DE102018129351A1

DE102018129351A1 - Anomaliebestimmungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018129351A1
Application number: DE102018129351.8A
Authority: DE
Inventors: Eiji Takemoto; Tomomi Oshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190186328A1; CN109958516A; US10844768B2; CN109958516B; JP2019108840A; JP6988433B2

Abstract

Eine Anomaliebestimmungsvorrichtung (70) wird in einem Abgasreinigungssystem verwendet. Das Abgasreinigungssystem ist in einem Abgasdurchlass (31a) einer Verbrennungskraftmaschine (30) angeordnet und umfasst (a) ein Einspritzventil (50) zum Einspritzen eines flüssigen Reduktionsmittels hin zu einem NOx-Reinigungskatalysator zum Reinigen von NOx in einem Abgas, und (b) eine Pumpe (44) zum Verdichten und Zuführen des Reduktionsmittels hin zu dem Einspritzventil über einen Reduktionsmitteldurchlass (42). Die Anomaliebestimmungsvorrichtung (70) umfasst einen Erlangungsabschnitt (S17), welcher eine Drehzahl der Pumpe, wenn das Einspritzventil das Reduktionsmittel einspritzt, als eine Einspritzzeit-Drehzahl (Np) erlangt; und eine Bestimmungsvorrichtung (S28), welche basierend auf der Einspritzzeit-Drehzahl (Np) bestimmt, ob das Einspritzventil eine Anomalie aufweist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Anomaliebestimmungsvorrichtung zum Erfassen von Anomalien bei einem Einspritzventil in einem Abgasreinigungssystem, welches eine Pumpe und ein Einspritzventil umfasst.
In den letzten Jahren wurde ein Harnstoff-SCR-System (selektive katalytische Reduktion) als ein Abgasreinigungssystem zur Reinigung von NOx (das heißt Stickoxiden) in den Abgasen von Fahrzeugmotoren mit einer hoher Reinigungsrate, insbesondere bei Dieselmotoren, entwickelt und in Masse produziert.
Das Harnstoff-SCR-System umfasst (i) eine Pumpe zum Pumpen bzw. Fördern einer wässrigen Harnstofflösung, die in einem Tank unter Druck gespeichert ist, hin zu einem Reduktionsmitteldurchlass, und (ii) ein Einspritzventil zum Einspritzen der durch den Reduktionsmitteldurchlass geförderten wässrigen Harnstofflösung in eine Auslassleitung bzw. ein Abgasrohr des Motors. Die wässrige Harnstofflösung kann auch als ein Harnstoffwasser bezeichnet werden und diese kann als Reduktionsmittel wirken.
In dem Harnstoff-SCR-System wird das Abgas durch die Reduktionsreaktion von NOx auf einem NOx-Reinigungskatalysator in dem Abgasrohr gereinigt. Im Zuge der NOx-Reduktion wird Ammoniak (NH₃) zunächst durch die Hydrolyse des von dem Einspritzventil in das Abgasrohr eingespritzten Harnstoffwassers durch Abgaswärme erzeugt und durch den SCR-Katalysator absorbiert. NOx im Abgas wird durch die Reduktionsreaktion mit Ammoniak auf dem SCR-Katalysator reduziert und gereinigt.
In einem solchen Harnstoff-SCR-System kann der Einspritzbetrag des Harnstoffwassers anormal werden, wenn der Betrieb des Einspritzventils durch die Kristallisation des Harnstoffs behindert wird oder durch Fremdkörper, die von der Seite des Abgasrohrs über ein Einspritzloch des Einspritzventils in das Einspritzventil eingebracht werden. Um einer solchen möglichen Anomalie entgegenzuwirken, schlägt das japanische Patent mit der Nummer 4964353 B2 (das heißt Patentdokument 1) eine Vorrichtung zur Überprüfung vor, ob das Einspritzventil abnormal ist. Das heißt, die Vorrichtung in Patentschrift 1 prüft, ob eine Anomalie im Einspritzventil vorliegt, indem diese ein Tastverhältnis (im Folgenden als Pumpentastverhältnis bezeichnet) zum Steuern eines der Pumpe zugeführten elektrischen Stroms verwendet. Patentdokument 1 beschreibt insbesondere eine Vorrichtung, welche das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie beim Einspritzventil basierend auf einer Beziehung zwischen einem Pumpentastverhältnis und einem Einspritzbetrag von Harnstoffwasser bestimmt, wobei der Druck in der Harnstoffwasserzuführleitung konstant gehalten wird.
Bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Harnstoff-SCR-System kann jedoch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie beim Einspritzventil nicht genau bestimmt werden. So wird beispielsweise bei dem Prozess des Abschätzens des Einspritzbetrags auf der Grundlage des Pumpentastverhältnisses bei der Bestimmung der Anomalie des Einspritzventils unter Verwendung des Pumpentastverhältnisses der effektive Wert des der Pumpe zugeführten Stroms aus dem Pumpentastverhältnis berechnet und der von der Pumpe abgegebene Harnstoffbetrag (im Folgenden als „Abgabebetrag“ bezeichnet) auf der Grundlage des effektive Werts berechnet. Da die Pumpe den Abgabebetrag verändert, um den von dem Einspritzventil eingespritzten Einspritzbetrag von Harnstoffwasser zu kompensieren, wird der Einspritzbetrag des Einspritzventils basierend auf dem Abgabebetrag berechnet. Das heißt, der Einspritzbetrag wird indirekt aus dem Pumpentastverhältnis berechnet. Wenn ein Fehler bei der Berechnung des effektiven Wertes des Stroms basierend auf dem Pumpentastverhältnis auftritt oder wenn ein Fehler bei der Berechnung des Abgabebetrags basierend auf dem effektiven Wert des Stroms auftritt, ist es daher schwierig, die Anomalie des Einspritzventils genau zu bestimmen. Ein solches Problem ist nicht auf eine Situation beschränkt, in der das Harnstoffwasser verwendet wird, sondern dieses ist ein häufiges Problem auch in anderen Situationen, in denen andere Flüssigkeiten als das Reduktionsmittel verwendet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Anomaliebestimmungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie bei einem Einspritzventil geeignet und genau zu erfassen.
Eine Anomaliebestimmungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung wird in einem Abgasreinigungssystem verwendet. Das Abgasreinigungssystem umfasst ein Einspritzventil, das in einem Auslassdurchlass bzw. Abgasrohr einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, um ein flüssiges Reduktionsmittel bei einem NOx-Reinigungskatalysator zur Reinigung von NOx in dem Abgas einzuspritzen. Das Abgasreinigungssystem umfasst außerdem eine Pumpe, die das Reduktionsmittel verdichtet und über einen Reduktionsmitteldurchlass hin zu dem Einspritzventil führt. Die Anomaliebestimmungsvorrichtung umfasst einen Erlangungsabschnitt, der eine Drehzahl der Pumpe in einem Einspritzzustand des Einspritzventils als eine Einspritzzeit-Drehzahl erfasst; und eine Bestimmungsvorrichtung, welche das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie bei dem Einspritzventil basierend auf der Einspritzzeit-Drehzahl bestimmt.
Wenn das Reduktionsmittel von dem Einspritzventil zu der Auslassleitung geführt wird, nimmt der Druck in dem Reduktionsmitteldurchlass ab. Wenn der Druck im Reduktionsmitteldurchlass abnimmt, wird die Pumpendrehzahl erhöht, um den Einspritzbetrag des von dem Einspritzventil eingespritzten Reduktionsmittels auszugleichen. Das heißt, da ein Zusammenhang zwischen dem Einspritzzustand des Reduktionsmittels und der Veränderung der Pumpendrehzahl besteht, ist es möglich, die Anomalie des Einspritzventils basierend auf der Pumpendrehzahl richtig zu bestimmen.
Da die Anomaliebestimmung unter Verwendung eines direkten Zusammenhangs zwischen dem Einspritzzustand des Reduktionsmittels und der Pumpendrehzahl durchgeführt wird, wird die Anomaliebestimmungsgenauigkeit basierend auf der vorstehenden Konfiguration im Vergleich zu der Anomaliebestimmung basierend auf einem Antriebssignal (beispielsweise einem Duