine Einfangkraftänderungseinheit auf. Die Einfangkraftänderungseinheit ist derart konfiguriert, dass diese eine Einfangkraft des Elements derart verringert, dass diese geringer ist als eine Einfangkraft in einem Normalzustand, wenn die Stopp-Erfassungseinheit das Stoppen der internen Verbrennungsmaschine erfasst, was durch das Leerlauf-Stopp-System herbeigeführt wurde. Die Einfangkraft dient dem Einfangen von Feinstaub bei dem elektrostatischen Einfangen.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung deutlicher werden, welche mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung getätigt wurde. Es zeigt/es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm, welches ein Abgasreinigungssystem zeigt;
2 eine Schnittansicht, welche ein spitzes Ende eines PM-Sensors zeigt;
3 eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Elements des PM-Sensors und eine Konfiguration eines Inneren einer SCU zeigt;
4 eine Schnittansicht, welche das Element und kammartige Elektroden des PM-Sensors in einem Zustand zeigt, bei welchem eine Spannung zwischen den kammartigen Elektroden angelegt ist;
5 eine Schnittansicht, welche das Element und kammartige Elektroden des PM-Sensors in einem Zustand zeigt, bei welchem die kammartigen Elektroden fähig sind, eine Elektrizität durch den PM zu leiten, der durch das Element eingefangen wurde;
6 eine beispielhafte Ansicht eines Fehlfunktionsbestimmungsverfahrens eines DPF, bei welchem (a) ein Zeitdiagramm ein Integrationswert einer Menge eines PM an der stromabwärts gelegenen Seite des DPF zeigt, und bei welchem (b) ein Zeitdiagramm ein Ausgangssignal des PM-Sensors zeigt;
7 ein Flussdiagramm, welches einen Einfangsteuerbetrieb zeigt, der durch eine ECU gemäß einer ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
8 ein Zeitdiagramm, welches Parameter zeigt, die für den Einfangsteuerbetrieb gemäß der ersten Ausführungsform relevant sind;
9 ein Flussdiagramm, welches einen Einfangsteuerbetrieb zeigt, das durch die ECU gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
10 ein Zeitdiagramm, welches Parameter zeigt, die für die Einfangsteuerbetrieb gemäß der zweiten Ausführungsform relevant sind;
11 ein Flussdiagramm, welches einen Einfangsteuerbetrieb zeigt, der durch die ECU gemäß einer dritten Ausführungsform ausgeführt wird;
12 ein Zeitdiagramm, welches Parameter zeigt, die für den Einfangsteuerbetrieb gemäß der dritten Ausführungsform relevant sind;
13 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem eine thermophoretische Kraft als eine abstoßende Kraft um das Element des PM-Sensors wirkt;
14 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem eine thermophoretische Kraft als eine anziehende Kraft um das Element des PM-Sensors wirkt;
15 einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einem Unterschied, welcher zwischen einer Abgastemperatur in einer Abdeckung des PM-Sensors und einer Elementtemperatur herrscht, und einem Integrationswert einer Menge des PM zeigt, welcher durch ein inneres eines Abgasrohrs in einer Zeitdauer fließt, bevor ein Ausgangssignal des PM-Sensors anwächst; und
16 einen Graphen, welcher einen Beziehung zwischen der Abgastemperatur und einer Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß)
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben werden. 1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Abgasreinigungssystem, welches in 1 gezeigt ist, ist in einem Fahrzeug zum Entfernen von Feinstaub (PM) von dem Abgas ausgerüstet, welches von der Maschine 2 des Fahrzeugs ausgestoßen wird. Die Maschine 2 ist beispielsweise eine Dieselmaschine, welche mit einer Einspritzvorrichtung ausgestattet ist, die in einem Zylinder aufgenommen ist, um Kraftstoff einzuspritzen. Die Dieselmaschine ist derart konfiguriert, dass diese eine Selbstzündung des Kraftstoffs, der in den Zylinder eingespritzt wird, bewirkt, um dadurch eine Ausgangsleistung zu erzeugen, um das Fahrzeug anzutreiben.
Die Maschine 2 ist mit einem Abgasrohr 3 vorgesehen, das einen Dieselpartikelfilter (DPF) 4 aufnimmt. Der DPF 4 kann äquivalent mit einem Filter sein. Der DPF 4 ist ein Filter, welcher aus einem keramischen Material ausgebildet ist, das eine im Allgemeinen bekannte Konfiguration aufweist. Genauer gesagt ist der DPF 4 beispielsweise aus einem wärmeresistenten keramischen Material ausgebildet, wie z.B. Cordierit, und dies ist in eine Wabenstruktur, beinhaltend eine Anzahl von Zellen, ausgebildet. Jede der Zellen bildet eine Gaspassage aus, welche an einem Einlass oder einem Auslass mündet. Die Maschine 2 gibt das Abgas ab. Das Abgas fließt stromabwärts, während dieses durch den porösen Wallabschnitt des DPF 4 fließt bzw. hindurchtritt. Während das Abgas durch den porösen Wandabschnitt hindurchtritt, fängt der poröse Wandabschnitt PM ein, welcher in dem Abgas beinhaltet ist. Folglich akkumuliert sich das eingefangene PM graduell an oder in dem porösen Wandabschnitt.
Ein elektrischer Widerstands-PM-Sensor 5 ist in dem Abgasrohr 3 an der stromabwärts gelegenen Seite zu dem DPF 4 vorgesehen. Der PM-Sensor 5 dient der Erfassung einer Menge des PM, der in dem Abgas beinhaltet ist. 2 ist eine Schnittansicht, welche ein spitzes Ende des PM-Sensors 5 zeigt. Der PM-Sensor 5 ist an einem Teil des spitzen Endes in dem Abgasrohr 3 freigestellt. Genauer gesagt ist der Abschnitt des PM-Sensors 5, der in 2 gezeigt ist, in dem Abgasrohr 3 freigestellt. Der PM-Sensor 5 beinhaltet eine erste Abdeckung 51, eine zweite Abdeckung 53, und ein Element 57. Die zweite Abdeckung 53 ist im Inneren der ersten Abdeckung 51 vorgesehen. Das Element 57 ist im Inneren der zweiten Abdeckung 53 vorgesehen. Auf diese Weise weist der PM-Sensor 5 eine Konfiguration, dass das Element 57 innerhalb der Abdeckungen 51 und 53 aufgenommen ist, wobei dies eine doppelte Schicht ausbildet.
Die erste Abdeckung 51 ist in einer röhrenförmigen Form ausgebildet, wobei diese eine spitze Endoberfläche aufweist. Die erste Abdeckung 51 weist eine Lateralseite auf, welche mit einer Anzahl von Einlassaperturen 52 in der Umfangsrichtung ausgebildet ist. Die Einlassaperturen 52 dienen dem Einführen von Abgas in das Innere der ersten Abdeckung 51. Die erste Abdeckung 51 weist das spitze Ende auf, welches mit einer Gasauslassapertur 56 ausgebildet ist.
Die zweite Abdeckung 53 ist in einer röhrenförmigen Form mit einer spitzen Endoberfläche ausgebildet. Die zweite Abdeckung 53 ist in ihrem Durchmesser kleiner als die erste Abdeckung 51. Die zweite Abdeckung 53 ist im Inneren der ersten Abdeckung 51 platziert, und diese ist koaxial mit der ersten Abdeckung 51 ausgerichtet. Die zweite Abdeckung 53 weist eine Lateralseite auf, welche mit einer Anzahl von Einlassaperturen 54 in der Umfangsrichtung vorgesehen ist. Die Einlassaperturen 54 dienen dem Einführen von Abgas in das Innere der zweiten Abdeckung 53. Die Einlassaperturen 54 der zweiten Abdeckung 53 sind bei Positionen in der Axialrichtung platziert, welche zu den Positionen der Einlassaperturen 52 der ersten Abdeckung 51 in der Axialrichtung unterschiedlich sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Einlassaperturen 54 an den Positionen näher an dem Basisende in der Axialrichtung ausgebildet, als die Positionen der Einlassaperturen 52 in der Axialrichtung. Bei der vorliegenden Konfiguration wird das Abgas durch die Einlassaperturen 52 in die erste Abdeckung 51 eingesaugt. Nachfolgend ändert das Abgas einmalig dessen Flussrichtung in Richtung des Basisendes in der Axialrichtung. Nachfolgend wird das Abgas durch die Einlassaperturen 54 in die zweite Abdeckung 53 eingesaugt. Die vorliegende Konfiguration erlaubt es, zu beschränken, dass Wasserdampf bzw. Feuchtigkeit in die zweiten Abdeckung 53 eintritt, wobei dadurch das Element 57 gegenüber Feuchtigkeit geschützt wird.
Das Element 57 ist mit einer kammartigen Elektrode 59 ausgebildet. Die Einlassaperturen 54 sind an den Positionen ausgebildet, welche die gleichen sind, wie die Positionen der kammartigen Elektrode 59 in der Axialrichtung. Bei der vorliegenden Konfiguration sind die Einlassaperturen 54 fähig, Gas auf die kammartige Elektrode 59 in dem richtigen Winkel zu lenken. Es wird angemerkt, dass ein Gaseinlassabschnitt an einer Position vorgesehen sein kann, die in der Axialrichtung unterschiedlich zu der Position der kammartigen Elektrode 59 ist. In diesem Fall kann der Gaseinlassabschnitt beispielsweise in der Form eines Luftschlitzes vorgesehen sein, um Abgas in Richtung der kammartigen Elektrode 59 zu leiten. Bei der vorliegenden Schlitzform kann der Gaseinlassabschnitt Abgas in Richtung der kammartigen Elektrode 59 in einer schrägen Richtung ablenken. Die zweite Abdeckung 53 weist eine spitze Endoberfläche auf, welche mit einer Gasauslassapertur 55 ausgebildet ist. Die Gasauslassaperturen 55 und 56 sind koaxial zueinander ausgerichtet. Das Abgas, welches in die zweite Abdeckung 53 eingesaugt wird, wird durch die Gasauslassaperturen 55 und 56 zu dem Äußeren der Abdeckungen 51 und 53 abgegeben.
Das Element 57 ist in einer Plattenform ausgebildet, und dieses ist im Inneren der zweiten Abdeckung 53 aufgenommen. Das Element 57 ist an einer Position platziert, welche im Wesentlichen mit einer Mittenachse der Abdeckung 53 zusammenfällt. Das Element 57 weist eine Plattenoberfläche auf, die in Richtung der Lateralseite der Abdeckung 53 ausgerichtet ist. Das Element 57 weist eine Konfiguration auf, die durch das Laminieren einer Mehrzahl von isolierten Platinen ausgebildet wird. Die isolierten Platinen werden aus einem isolierenden Material, wie z.B. einem Keramikmaterial ausgebildet. Genauer gesagt, wie in 3 gezeigt, beinhaltet das Element 57 eine erste Isolationsschaltkreisplatine 58 und eine zweite Isolationsschaltkreisplatine 64. Die erste Isolationsschaltkreisplatine 58 weist eine Oberfläche auf, welche mit einer kammartigen Elektrode 59 ausgestattet ist. Die kammartige Elektrode 59 ist beispielsweise aus Platin ausgebildet. Die kammartige Elektrode 59 ist mit einer Mehrzahl von Elektroden 60 und 61 konfiguriert, welche parallel platziert sind, und welche voneinander beabstandet angeordnet sind, um eine kammartige Form auszubilden. Die Elektroden 60 und 61 sind mit einer positiven Anschlussseite und einer negativen Anschlussseite eines Gleichspannungsabschnittes über Elektrodenführungsabschnitte 62 und 63 verbunden. Der Gleichspannungsabschnitt (DC-Spannungsabschnitt) ist mit einem Erfassungsschaltkreis 71 vorgesehen. Zusätzlich sind die Elektroden 60, welche über den Elektrodenführungsabschnitt 62 mit der positiven Anschlussseite verbunden sind, und die Elektroden 61, welche durch den Elektrodenführungsabschnitt 63 mit der negativen Anschlussseite verbunden sind, abwechselnd miteinander angeordnet, um eine gestaffelte Konfiguration auszubilden. Das heißt, dass die Elektrode 60 an der positiven Anschlussseite und die Elektrode 61 an der negativen Anschlussseite derart angeordnet sind, das diese einander gegenüberliegen. Die Elektroden 60 und 61 befinden sich in einem konstanten Abstand zueinander an irgendwelchen Positionen.
Die zweite Isolationsschaltkreisplatine 64 ist an einer Oberfläche der ersten Isolationsschaltkreisplatine 58 laminiert, auf welcher die kammartige Elektrode 59 nicht ausgebildet ist. Die zweite Isolationsschaltkreisplatine 64 weist eine Oberfläche und ein Inneres auf, wobei an bzw. in zumindest einem davon eine Heizvorrichtung bzw. ein Heizer 65 vorgesehen ist. Die Heizvorrichtung 65 dient als ein Heizabschnitt, um die erste Isolationsschaltkreisplatine 58 aufzuheizen, damit der PM verbrannt und entfernt wird, welcher zwischen den kammartigen Elektroden 59 derart eingefangen ist, dass dieser an den kammartigen Elektroden 59 anhaftet. Die Heizvorrichtung 65 ist beispielsweise aus einem elektrischen Heizdraht ausgebildet, welcher aus einem Material ausgebildet ist, wie z.B. Platin (Pt). Die Heizvorrichtung 65 ist mit einer elektrischen Leistungsversorgung für die Heizvorrichtung 72 über einen Heizerführungsabschnitt 66 verbunden. Die elektrische Leistungsquelle für den Heizer 72 ist in einer SCU 7 vorgesehen. Die Heizvorrichtung 65 nimmt elektrische Leistung auf, die von der elektrischen Leistungsquelle für den Heizer 72 zugeführt wird, wobei dies Wärme bzw. Hitze erzeugt.
Nachstehend wird eine Konfiguration des PM-Sensors 5 beschrieben werden um PM zu erfassen. So wie dies in 4 gezeigt ist, wenn da der PM erfasst wird, legt der PM-Sensor 5 eine vorbestimmte Gleichspannung zwischen den kammartigen Elektroden 59 an. Die vorbestimmte Gleichspannung ist beispielsweise 35 Volt. Das Anlegen der Gleichspannung bewirkt ein elektrisches Feld zwischen den kammartigen Elektroden 59, wobei dadurch PM, welcher um die kammartige Elektrode 59 schwebt, anzuziehen, indem das elektrische Feld verwendet wird. Auf diese Weise wird der angezogene PM dazu geführt, dass dieser an der Oberfläche des Elements 57 anhaftet, auf welcher die Elektrode 59 der ersten Isolationsschaltkreisplatine 58 ausgebildet ist, wobei dadurch der PM mit dem Element 57 eingefangen wird. Bei der nachstehenden Beschreibung wird das Einfangen bzw. der Einfangbetrieb für den PM mit dem Element 57 durch das Anlegen einer Spannung zwischen den kammartigen Elektroden 59 als ein elektrostatisches Einfangen bezeichnet werden. Es wird angemerkt, dass der PM-Sensor 5 die Konfiguration aufweist, um Gas auf die kammartigen Elektroden 59 in einem im Wesentlichen rechten Winkel zu lenken. Daher verwendet die vorliegende Konfiguration die Inertialkraft des PM, welche sich entlang eines Gasflusses, der in die zweite Abdeckung 53 eingesaugt wird, bewegt, wobei es damit dem Element 57 möglich wird, den PM einzufangen. Der Einfangbetrieb des PM durch das Verwenden von Inertialkräften wird als ein Inertialfangen bezeichnet werden. Das heißt, dass der PM-Sensor 5 dazu führt, dass das Element 57 den PM mit dem elektrostatischen Einfangen und mit dem Inertialeinfangen einfängt.
Der PM-Sensor 5 verwendet eine Widerstandsänderung zwischen den kammartigen Elektroden 59 gemäß einer Menge des PM, welcher durch das Element 57 eingefangen wird, wobei dadurch ein Ausgangssignal entsprechend der Menge des PM gesendet wird, welcher durch das Element 57 eingefangen wurde. Das heißt, dass der PM-Sensor 5 ein Ausgangssignal sendet, welches eine Menge des PM repräsentiert, wobei dies dem Widerstand zwischen den Elektroden 59 entspricht. Genauer gesagt, wenn die PM-Einfangmenge des Elements 57 klein ist, dann sendet der PM-Sensor 5 im Wesentlichen kein Sensorsignal. Genauer formuliert sendet der PM-Sensor 5 ein Ausgangssignal, welches kleiner ist als ein Schwellwert, bis zu welchem bestimmt wird, dass das Ausgangssignal gestiegen ist. Eine Rußkomponente, die in dem PM beinhaltet ist, beinhaltet Kohlenstoffpartikel und diese weisen eine Leitfähigkeit auf. Daher, so wie dies in 5 gezeigt ist, wenn die PM-Einfangmenge größer oder gleich einer vorbestimmten Menge wird, dann wird es effektiv zwischen den Elektroden 59 leitfähig. Deshalb wird das Sensorsignal derart erhöht, dass ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches größer als oder gleich der Schwellwert ist. Nachdem das Sensorsignal erhöht wurde, so wie sich eine Menge (PM-Einfangmenge) des eingefangenen PM erhöht, wird der Widerstand zwischen den Elektroden 59 geringer. Daher erhöht sich der elektrische Strom, welcher zwischen den Elektroden 59 fließt, und das Sensorsignal wächst an.
Auf diese Weise sendet der PM -Sensor 5 einen elektrischen Strom, welcher zwischen den Elektroden 59 fließt, wenn die Elektroden 59 mit einer Spannung dazwischen beaufschlagt werden. Alternativ sendet der PM-Sensor 5 einen Widerstandswert oder einen Spannungswert, welcher mit dem elektrischen Strom korreliert ist. Das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 ist mit einer Menge des eingefangenen PM des Elements 57 korreliert. Das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 ist ferner mit einer Menge des PM korreliert, das in dem Abgas beinhaltet ist, welches an der stromabwärts gelegenen Seite zu dem DPF 4 fließt.
Wiederum Bezug nehmend auf 1 ist der PM-Sensor 5 mit einer Sensorsteuereinheit (SCU) 7 verbunden. So wie dies in 3 gezeigt ist, beinhaltet die SCU 7 den Erfassungsschaltkreis 71 und die elektrische Leistungsquelle für die Heizvorrichtung 72. Der Erfassungsschaltkreis 71 beinhaltet eine Gleichspannungseinheit und eine Erfassungseinheit. Die Gleichspannungseinheit legt eine Gleichspannung zwischen den Elektroden 59 an. Die Erfassungseinheit erfasst einen elektrischen Strom, welcher zwischen den Elektroden 59 fließt, und dies beim Anlegen der Gleichspannung, oder diese erfasst einen Wert, der mit dem elektrischen Strom korreliert ist.
Die elektrische Heizvorrichtung 72 für die Heizvorrichtung führt Elektrizität zu der Heizvorrichtung 65 durch den Heizerführungsabschnitt 66 zu. Die elektrische Leistungsquelle 72 für die Heizvorrichtung steuert eine Menge der Elektrizität, die zu der Heizvorrichtung 65 zugeführt wird, und diese steuert eine Zeitdauer, in welcher die Heizvorrichtung 65 erregt ist, wenn die Heizvorrichtung 65 aktiviert ist. Die elektrische Leistungsquelle für die Heizvorrichtung 72 ist mit einer Temperaturerfassungseinheit 73 zum Erfassen einer Temperatur der Heizvorrichtung 65 vorgesehen, d.h., zum Erfassen einer Temperatur des Elements 57. Nachstehend wird ein Betrieb der Temperaturerfassungseinheit 73 näher beschrieben, um die Temperatur zu erfassen. So wie eine Temperatur der Heizvorrichtung 65 höher wird, das heißt, so wie die Temperatur des Elements 57 größer wird, wird der Widerstand (Heizerwiderstand) des elektrischen Heizdrahts der Heizvorrichtung 65 größer. Die Heizvorrichtung 65 leitet einen elektrischen Strom, welcher dem Widerstand der Heizvorrichtung entspricht, und dies gemäß einem Elektrizitätszuführungssignal, das zu der Heizvorrichtung 65 gesendet wird. Die Temperaturerfassungseinheit 73 beinhaltet beispielsweise einen Shunt zum Erfassen eines elektrischen Stroms, welcher dem Heizerwiderstand entspricht. Die Temperaturerfassungseinheit 73 weist einen Schaltkreis auf, um eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Shunts als einen Wert zu erfassen, welcher mit der Temperatur des Elements 57 korreliert ist. Die SCU 7 beinhaltet einen Speicher, welcher Beziehungsdaten hierfür speichert. Die Beziehungsdaten repräsentieren eine Beziehung zwischen dem Erfassungssignal der Temperaturerfassungseinheit 73 und der Temperatur des Elements 57. Das Erfassungssignal der Temperaturerfassungseinheit 73 ist die erfasste Spannung, die an dem Shunt anliegt. Die SCU 7 verursacht, dass die elektrische Leistungsquelle für die Heizvorrichtung 72 Elektrizität zu dem Heizer 65 gemäß dem Erfassungssignal der Temperaturerfassungseinheit 73 und gemäß den Beziehungsdaten solchermaßen zuführt, dass die Temperatur des Elements 57 eine Solltemperatur wird. Beispielsweise, wenn eine Regeneration des PM-Sensors 5 implementiert ist, dann steuert die SCU 7 die Elektrizität, die zu der Heizvorrichtung 65 zugeführt wird, solchermaßen, dass die Temperatur des Elements 57 eine Temperatur wird, bei welcher alle Komponenten des PM, wie z.B. Ruß, SOF, und dergleichen, verbrannt und entfernt werden. Genauer gesagt wird die Temperatur des Elements 57 auf eine Temperatur gesteuert, welche größer oder gleich als beispielsweise 600° C ist, wie z.B. 800° C.
Die SCU 7 ist mit einer ECU 1 über eine Kommunikationsleitung, wie z.B. ein Controller Area Network (CAN), verbunden, um eine bidirektionale Kommunikation zu erlauben. Die ECU 1 wird später im Detail beschrieben werden.
Zusätzlich zu dem PM-Sensor 5 ist das Abgasreinigungssystem mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, wie z.B. einem Sensor zum Betreiben der Maschine 2 und/oder einem Sensor zum Reinigen des Abgases. Genauer gesagt ist das Abgasreinigungssystem beispielsweise mit einem Abgastemperatursensor 81, einem Drehzahlsensor 82, einem Gaspedalsensor 83 und/oder dergleichen vorgesehen. Der Abgastemperatursensor 81 erfasst die Temperatur des Abgases. Der Drehzahlsensor 82 erfasst eine Drehzahl der Maschine 2. Der Gaspedalsensor 83 erfasst die Manipulation (die Kraft des Drückens) eines Gaspedals, um einen Drehmoment zu übertragen, welches durch einen Fahrer des Fahrzeugs angefragt wird, und dies wird zu einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs übertragen. Der Abgastemperatursensor 81 ist beispielsweise an einer Position zwischen dem DPF 4 des Abgasrohrs 3 und dem PM-Sensor 5 vorgesehen. Die Sensoren 81 bis 83 sind derart konfiguriert, dass diese Erfassungssignale an die ECU 1 senden.
Das Abgasreinigungssystem beinhaltet die elektronische Steuereinheit (ECU) 1, welche die gesamte Steuerung des Abgasreinigungssystems managt. Die ECU 1 weist eine Konfiguration eines üblichen Computers beinhaltend eine CPU (nicht näher dargestellt), einen Speicher 11 und/oder dergleichen, auf. Die CPU führt verschiedene Berechnungen durch. Der Speicher 11 ist beispielsweise ein ROM und/oder RAM zum Speichem von verschiedenen Informationen. Die ECU 1 erfasst beispielsweise einen Betriebszustand der Maschine 2 basierend auf Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren und berechnet optimale Manipulierungswerte wie z.B. eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Einspritzzeitpunkt, einen Einspritzdruck, und/oder dergleichen, und dies wird gemäß dem Betriebszustand berechnet. Auf diese Weise steuert die ECU 1 einen Kraftstoffeinspritzbetrieb für die Maschine 2.
Zusätzlich führt die ECU 1 ein Leerlaufstoppsystem (als ISS bezeichnet) aus, um einen automatischen Stopp und einen Neustart der Maschine 2 durchzuführen, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Die ECU 1 führt dass ISS ohne EIN/AUS-Betrieb der Maschine 2 durch einen Fahrer des Fahrzeugs aus. Genauer gesagt führt die ECU 1 das ISS wie folgt aus. Die ECU 1 stoppt die Maschine 2 automatisch, wenn eine vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist. Die vorbestimmte automatische Stoppbedingung ist erfüllt, wenn das Fahrzeug beispielsweise stoppt, um an einer Ampel zu warten. Nachfolgend startet die ECU 1 die Maschine 2 neu, wenn eine vorbestimmte automatische Startbedingung erfüllt ist. Die vorbestimmte automatische Startbedingung ist erfüllt, wenn das Fahrzeug damit beginnt, sich zu bewegen. Die automatische Stoppbedingung kann erfüllt sein, wenn beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs Null ist, und wenn die Drehzahl der Maschine eine Leerlaufdrehzahl wird. Die automatische Startbedingung ist erfüllt, wenn beispielsweise das Eindrücken des Gaspedals freigegeben ist.
Die ECU 1 empfängt ferner ein Ausgangssignal des PM-Sensors 5 von der SCU 7 und führt eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung durch, um eine Fehlfunktionsbestimmung des DPF 4 gemäß dem Ausgangssignal durchzuführen. Beispielsweise führt die ECU 1 eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung nachfolgend zu einem Start der Maschine 2 durch, nachdem eine positive Bestimmung bei einer Trocknungszustandsbestimmung durchgeführt wurde, und nachdem eine Sensorregeneration umgesetzt ist. Genauer gesagt wird die positive Bestimmung in bzw. bei der Trocknungszustandsbestimmung durchgeführt, wenn das Innere des Abgasrohrs 3 solcherart getrocknet ist, dass der PM-Sensor 5, insbesondere das Element 57, nicht gegenüber Wasser freigestellt ist. Die Sensorregeneration wird implementiert, indem die Heizvorrichtung 65 derart bestromt wird, dass diese den PM verbrennt und entfernt, welcher an dem Element 57 eingefangen ist. Genauer gesagt wird bei der Trocknungszustandsbestimmung beispielsweise eine Bestimmung durchgeführt, ob eine Temperatur des Abgases, welche mit dem Abgastemperatursensor 81 erfasst wird, größer als oder gleich ein vorbestimmter Wert ist. Die vorbestimmte Temperatur ist beispielsweise 100° C, bei welcher kondensiertes Wasser verdampft und entfernt wird.
Bei der Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung sendet die ECU 1 zuerst eine Anweisung an die SCU 7, um eine Spannung zwischen die kammartigen Elektroden 59 anzulegen, um damit das elektrostatische Einfangen zu beginnen. Gleichzeitig schätzt die ECU 1 eine Menge des PM ab, wobei das PM durch den DPF 4 hindurchtritt, und dies bei einem Zeitpunkt in einem Fall, bei welchem der DPF 4 ein nicht funktionierender Referenz-DPF ist, welcher als eine Referenz bei der Bestimmung der Fehlfunktion verwendet wird. Zusätzlich, so wie dies in (a) 6 gezeigt ist, startet die ECU 1 eine Integration der Menge des PM bei jedem Zeitpunkt, bei welchem die Abschätzung getätigt wird. Der fehlfunktionierende Referenz-DPF ist ein nicht funktionierender DPF, welcher bei seiner Funktion stark verschlechtert ist, PM einzufangen. Genauer gesagt tritt bei dem fehlfunktionierenden Referenz-DPF PM in einer Menge hindurch, welche äquivalent oder größer als ein Regulierungswert für eine Fehlfunktionsdiagnose der Vorrichtung selbst ist (OBD: On-Board-Diagnose).
Ein Verfahren zum Bestimmen des Integrationswerts einer Menge des PM ist nachstehend näher dargelegt. Das Verfahren wird durch das Schätzen einer Menge des PM durchgeführt, der von der Maschine 2 bei jedem Zeitpunkt gemäß einem Betriebszustand der Maschine 2 ausgestoßen wird, wie z.B. bei einer Umdrehung der Maschine 2, bei einer Last der Maschine 2, welche mit einer Kraftstoffeinspritzmenge korreliert ist, und/oder dergleichen. In anderen Worten wird das Verfahren durch das Abschätzen einer Menge (PM-Einflussmenge) des PM bei jedem Zeitpunkt durchgeführt, wenn das PM in den fehlfunktionierenden Referenz-DPF hineinfließt. Beispielsweise speichert die Speichervorrichtung 11 vorab eine Speicherabbildung, welche eine PM-Einflussmenge pro Zeiteinheit relativ zu einem Betriebszustand der Maschine 2 speichert, wie z.B. eine Drehzahl der Maschine 2, die Last der Maschine 2 und/oder dergleichen. Nachfolgend kann eine PM-Einflussmenge, welche dem vorliegenden Betriebszustand der Maschine 2 entspricht, aus der Speicherabbildung ausgelesen werden. Die Maschinendrehzahl ist mit dem Drehzahlsensor 82 erfassbar. Die Maschinenlast kann durch einen Befehlswert der Kraftstoffeinspritzmenge her abgeleitet werden, wobei dies durch die ECU 1 gemäß dem Erfassungswert der Maschinendrehzahl und gemäß dem Erfassungswert des Gaspedalsensors 83 eingestellt ist.
Ferner wird eine PM-Einfangrate des fehlfunktionierenden Referenz-DPF abgeschätzt. Beispielsweise wird ein vorbestimmter Wert α als die PM-Einfangrate des fehlfunktionierenden Referenz-DPF verwendet. Die PM-Einfangrate eines DPF kann in Abhängigkeit dessen variieren, welche Menge des PM vorliegt (eine PM-Anlagerungsmenge), um welche PM auf bzw. in dem DPF abgelagert wird, und in Abhängigkeit zu einer Abgasflussmenge. Im Hinblick dessen kann die PM-Einfangrate α entsprechend der PM-Einlagerungsmenge und einer Abgasflussmenge korrigiert werden. Die PM-Ablagerungsmenge kann gemäß beispielsweise einem Differentialdruck zwischen der stromaufwärts gelegenen Seite des DPF 4 und einer stromabwärts gelegenen Seite des DPF 4 abgeschätzt werden. Die Abgasflussmenge kann beispielsweise gemäß einer Einlassluftmenge abgeschätzt werden, welche mit einem Luftflussmessgerät erfasst wird.
Eine Menge des PM (PM-Ausflussmenge) f, um welche der PM aus fehlfunktionierenden Referenz-DPF bei jedem Zeitpunkt herausfließt, wird entsprechend der abgeschätzten PM-Einflussmenge und der abgeschätzten PM-Einfangrate des fehlfunktionierenden Referenz-DPF erhalten. Ein PM-Mengenintegrationswert F1 an der stromabwärts gelegenen Seite des DPF wird durch das Integrieren der PM-Ausflussmenge f berechnet, welche bei jedem Zeitpunkt erhalten wird, und dies für eine verstrichene Zeit vom Beginn der elektrostatischen Einfangtätigkeit.
Es wird angemerkt, dass anstelle des PM-Mengenintegrationswerts F1, um welchen PM durch das Abgasrohr 3 fließt, ein PM-Mengenintegrationswert F2 abgeschätzt werden kann, um welchen PM mit dem Element 57 eingefangen wird. In diesem Fall wird beispielsweise der PM-Mengenintegrationswert F2 durch das Abschätzen des PM-Mengenintegrationswerts F2 berechnet, und nachfolgend durch das Multiplizieren des PM-Mengenintegrationswerts F1 durch eine vorbestimmte Einfangrate, welche eine PM-Einfangrate des Elements 57 ist, und welche niedriger als 1 ist. Diese Einfangrate kann ein bestimmter Festwert sein, und dies unabhängig zu verschiedenen Zuständen, wie z.B. einer Abgasflussmenge, einer Luftüberschussrate λ, einer Temperatur des Abgases, einer Temperatur des Elements 57 und/oder dergleichen. Diese Einfangrate kann gemäß zumindest einem der nachfolgend beschriebenen Zuständet bestimmt werden. Beispielsweise, so wie sich die Abgasflussmenge erhöht, tritt das PM nur schwer in das Innere der Abdeckungen 51 und 53 ein. Konsequenterweise wird es schwierig, dass das PM, welches in das Innere der Abdeckungen 51 und 53 eintritt, mit dem Element 57 eingefangen wird. Zusätzlich, obwohl das PM eingefangen wird, tendiert das eingefangene PM dahin, von dem Element 57 entfernt zu werden. Im Hinblick dessen wird beispielsweise die Einfangrate geringer angesetzt, so wie sich die Abgasflussmenge erhöht.
So wie dies in 6 gezeigt ist, erreicht bei einem Zeitpunkt t0 der geschätzte PM-Mengenintegrationswert F1, um welchen PM durch das Abgasrohr 3 fließt, oder der PM-Mengenintegrationswert F2, um welchen PM durch das Element 57 eingefangen wird, einen vorbestimmten Wert. In 6 ist bei dem Zeitpunkt t0, bei einem Fall, bei dem das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 schon angewachsen ist, bestimmt, dass der DPF 4 fehlfunktioniert. In anderen Worten, so wie dies durch eine Linie 101 in (b) der 6 gezeigt ist, bei einem Fall, bei dem das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 größer oder gleich einem vorbestimmten Erfassungsschwellwert ist, wird bestimmt, dass der DPF 4 nicht bez. fehlfunktioniert. Im Gegensatz dazu, bei dem Zeitpunkt t0, bei einem Fall, bei dem das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 nicht schon angewachsen ist, wird bestimmt, dass der DPF 4 sich normal verhält. In anderen Worten, so wie durch eine Linie 102 in (b) der 6 gezeigt, bei einem Fall, bei dem das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 geringer als der vorbestimmte Erfassungsschwellwert ist, wird bestimmt, dass der DPF 4 normal funktioniert.
Beispielsweise wird der vorbestimmte Wert zum Bestimmen des Zeitpunkts t0 auf einen Wert eingestellt, welcher einer PM-Einfangmenge entspricht, die eine elektrische Leitung bzw. eine elektrische Leitfähigkeit zwischen den kammartigen Elektroden 59 ermöglicht. Eine Linie 103 in (b) der 6 zeigt ein abgeschätztes Ausgangssignal des PM-Sensors 5. Ein abgeschätztes Ausgangssignal wird von dem PM-Mengenintegrationswert in (a) der 6 umgewandelt. Bei dem Zeitpunkt t0 ist das abgeschätzte Ausgangssignal des PM-Sensors 5 an. In diesem Fall, bei einem Fall, bei dem das tatsächliche Ausgangssignal anwächst, bevor der Zeitpunkt t0 erreicht ist, dann wird bestimmt, dass der DPF fehlfunktioniert. Alternativ, bei einem Fall, bei dem das tatsächliche Ausgangssignal anwächst, nachdem der Zeitpunkt t0 erreicht ist, dann wird bestimmt, dass der DPF normal ist.
Die ECU 1 führt den Fangsteuerbetrieb durch, um das elektrostatische Fangen zu steuern, und um zu steuern, ob eine Abschätzung des PM-Mengenintegrationswerts stattfindet. Das elektrostatische Einfangen wird durchgeführt, um einen Zustand für das Fehlfunktionsbestimmungsverarbeiten des DPF 4 zu erzeugen. Die Abschätzung wird für den PM-Mengenintegrationswert an der stromabwärts gelegenen Seite des DPF oder für den PM-Integrationswert, um welchen PM durch das Element 57 eingefangen wird, in einem Fall getätigt, bei dem der DPF 4 ein fehlfunktionierender Referenz-DPF ist. 7 ist ein Flussdiagramm, welches den Fangsteuerbetrieb zeigt. Beispielsweise wird das Verarbeiten der 7 simultan mit einem normalen Start der Maschine 2 gestartet, welcher verursacht wird, indem der Zündschalter aktiviert wird. Beispielsweise wird das Verarbeiten der 7 wiederholt beim vorbestimmten Zyklus durchgeführt. 8 ist ein Zeitdiagramm, welches verschiedene Parameter zeigt, die für den Einfangsteuerbetrieb relevant sind. Genauer gesagt beinhaltet 8(a), (b), (c), (d), (f), (g) und 8(h) von oben nach unten. In 8 zeigt (a) die Existenz (an oder aus) einer Maschinenstoppanfrage von dem ISS, (b) zeigt die Drehzahl der Maschine 2, und (c) zeigt ein Maschinenstillstandsbestimmungsflag, das die Existenz des Stoppens der Maschine 2 anzeigt. In 8 zeigt (d) eine erfasste Spannung, die zwischen den Elektroden 59 angelegt ist, (e) zeigt den Betrieb oder das Stoppen der Heizvorrichtung 65, und (f) zeigt eine Temperatur des Elements 57 und eine Temperatur (Abgastemperatur) des Abgases. In 8 zeigt (g) eine PM-Abgabemenge, um welche PM pro Zeiteinheit von der Maschine 2 abgegeben wird. In 8 zeigt (h) den geschätzten PM-Mengenintegrationswert an der stromabwärts gelegenen Seite des DPF oder den abgeschätzten PM-Mengenintegrationswert, um welchen PM durch das Element 57 eingefangen wird, in einem Fall, bei dem der DPF 4 der fehlfunktionierende Referenz-DPF ist.
Das Verarbeiten der 7 wird mit Bezug auf 8 näher beschrieben werden. Beim Start der Verarbeitung der 7 bestimmt die ECU 1, ob die Stoppanfrage für die Maschine 2 von dem ISS existiert oder nicht (S1). Genauer gesagt existiert die Stoppanfrage der Maschine 2 von dem ISS in dem Fall, bei dem die vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist, während die Maschine 2 in Betrieb ist. Beispielsweise ist die vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, und wenn die Maschinendrehzahl die Leerlaufdrehzahl ist. Wenn die vorbestimmte automatischer Stoppbedingung nicht erfüllt ist, während die Maschine 2 in Betrieb ist, oder wenn die automatische Startbedingung erfüllt ist, während die Maschine 2 durch das ISS gestoppt ist, dann wird bestimmt, dass die Stoppanfrage der Maschine 2 von dem ISS nicht existiert. Die automatische Startbedingung ist beispielsweise diejenige, ob das Drücken des Gaspedals freigegeben wird.
So wie dies durch A in (a) der 8 gezeigt ist, wenn die Stoppanfrage der Maschine 2 von dem ISS existiert, dann wird die Kraftstoffeinspritzung von der Einspritzvorrichtung in den Zylinder der Maschine 2 gestoppt (S2). In Reaktion auf diesen Betrieb, so wie dies in (b) der 8 gezeigt ist, verringert sich die Maschinendrehzahl von der Leerlaufdrehzahl (750 upm). Letztendlich stoppt die Maschinenumdrehung (0 upm).
Nachfolgend wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahl, welche mit dem Drehzahlsensor 82 erfasst wird, 0 upm ist, oder ob die Maschinenumdrehung größer als 0 upm ist. Wenn die Maschinendrehzahl größer als 0 upm ist, dann wird das Maschinenstillstandsbestimmungsflag, welches die Existenz des Stoppens der Maschine 2 anzeigt, in einen Auszustand geändert, welcher anzeigt, dass die Maschine 2 nicht gestoppt ist (S8). Nachfolgend wird ein Befehl zu SCU 7 gesendet, um die Einfangspannung einzustellen, welche zwischen die kammartigen Elektroden 59 angelegt wird, und dies auf einen Wert in einem Normalzustand (S9). Der vorliegende Wert ist beispielsweise 35 V. Nachfolgend wird eine PM-Mengenintegration ausgeführt, um den PM-Mengenintegrationswert an der stromabwärts gelegenen Seite des DPF in einem Zustand zu berechnen, bei dem der DPF 4 der fehlfunktionierende Referenz-DPF ist (S10). Alternativ wird eine PM-Mengenintegration ausgeführt, um den PM-Mengenintegrationswert zu berechnen, welcher durch das Element 57 eingefangen wurde, und dies in einem Zustand, bei dem der DPF 4 der fehlfunktionierende Referenz-DPF ist (S10). Auf diese Weise, so wie dies ebenso in 8 gezeigt ist, sogar nachdem die Stoppanfrage der Maschine 2 von dem ISS existiert, werden das elektrostatische Einfangen und die PM-Mengenintegration wie gewöhnlich ausgeführt, bis die Maschine 2 vollständig stoppt. Nach dem Ausführen von S 10 wird die Verarbeitung der 10 beendet.
Wenn die Maschinendrehzahl bei S4 0 upm ist, so wie dies durch B in (c) der 8 gezeigt ist, dann wird das Maschinenstillstandsbestimmungsflag in den AN-Zustand umgeschaltet, welcher zeigt, dass die Maschine 2 gestoppt ist (S5). Nachfolgend, so wie dies in (d) der 8 gezeigt ist, wird eine Anweisung zu der SCU 7 gesendet, um die Einfangspannung, die zwischen dem kammartigen Elektroden 59 angelegt wird, auf 0 Veinzustellen, wobei dadurch das Anlegen der Spannung zwischen den kammartigen Elektroden 59 zu beenden (S6). Zusätzlich, so wie dies in (h) in 8 gezeigt ist, wird die PM-Mengenintegration ebenso beendet (S7). Die PM-Mengenintegration wird bei S7 beendet. Auf diese Weise wird der PM-Mengenintegrationswert auf einem Wert gehalten, bevor die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Auf diese Weise wird das Verarbeiten der 10 beendet.
Im Gegensatz dazu, wenn die Maschinenstillstandsanfrage von dem ISS bei S1 nicht existiert, dann wird eine Kraftstoffeinspritzsteuerung der Maschine 2 durchgeführt (S3). Das heißt, wenn die Maschinenstillstandsanfrage von dem ISS nicht existiert, während die Maschine 2 in Betrieb ist, dann wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung fortgeführt, so wie diese vorliegt. So wie dies durch C in (a) der 8 gezeigt ist, wenn die Maschinenstillstandsanfrage von dem ISS freigegeben ist, während die Maschine 2 durch das ISS gestoppt ist, dann wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung fortgeführt. Auf diese Weise, so wie dies in (b) der 8 gezeigt ist, erhöht sich die Maschinendrehzahl von 0 upm letztlich auf die Leerlaufdrehzahl (750 upm).
Danach wird die Maschinendrehzahl bestimmt (S4). Wenn die Maschinenumdrehung größer als 0 upm ist, dann wird das Maschinenstillstandsbestimmungsflag ausgeschaltet (S8). Nachfolgend werden das elektrostatische Einfangen und die PM-Mengenintegration wie gewöhnlich ausgeführt (S9, S10). So wie dies durch C in (a) der 8 gezeigt ist, wird eine Maschinenstoppanfrage durch das ISS unterbrochen, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. So wie dies durch D in (c) der 8 gezeigt ist, ist das Maschinenstillstandsbestimmungsflag aus. Wenn sowohl die Bedingung C als auch die Bedingung D erfüllt sind, werden das elektrostatische Einfangen und die PM-Mengenintegration fortgeführt. Die PM-Mengenintegration wird von dem Wert her fortgeführt, bevor die Maschine durch das ISS gestoppt ist.
Es wird angemerkt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform, so wie dies in (e) der 8 gezeigt ist, die Heizvorrichtung 65 gestoppt ist, wenn die Maschine 2 durch das ISS gestoppt ist. Daher, so wie dies in (f) der 8 gezeigt ist, in dem Zustand, bei dem die Maschine durch das ISS gestoppt ist, verringern sich die Abgastemperatur und die Temperatur des Elements 57 graduell. Danach, wenn die Maschine 2 neu gestartet wird, erhöhen sich die Abgastemperatur und die Temperatur des Elements 57.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Maschine 2 durch das ISS während des Ausführens der Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des PDF 4 gestoppt ist, dann wird das elektrostatische Einfangen beendet. Daher, so wie dies in (g) der 8 gezeigt ist, erlaubt es die vorliegende Konfiguration das Einfangen von PM durch das Element 57 zu begrenzen, wobei dieser durch das Element 57 nicht eingefangen wird, und innerhalb des PM-Sensors 5 schwebt, obwohl die PM-Abgabemenge von der Maschine 2 0 mg ist, während die Maschine gestoppt ist. Daher erlaubt es die vorliegende Konfiguration den Zeitpunkt zu beschränken, bei welchem das Sensorsignal anwächst, und dies gegenüber einer Variation währen des Ausführens des ISS. Zusätzlich, so wie dies in (h) der 8 gezeigt ist, suspendiert die vorliegende Konfiguration die PM-Mengenintegration, wenn die Maschine 2 durch das ISS gestoppt ist, und es wird der PM-Integrationswert erhalten bzw. gehalten, bevor die Maschine gestoppt wurde. Daher erlaubt es die vorliegende Konfiguration, einen Fehlfunktionsbestimmungszeitpunkt des DPF 4 zu begrenzen, bei welchem der PM-Mengenintegrationswert den vorbestimmten Wert erreicht, und dies gegenüber einer Variation aufgrund des Ausführens des ISS. Auf diese Weise erlaubt es die vorliegende Konfiguration die Genauigkeit der Fehlfunktionsbestimmung des DPF 4 beizubehalten.
Zweite Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß)
Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden. Hauptsächlich werden Konfigurationen beschrieben werden, die sich von denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unterscheiden. Die vorliegende Ausführungsform ist zu der ersten Ausführungsform darin unterschiedlich, dass die ECU 1 das Verarbeiten der 9 als den Einfangsteuerbetrieb durchführt. Andere Konfigurationen sind äquivalent zu denjenigen der ersten Ausführungsform. In 9 wird eine Verarbeitung, die zu dem Verarbeiten der 7 äquivalent ist, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Das Verarbeiten der 9 beinhaltet zusätzlich die Schritte S11 bis S14, welche zusätzlich zu der Verarbeitung der 7 vorgesehen sind. 10 ist ein Zeitdiagramm, welches verschiedene Parameter zeigt, die für den Einfangsteuerbetrieb der vorliegenden Ausführungsform relevant sind. Die Parameter der 10 sind gleich zu den Parametern der 8.
Bei der Verarbeitung der 9 wird die Maschine durch das ISS gestoppt, und das elektrostatische Einfangen und die PM-Mengenintegration werden beendet (S1 bis S9). Nachfolgend wird eine Taupunkttemperatur des Abgases berechnet, wenn die Maschine gestoppt ist (S11). Die Taupunkttemperatur kann durch das Anwenden einer oder mehrerer allgemein bekannter Verfahren berechnet werden, wie z. B. durch das Verfahren, welches in der offengelegten und ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2010 - 174657 offenbart ist, und/oder durch das Verfahren, welches in der offengelegten und nicht geprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-246791 offenbart ist. Beispielsweise in einem Fall, bei dem das Verfahren, das in der offengelegten und ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-174657 angewandt wird, wird eine Datenabbildung, in welcher das Luft-Kraftstoffverhältnis und die Taupunkttemperatur des Abgases miteinander korreliert sind, vorab in der Speichervorrichtung 11 gespeichert. Nachfolgend wird das Luft-Kraftstoffverhältnis im Inneren des Abgasrohrs 3 ermittelt, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Nachfolgend wird die Taupunkttemperatur des Abgases, welche dem erhaltenen Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht, aus der Datenabbildung ausgelesen, welche in der Speichervorrichtung 11 gespeichert ist. Das Luft-Kraftstoffverhältnis kann mit einem Luft-Kraftstoffverhältnissensor erfasst werden. Alternativ kann das Luft-Kraftstoffverhältnis basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge, durch welche Kraftstoff in den Zylinder der Maschine 2 eingespritzt wird, und durch die Einlassluftmenge abgeschätzt werden, durch welche Einlassluft in die Maschine 2 eingesaugt wird. Die Einlassluftmenge kann mit einem Luftflussmessgerät erfasst werden.
Beispielsweise in einem Fall, bei dem das Verfahren, das in der offengelegten und nicht geprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-246791 offenbart ist, angewendet wird, wird eine Rate des Wasserdampfs (Wasserdampfrate), die in dem Abgas beinhaltet ist, berechnet. Genauer gesagt wird die Wasserdampfrate basierend auf einer atmosphärischen Temperatur, einem atmosphärischen Druck, einer Luftfeuchte, einem Luft-Kraftstoffverhältnis und einem H/C-Verhältnis des Kraftstoffs berechnet. Das H/C-Verhältnis des Kraftstoffs ist ein Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff, das in dem Kraftstoff besteht. Ein Dampfdruck des Abgases wird basierend auf der berechneten Wasserdampfrate und dem Druck des Abgases berechnet. Die Taupunkttemperatur wird basierend auf dem Dampfdruck und der Temperatur des Abgases berechnet. Die atmosphärische Temperatur, der atmosphärische Druck, die Luftfeuchte, das Luft-Kraftstoffverhältnis, das Kraftstoff-H/C-Verhältnis, der Druck des Abgases und die Temperatur des Abgases können basierend auf Detektionswerten eines Sensors, basierend auf vorbestimmten Festwerten, oder basierend auf einem geschätzten Wert in Abhängigkeit zu verschiedenen Maschinenbetriebszuständen, und/oder dergleichen abgeschätzt werden. Die verschiedenen Maschinenbetriebszustände beinhalten zumindest eines des Folgenden: die Maschinendrehzahl, die Maschinenlast, die Kühlwassertemperatur und dergleichen. Die Taupunkttemperatur, welche bei S11 berechnet wird, kann auf einem Erfassungswert basieren, welcher an einer Position ermittelt wird, der so nah zu dem Element 57 gelegen ist, wie möglich. Im Hinblick dessen kann der PM-Sensor 5 mit einer Erfassungsvorrichtung ausgestattet sein, wie z. B. einem Sensor, um einen Parameter, wie z. B., das Luft-Kraftstoffverhältnis, die Gastemperatur, den Druck, und/oder dergleichen, zum Berechnen der Taupunkttemperatur, zu erfassen.
Die ECU 1 stellt die Taupunkttemperatur ein, welche bei S11 berechnet wird, und dies als eine Solltemperatur (Sollelementtemperatur) des Elements 57, wenn die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Das heißt, dass bei diesem Betrieb die Sollelementtemperatur ausgehend von der Taupunkttemperatur aktualisiert wird, welche verwendet wird, wenn die Maschine vorher durch das ISS gestoppt ist, und dies auf die Taupunkttemperatur, welche gegenwärtig berechnet wird.
Nachfolgend wird die Temperatur des Elements 57 mit der Taupunkttemperatur verglichen, welche bei S11 berechnet wird (S12). So wie dies in (f) der 10 gezeigt ist, so wie die Zeit verstreicht, verringert sich die Temperatur des Abgases allmählich währenddessen die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Zusätzlich hängt die Temperatur des Elements 57 von der Temperatur des Abgases ab, während die Heizvorrichtung 65 ausgeschaltet ist. Daher verringert sich die Temperatur des Elements 57 allmählich, so wie die Temperatur des Abgases sinkt. Die ECU 1 sieht eine Anweisung für die SCU 7 vor, um zu verursachen, dass die Temperaturerfassungseinheit 73 (bezugnehmend auf 3) die Temperatur des Elements 57 kontinuierlich erfasst, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Auf diese Weise erhält die ECU 1 die erfasste Temperatur des Elements 57 sukzessive. Wenn die Temperatur des Elements 57 erfasst wird, bestromt die SCU 7 die Heizvorrichtung 65 etwas, und dies in einem gewissen Maße, solcherart, dass das Element 57 seine Temperatur nicht erhöht. Die SCU 7 führt ferner dazu, dass die Temperaturerfassungseinheit 73 den elektrischen Strom erfasst, welcher durch die Heizvorrichtung 65 fließt, wenn die Heizvorrichtung 65 etwas bestromt wird. Auf diese Art und Weise berechnet die SCU 7 die Temperatur des Elements 57 aus dem Erfassungswert (S12). Die SCU 7 kann die Temperatur des Elements 57 von einem Heizerwiderstand der Heizvorrichtung 65 ermitteln.
Wenn die Temperatur des Elements 57 größer oder gleich der Taupunkttemperatur ist (Elementtemperatur ≥ Taupunkttemperatur), dann schaltet die SCU 7 die Heizvorrichtung 65 aus (S14). Im Gegensatz dazu, so wie dies in (e) und (f) der 10 gezeigt ist, wenn die Temperatur des Elements 57 sinkt, dass diese niedriger als die Taupunkttemperatur ist (Elementtemperatur < Taupunkttemperatur), dann wird eine Anweisung an die SCU 7 geschickt. In Reaktion auf die Anweisung erregt die SCU 7 die Heizvorrichtung 65 solchermaßen, dass die Temperatur 57 an der Taupunkttemperatur beibehalten wird (S13). Im gegenwärtigen Zustand erfasst die SCU 7 die Temperatur des Elements 57 mit der Temperaturerfassungseinheit 73. Gleichzeitig steuert die SCU 7 die Erregung der Heizvorrichtung 65 mit der elektrischen Leistungsquelle 72 für die Heizvorrichtung solchermaßen, dass die erfasste Temperatur die Taupunkttemperatur wird (Sollelementtemperatur). Es wird angemerkt, dass bei S13 die Heizvorrichtung 65 so erregt werden kann, dass die Temperatur des Elements 57 größer als die Taupunkttemperatur wird. Auf diese Art und Weise, so wie dies in (f) der 10 gezeigt ist, wird die Temperatur des Elements 57 derart gesteuert, dass diese größer ist, als die Taupunkttemperatur, und dies währenddessen die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Nach der Ausführung der Schritte S13 oder S 14 wird die Verarbeitung der 9 beendet.
So wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Elementtemperatur derart gesteuert, dass diese größer ist, als die Taupunkttemperatur des Abgases, und dies währenddessen die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Daher erlaubt es die vorliegende Konfiguration der zweiten Ausführungsform, das Element 57 gegenüber Kondensation von Wasserdampf, welcher in dem Abgas beinhaltet ist, zu schützen, und dies währenddessen die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Das heißt, dass die vorliegende Konfiguration der zweiten Ausführungsform den vorliegenden Betriebseffekt zusätzlich zu dem Betriebseffekt der ersten Ausführungsform erzeugt. Es wird angemerkt, dass, falls die Sensorregeneration in einem Zustand implementiert wird, bei dem das Element 57 gegenüber Wasser (Kondensat) freigestellt ist, eine große thermische Belastung in dem Element 57 auftreten kann, was ein brechendes Element 57 verursacht. Zusätzlich, wenn das Element 57 gegenüber dem Wasser freigestellt ist, dann kann der Widerstand zwischen den kammartigen Elektroden 59 schwanken. Folglich schwankt das Ausgangssignal des PM-Sensors 5 wahrscheinlich. So wie dies vorstehend beschrieben ist, durch das Steuern der Temperatur des Elements 57 auf einen Wert größer oder gleich als die Taupunkttemperatur, kann das Element 57 vom Freistellen gegenüber Wasser geschützt werden. Auf diese Weise kann die vorliegende Konfiguration das Brechen des Elements 57 aufgrund thermischer Belastung und das Verringern der Genauigkeit des Sensorsignals vermeiden.
Dritte Ausführungsform (erfindungsgemäß)
Nachfolgend wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden. Es werden hauptsächlich Konfigurationen beschrieben werden, die zu Konfigurationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen unterschiedlich sind. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, dass die ECU 1 die Verarbeitung der 11 als den Einfangsteuerbetrieb ausführt. Andere Konfigurationen als der vorstehend erläuterte Unterschied sind äquivalent zu denjenigen der ersten und zweiten Ausführungsform. Das Verarbeiten von S21 bis S25, S28, S29 und S31 der 11 ist gleich zu dem Verarbeiten bei S1 bis S5, S7, S8, S10 der 7. Die 12 ist ein Zeitdiagramm, welches verschiedene Parameter zeigt, die für den Einfangsteuerbetrieb der vorliegenden Ausführungsform relevant sind. Die Parameter der 12 sind gleich den Parametern der 8.
Beim Verarbeiten der 11, wenn bestimmt ist, dass die Maschine durch das ISS gestoppt ist (S21 bis S25), dann wird nachfolgend die Sollelementtemperatur entsprechend der Abgastemperatur berechnet (S26). Nachstehend wird eine Berechnung der Sollelementtemperatur im Detail beschrieben werden. Eine thermische Belastung tritt in und um das Element 57 gemäß einem Unterschied (Temperaturgradienten) zwischen der Temperatur des Elements 57 und der Abgastemperatur auf. Genauer gesagt, so wie dies in 13 gezeigt ist, bei einem Fall, bei dem die Temperatur des Elements 57 höher als eine Temperatur des Abgases um das Element 57 ist, bildet sich ein Temperaturgradient um das Element 57 aus. Bei dem Temperaturgradienten wird die Temperatur niedriger je beabstandeter die Position zu dem Element 57 ist. Der Temperaturgradient erzeugt eine thermophoretische Kraft (eine abstoßende Kraft), welche auf den PM wirkt, um den PM weg von dem Element 57 abzustoßen. So wie dies in 14 gezeigt ist, bei einem Fall, bei dem die Temperatur des Abgases um das Element 57 höher ist, als die Temperatur des Elements 57, wird ein Temperaturgradient um das Element 57 ausgebildet. Bei dem vorliegenden Temperaturgradienten wird die Temperatur niedriger, so wie die Position näher zu dem Element 57 gelegen ist. Der Temperaturgradient verursacht eine thermophoretische Kraft (eine anziehende Kraft), welche auf den PM wirkt, um den PM anzuziehen, und dies in Richtung des Elements 57. Die thermophoretische Kraft wird größer, so wie der Unterschied zwischen der Temperatur T1 des Elements 57 und der Abgastemperatur T2 um das Element 57 größer wird. Das Abgas um das Element 57 ist Abgas, welches in einem Bereich existiert, in welchem die thermophoretische Kraft auf das Element 57 wirkt. Genauer gesagt kann das Abgas um das Element 57 ein Abgas sein, welche sich im Inneren der zweiten Abdeckung 53 befindet.
15 zeigt eine Beziehung zwischen einem Temperaturunterschied ΔT (=T1-T2) und einem PM-Integrationswert ΣPM. Der Temperaturunterschied ΔT ist ein Unterschied zwischen der Temperatur T1 des Elements 57 und der Abgastemperatur T2 (der Temperatur in der Abdeckung) in der Abdeckung des PM-Sensors. Der PM-Mengenintegrationswert ΣPM ist eine Menge des PM, welche durch das Innere des Abgases in einer Zeitdauer fließt, bevor das Ausgangssignal des PM-Sensors anwächst. 15 zeigt Beziehungen zwischen dem Temperaturunterschied ΔT und dem PM-Integrationswert ΣPM in einem Fall, bei dem die Temperatur in der Abdeckung bei 200°C liegt, und in einem Fall, bei dem die Temperatur in der Abdeckung bei 300°C liegt. Bei dem Experiment der 15 ist eine Durchflussgeschwindigkeit des Abgases auf 10 m/Sek eingestellt, und die Rußkonzentration ist auf 3 mg/m3 eingestellt.
So wie dies in 15 gezeigt ist, so wie der Temperaturunterschied ΔT geringer wird, um an der negativen Seite zu der linken Seite der 15 größer zu werden, dann wird die thermophoretische Kraft größer, welche den PM von dem Element abstößt. Folglich ist die Zeitdauer, welche vor dem Anwachsen des Ausgangssignals des PM-Sensors liegt, größer, da eine Erfassungsempfindlichkeit für den PM verringert wird. Daher, so wie der Temperaturunterschied ΔT größer an der negativen Seite wird, wird der PM-Mengenintegrationswert ΣPM größer. In dem Fall, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung (Gastemperatur in der Abdeckung) 200°C ist, wenn der Temperaturunterschied ΔT größer an der negativen Seite als -100°C ist, dann wird die thermophoretische Kraft, welche den PM weg von dem Element abstößt, solchermaßen, dass das Element unfähig ist, das Einfangen des PM durchzuführen. Folglich erhöht sich das Ausgangssignal des PM-Sensors nicht. Auf der anderen Seite, bei dem Fall, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 300°C liegt, wenn der Temperaturunterschied ΔT an der negativen Seite größer als -80°C wird, dann wächst das Ausgangssignal des PM-Sensors nicht an. Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Ergebnisse, bei dem Fall, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 200°C liegt, wird der Temperaturunterschied ΔT bei - 100°C ein Grenztemperaturunterschied. Der Grenztemperaturunterschied teilt einen Bereich des Temperaturunterschieds ΔT, in welchem das Element aufgrund der thermophoretischen Kraft unfähig ist, das Einfangen des PM durchzuführen, von einem Bereich, eines Temperaturunterschieds ΔT, in welchem das Element fähig ist, das Einfangen des PM durchzuführen, obwohl die thermophoretische Kraft wirkt. In ähnliche Weise, in dem Fall, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 300°C liegt, wird der Temperaturunterschied ΔT bei -80°C der Grenztemperaturunterschied.
Bei dem Zustand, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 200°C liegt, wenn die Elementtemperatur bei 300°C liegt, dann wird der Grenztemperaturunterschied -100°C. Die Elementtemperatur bei 300°C ist eine Grenztemperatur für eine thermophoretische Kraft, welche die untere Grenze für die Elementtemperatur ist, bei welcher das Element unfähig wird, aufgrund der thermophoretischen Kraft das Einfangen des PM durchzuführen, und dies bei dem Zustand, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 200°C liegt. In dem Zustand, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 300°C liegt, wenn die Elementtemperatur bei 380°C liegt, dann wird der Grenztemperaturunterschied -80°C. Die Elementtemperatur bei 380°C ist eine Grenztemperatur für die thermophoretische Kraft in dem Zustand, bei dem die Gastemperatur in der Abdeckung bei 300°C liegt.
Aus dem Ergebnis der 15 kann eine Beziehung gefunden werden, die in 16 gezeigt ist. 16 zeigt die Beziehung zwischen der Abgastemperatur um das Element und der Grenztemperatur für die thermophoretische Kraft. In 16 ändert sich die Grenztemperatur für die thermophoretische Kraft gemäß der Abgastemperatur um das Element. Genauer gesagt, so wie die Abgastemperatur höher wird, wird die Grenztemperatur für die thermophoretische Kraft höher. Die Abgastemperatur um das Element, welche die Abgastemperatur innerhalb der Abdeckung ist, die das Element aufnimmt, ist äquivalent zu der Abgastemperatur (Außerabdeckungsabgastemperatur) bei einer Position (einer Position weg vom Element), die eine andere ist, als die Position um das Element. In einem Fall, bei dem die Abgastemperatur um das Element unterschiedlich zu der Außerabdeckungsabgastemperatur ist, ändert sich die Abgastemperatur um das Element gemäß der Abgastemperatur bei einer Position, die eine andere ist, als die Position um das Element. Das heißt, wenn die Abgastemperatur bei einer Position, die anders ist als die Position um das Element, hoch ist, dann wird die Abgastemperatur bei der Position um das Element ebenso hoch. Daher wird die Richtung und die Größe der thermophoretischen Kraft, welche um das Element wirkt, in Abhängigkeit zu der Abgastemperatur bei einer Position, die anders ist als die Position um das Element, und in Abhängigkeit zu einer Größenbeziehung relativ zu der Elementtemperatur bestimmt. Außerdem ändert sich die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft gemäß der Abgastemperatur bei einer Position, welche eine andere ist als die Position um das Element. Daher kann die Horizontalachse der 16 mit der Abgastemperatur bei einer Position, die anders ist als die Position um das Element, substituiert werden.
Die Beziehung der 16 wird vorher herausgefunden und in der Speichervorrichtung 11 gespeichert. Bei S26 wird die Abgastemperatur, welche durch den Abgastemperatursensor 81 erfasst wird, erhalten. In diesem Fall wird angenommen, dass die Abgastemperatur auf der Horizontalachse der 16 die Abgastemperatur bei der Position ist, an welcher der Abgastemperatursensor 81 installiert ist. Es wird angemerkt, dass eine Erfassungsvorrichtung, um die Abgastemperatur um das Element 57 zu erfassen, vorgesehen sein kann, und bei S26 kann die Abgastemperatur um das Element 57 erhalten werden, in dem die Erfassungsvorrichtung verwendet wird. Die Erfassungsvorrichtung ist beispielsweise ein Temperatursensor, welcher im Inneren des PM-Sensors 5 vorgesehen ist, und ein Erfassungsergebnis des Temperatursensors kann erhalten werden. Es wird angenommen, dass die Abgastemperatur um das Element in Korrelation mit der Abgastemperatur steht, welche durch den Abgastemperatursensor 81 erfasst wird. Im Hinblick dessen kann eine Korrelation zwischen der Abgastemperatur, welche mit dem Abgastemperatursensor 81 erfasst wird, und der Abgastemperatur um das Element 57 vorab ermittelt werden. Die Korrelation wird in der Speichervorrichtung 11 gespeichert. In diesem Fall kann die Abgastemperatur um das Element 57 basierend auf der Abgastemperatur, welche mit dem Abgastemperatursensor 81 erfasst wird, in Bezug auf die Korrelation abgeschätzt werden. In einem Fall, bei dem die Abgastemperatur, welche mit dem Abgastemperatursensor 81 erfasst wird, äquivalent zu der Abgastemperatur um das Element 57 ist, wird die Abgastemperatur, welche mit dem Abgastemperatursensor 81 erfasst wird, als die Abgastemperatur um das Element 57 erhalten. Bei S26 wird die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft, welche in Abhängigkeit zu der Abgastemperatur steht, als eine Sollelementtemperatur berechnet, und dies gemäß der erhaltenen Abgastemperatur unter Beziehung der 16.
Nachfolgend wird eine Anweisung zu der SCU 7 geschickt, um die Heizvorrichtung 65 solcherart zu erregen, dass die Temperatur des Elements 57 an der bzw. bei der Sollelementtemperatur gehalten wird (der Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft), welche bei S26 berechnet wird (S27). Bei dem vorliegenden Zustand erfasst die SCU 7 die Temperatur des Elements 57 mit der Temperaturerfassungseinheit 73. Gleichzeitig steuert die SCU 7 die Erregung der Heizvorrichtung 65 mit der elektrischen Leistungsquelle für die Heizvorrichtung (72) solcherart, dass die erfasste Temperatur die Sollelementtemperatur wird (die Grenztemperatur für die thermophoretische Kraft). Es wird angemerkt, dass bei S26 die Sollelementtemperatur auf eine Temperatur eingestellt werden kann, die höher ist, als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft. In diesem Fall kann bei S27 die Elementtemperatur an der Sollelementtemperatur gehalten werden, welche auf die Temperatur eingestellt ist, die höher ist, als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft. Ferner wird in diesem Fall ein Maximalwert der Sollelementtemperatur auf eine Temperatur eingestellt, die geringer ist, als die untere Grenze der Temperatur, bei welcher PM, welches durch das Element 75 eingefangen wurde, verbrannt und entfernt wird. Auf diese Weise wird die Erregung derart implementiert, dass der PM, der durch das Element 57 eingefangen wird, nicht verbrannt und entfernt wird. Die untere Schwelle der Temperatur ist beispielsweise 600°C.
Bei dem Beispiel von (f) der 12 ist die Abgastemperatur 80°C, wenn das ISS damit beginnt, die Maschine zu stoppen. Die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft, welche mit der Abgastemperatur bei 80°C korrespondiert, ist 200°C, wobei auf diesen Wert die Sollelementtemperatur eingestellt wird. In dem Beispiel der 12 verringert sich die Abgastemperatur von 80°C bei dem Beginn des Maschinenstopps. Allerdings ist die Sollelementtemperatur auf den festen Wert der Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft eingestellt (200°C), welcher bestimmt wird, wenn die Abgastemperatur bei 80°C liegt. Alternativ kann die Sollelementtemperatur bei der bzw. auf die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft eingestellt werden, welche gemäß der Abgastemperatur bei jedem einer Mehrzahl von Zeitpunkten berechnet wird, während die Maschine gestoppt ist. Auf diese Weise kann die Sollelementtemperatur entsprechend verändert werden, um der Verringerung der Abgastemperatur während dem Maschinenstopp Rechnung zu tragen.
Zusätzlich, so wie dies in (h) der 12 gezeigt ist, wenn die Maschine 2 durch das ISS gestoppt ist, wird die Integration der Menge des PM beendet (S28). Nachfolgend wird die Verarbeitung der 11 beendet.
Im Gegensatz dazu, so wie dies durch D in (C) der 12 gezeigt ist, wenn die Maschinendrehzahl bei S24 größer als 0upm ist, dann wird das Maschinenstillstandsbestimmungsflag ausgeschaltet (S29). Nachfolgend wird eine Anweisung zu der SCU 7 geschickt, um die Heizvorrichtung 65 auszuschalten (S30). In dem vorliegenden Zustand, so wie dies durch C in (a) der 12 gezeigt ist, wird die Maschinenstoppanfrage beendet, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Zusätzlich, so wie dies durch D in (c) der 12 gezeigt ist, wird das Maschinenstillstandsbestimmungsflag ausgeschaltet. Wenn sowohl die Bedingungen C und D erfüllt sind, so wie dies in (e) der 12 gezeigt ist, wird die Heizvorrichtung 65 ausgeschaltet. Auf diese Weise, so wie dies in (f) der 12 gezeigt ist, verringert sich die Elementtemperatur allmählich, so wie Zeit verstreicht. Letztendlich wird die Elementtemperatur eine Temperatur, die niedriger ist, als die Abgastemperatur.
Ferner, so wie dies in (h) der 12 gezeigt ist, wird die Integration der Menge des PM fortgesetzt, und dies zusätzlich zur Deaktivierung der Heizvorrichtung (S31). Auf diese Weise wird die Verarbeitung der 11 beendet.
So wie dies in (d) der 12 gezeigt ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform die erfasste Spannung, die zwischen den kammartigen Elektroden 59 anliegt, bei der Spannung des Normalzustands beibehalten und dies sogar währenddessen die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Die Spannung in dem Normalzustand beträgt beispielsweise 35V. Die vorliegende Konfiguration beschränkt den PM, welcher mit dem Element 75 eingefangen wird, bevor die Maschine gestoppt wird, gegenüber dem Herausfallen aus dem Element 57, während die Maschine gestoppt ist.
So wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Elementtemperatur bei einer Temperatur beibehalten, welche größer ist, als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft, und dies während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Daher erlaubt es die vorliegende Konfiguration die Einfangkraft des Elements 57 für den PM relativ zu der Einfangkraft für den PM in dem Normalzustand zu reduzieren. Auf diese Weise erlaubt es die vorliegende Konfiguration einen Betriebseffekt zu erzeugen, der ähnlich dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist.
Es wird angemerkt, dass angenommen wird, dass die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft höher als die Taupunkttemperatur des Abgases ist. Daher kann das Element 57 von der Freistellung gegenüber Wasser durch das Beibehalten der Elementtemperatur bei einer Temperatur, die größer ist, als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft geschützt werden, und dies währenddessen die Maschine gestoppt ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können auf verschiedene Arten und Weisen modifiziert werden, so wie dies nachstehend näher erläutert ist. Beispielsweise wird bei der ersten und der zweiten Ausführungsform die Erfassungsspannung bzw. die Einfangspannung auf 0 V eingestellt, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Es wird angemerkt, dass die Einfangspannung, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist, auf eine Spannung eingestellt werden kann, welche größer als 0 V ist, und welche niedriger ist, als eine Spannung in dem Normalzustand.
Bei S11 der 9 wird die Taupunkttemperatur gemäß einem Parameter wie z. B. das Luft-Kraftstoffverhältnis berechnet, welches für die Taupunkttemperatur relevant ist. Es wird angemerkt, dass ein fester Temperaturwert, welcher ein Temperaturwert ist, der größer ist als die Taupunkttemperatur, vorbestimmt sein kann, und dass dieser vorab in der Speichervorrichtung 11 eingespeichert sein kann. In diesem Fall kann der feste Temperaturwert aus der Speichervorrichtung 11 ausgelesen werden. In diesem Fall kann bei S12 und S13 die Elementtemperatur mit dem festen bzw. stationären Temperaturwert verglichen werden. Ferner, wenn die Elementtemperatur niedriger als der feste Temperaturwert wird, kann die Heizvorrichtung 65 angeschaltet werden, um dadurch die Elementtemperatur bei der stationären bzw. festen Temperatur zu halten. Der feste Temperaturwert kann auf die folgende Art und Weise bestimmt werden. Genauer gesagt, zum Beispiel, wird eine maximale Taupunkttemperatur, wenn sich ein Parameter ändert, welcher für den Taupunkt relevant ist, vorab ermittelt. Nachfolgend wird der feste Temperaturwert als eine Temperatur eingestellt, welche größer ist, als die maximale Taupunkttemperatur. Das vorliegende Verfahren erfordert es nicht, die Taupunkttemperatur jedes Mal zu berechnen, wobei es dadurch möglich wird, die Verarbeitung zu vereinfachen.
Bei S26 in 11 wird die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft gemäß der Abgastemperatur als die Sollelementtemperatur berechnet. Es wird angemerkt, dass ein fester Temperaturwert, welcher größer oder gleich als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft ist, vorbestimmt sein kann, und dieser kann in der Speichervorrichtung 11 gespeichert sein. Der vorliegende fixierte bzw. fest Temperaturwert ist eine Temperatur bei der das Einfangen unmöglich ist, wobei das Element 57 unfähig ist, das Einfangen des PM durchzuführen. In diesem Fall kann der feste Temperaturwert von der Speichervorrichtung 11 ausgelesen werden, und dieser kann als Sollelementtemperatur verwendet werden. Der feste Temperaturwert kann in der nachstehenden beschriebenen Art und Weise bestimmt werden. Genauer gesagt, beispielsweise, wird eine Grenztemperatur einer maximalen thermophoretischen Kraft vorab ermittelt, wenn sich die Abgastemperatur ändert, während die Maschine durch das ISS gestoppt ist. Nachstehend wird der feste Temperaturwert als eine Temperatur eingestellt, welche größer ist, als die Grenztemperatur der maximalen thermophoretischen Kraft. Das vorliegende Verfahren erfordert es nicht, die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft jedes Mal zu berechnen, wobei dadurch die Verarbeitung vereinfacht wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die ECU 1 und die SCU 7 äquivalent zu einer Steuervorrichtung sein. Zusätzlich kann die ECU 1, welche das Verfahren bei den Schritten S1, S4 und S5 der 7 und 9 und bei den Schritten S21, S24 und S25 in 11 durchführt, äquivalent zu einer Stopperfassungseinheit sein. Die ECU 1 und die SCU 7, welche das Verfahren bei S6 in den 7 und 9 und bei S26 und S27 in 11 durchführt, kann äquivalent zu einer Einfangkraftänderungseinheit sein. Die ECU 1 und die SCU 7, welche das Verarbeiten bei S6 in den 7 und 9 durchführen, können äquivalent zu einer Spannungsänderungseinheit sein. Die ECU 1 und die SCU 7, welche das Verarbeiten bei S11 bis S14 in 11 durchführen, können äquivalent zu einer Elementtemperatursteuereinheit sein. Die ECU 1, welche das Verarbeiten bei S26 in 11 durchführt, kann äquivalent zu einer Erfassungseinheit für eine untaugliche Temperatur sein. Die ECU 1 und die SCU 7, welche die Verarbeitung bei S27 in 11 ausführen, können äquivalent zu einer Elementtemperatursteuereinheit sein. Die ECU 1, welche die Verarbeitung bei S7 und S10 der 7 und 9 und bei S28 und S31 in 11 ausführt, kann äquivalent zu einer Abschätzeinheit sein. Die ECU 1 kann äquivalent zu einer Bestimmungseinheit sein. Die ECU 1 und die SCU 7 können äquivalent zu einer Spannungssteuereinheit sein.
So wie dies vorstehend beschrieben ist, beinhaltet die Steuervorrichtung 1, 7 für das Abgasreinigungssystem den Sensor 5. Der Sensor 5 ist derart konfiguriert, dass dieser in dem Abgasrohr 3 der internen Verbrennungsmaschine 2 vorgesehen ist. Der Sensor 5 beinhaltet das Element 57, welches aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, dass dieses eine Oberfläche aufweist, welche mit der Mehrzahl von Elektroden 59 vorgesehen ist, die einander gegenüberliegen. Der Sensor 5 ist derart konfiguriert, dass dieser ein elektrostatisches Einfangen durch das Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden durchführt, und zu verursachen, dass das Element Feinstaub einfängt, welcher in dem Abgas beinhaltet ist, das durch das Abgasrohr fließt. Der Sensor 5 ist ferner derart konfiguriert, dass dieser einen elektrischen Strom sendet, welcher zwischen den Elektroden fließt, und dies gemäß einem Betrag des Feinstaubs, der durch das Element eingefangen ist, oder ist dieser derart konfiguriert, dass er einen Wert sendet, welcher mit dem elektrischen Strom korreliert ist. Die Stopperfassungseinheit S1, S4, S5, S21, S24, S25, 1 ist derart konfiguriert, dass diese ein Stoppen der internen Verbrennungsmaschine erfasst, was durch das Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wird. Das Leerlaufstoppsystem ist derart konfiguriert, dass dieses die interne Verbrennungsmaschine stoppt, wenn eine vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist, während die interne Verbrennungsmaschine in Betrieb ist. Das Leerlaufstoppsystem ist ferner derart konfiguriert, dass dieses nachfolgend die interne Verbrennungsmaschine wiederstartet, wenn die vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist. Die Einfangkraftänderungseinheit S6, S26, S27, 1, 7 ist derart konfiguriert, dass diese die Einfangkraft des Elements verringert, was dem Einfangen von Feinstaub durch das elektrostatische Einfangen dient, und diese ist derart konfiguriert, dass diese kleiner als die Einfangkraft in dem Normalzustand ist, wenn die Stopperfassungseinheit das Stoppen der internen Verbrennungsmaschine erfasst, was durch das Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung, wenn die interne Verbrennungsmaschine durch das Leerlaufstoppsystem gestoppt ist, wird die Einfangkraft, welche zum Einfangen des Feinstaubs zu dem Element durch das Durchführen des elektrostatischen Einfangens dient, derart reduziert, dass diese geringer als die Einfangkraft in dem Normalzustand ist. Daher erlaubt es die vorliegende Konfiguration, das Element gegenüber dem Einfangen von Feinstaub zu beschränken, welcher in dem Inneren des Sensors schwebt.
Es sollte gewürdigt werden, dass, obwohl die Verfahren der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hierin derart beschrieben worden sind, dass diese eine spezifische Abfolge von Schritten beinhalten, weitere alternative Ausführungsformen beinhaltend verschiedene andere Sequenzen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritte, welche hierin nicht offenbart sind, innerhalb der Schritte der vorliegenden Offenbarung liegen können.
Während die vorliegende Offenbarung hierin mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, so sollte es verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Zusätzlich gibt es neben den verschiedenen Konfigurationen und Kombinationen, welche bevorzugt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, beinhaltend mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element, welche ebenso im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung liegen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Integrationswerts einer Menge von Feinstaub, welches durch eine Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem durchgeführt wird, die Steuervorrichtung beinhaltend einen Sensor (5), der derart konfiguriert ist, dass dieser in einem Abgasrohr (3) einer internen Verbrennungsmaschine (2) vorgesehen ist, die Steuervorrichtung weiter beinhaltend eine Stopperfassungseinheit (S1, S4, S21, S24, S25, 1) und eine Einfangkraftänderungseinheit (S6, S26, S27, 1, 7) sowie eine Elementtemperatursteuereinheit (S11 bis S14, 1, 7) und eine Erfassungseinheit für eine ungeeignete Temperatur (S26, 1), wobei der Sensor (5) ein Element (57) beinhaltet, welches aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, um eine Oberfläche aufzuweisen, welche mit einer Mehrzahl von Elektroden (59) ausgestattet ist, die einander gegenüberliegen, und wobei der Sensor (5) eine Heizeinheit (65) beinhaltet, die konfiguriert ist, das Element (57) zu heizen wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: elektrostatisches Einfangen, durch den der Sensor (5), durch Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (59), um zu verursachen, dass das Element (57) Feinstaub einfängt, welcher in dem Abgas beinhaltet ist, das durch das Abgasrohr (3) fließt, und Senden, durch den Sensor (5), eines elektrischen Stroms, der zwischen den Elektroden (59) fließt, gemäß einer Menge des Feinstaubs, der durch das Element (57) eingefangen wird, oder eines Wert, welcher mit dem elektrischen Strom korreliert ist, Erfassen, durch die Stopperfassungseinheit (S1, S4, S21, S24, S25, 1), eines Stoppens der internen Verbrennungsmaschine (2), wobei das Stoppen durch ein Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wird, welches die interne Verbrennungsmaschine (2) stoppt, wenn eine vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist, während die interne Verbrennungsmaschine (2) in Betrieb ist, und die interne Verbrennungsmaschine (2) nachfolgend wieder startet, wenn eine vorbestimmte automatische Startbedingung erfüllt ist; und Verringern, durch die Einfangkraftänderungseinheit (S6, S26, S27, 1, 7), einer Einfangkraft des Elements (57) derart, dass diese geringer ist als eine Einfangkraft in einem Normalzustand, wenn und während die Stopperfassungseinheit (S1, S4, S5, S21, S24, S25, 1) das vollständige Stoppen der internen Verbrennungsmaschine (2) erfasst, das durch das Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wurde, um dadurch das Einfangen von Feinstaub, welcher in dem Sensor schwebt, durch das Element (57) des Sensors (5) zu beschränken, wobei die Einfangkraft dem Einfangen von Feinstaub durch das elektrostatische Einfangen dient; Erfassen einer Abgastemperatur um das Element (57); Ermitteln, aus einer Speichervorrichtung (11), einer Grenztemperatur einer thermophoretischen Kraft, welche eine untere Grenze für eine Elementtemperatur ist, bei welcher das Element (57) aufgrund der thermophoretischen Kraft, welche Feinstaub abstößt, unfähig wird, den Feinstaub einzufangen, entsprechend der erfassten Abgastemperatur um das Element (57), wobei eine Beziehung zwischen der Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft und der Abgastemperatur um das Element (57) in der Speichervorrichtung (11) vorgespeichert ist; Ermitteln, durch die Erfassungseinheit für eine ungeeignete Temperatur (S26, 1), einer zum Einfangen ungeeignete Temperatur, welche eine Temperatur des Elements (57) ist, die größer als die Grenztemperatur der thermophoretischen Kraft ist, Aktivieren der Heizeinheit (65), um die Temperatur des Elements (57) bei der ermittelten Temperatur, welche zum Einfangen ungeeignet ist, beizubehalten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor (5) stromabwärts zu einem Filter (4) platziert ist, welcher in dem Abgasrohr (3) platziert ist, wobei dieser konfiguriert ist, Feinstaub einzufangen, die Steuervorrichtung ferner die folgenden Schritte durchführt: Abschätzen, durch eine Schätzeinheit (1), gemäß einem Betriebszustand der internen Verbrennungsmaschine (2) einer Menge des Feinstaubs, der durch den Filter (4) hindurchtritt, bei jedem Zeitpunkt, wenn der Filter (4) ein Filter ist, welcher als Referenz zum Bestimmen einer Fehlfunktion verwendet wird, oder einer Menge des Feinstaubs, der durch das Element (57) eingefangen wird, bei jedem Zeitpunkt, Erhalten, durch die Abschätzeinheit (1) eines Integrationswerts durch das Integrieren einer geschätzten Menge eines Feinstaubs bei jedem Zeitpunkt zu erhalten; und Durchführen, durch eine Bestimmungseinheit (1), der Fehlfunktionsbestimmung des Filters (4) gemäß dem erfassten Integrationswert durch die Abschätzeinheit (1) und gemäß dem Ausgangssignal des Sensors (5), wobei Beenden, durch die Abschätzeinheit (S7, S28) der Integration, wenn die Stopperfassungseinheit (S1, S4, S5, S21, S24, S25, 1) das Stoppen der internen Verbrennungsmaschine (2) erfasst, was durch das Leerlaufstoppsystem herbeigeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Einfangkraftänderungseinheit (S6, S26, S27, 1, 7) eine Spannungsänderungseinheit (S6, 1, 7) ist, wobei diese die Spannung, welche zwischen den Elektroden (59) anliegt, so reduziert, dass diese geringer als eine Spannung ist, die in einem Normalzustand anliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung ferner das Folgende aufweist: die Elementtemperatursteuereinheit (S11 bis S14, 1, 7), welche derart konfiguriert ist, dass diese die Heizeinheit (65) aktiviert, wenn die interne Verbrennungsmaschine durch das Leerlaufstoppsystem gestoppt ist, um eine Temperatur des Elements (57) bei einer Temperatur zu halten, welche größer oder gleich einer Taupunkttemperatur des Abgases ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Spannungssteuereinheit (1, 7), welche derart konfiguriert ist, dass diese die Spannung, welche zwischen den Elektroden (59) angelegt wird, bei einer Spannung in einem Normalzustand beibehält, sogar wenn die interne Verbrennungsmaschine (2) durch das Leerlaufstoppsystem gestoppt ist.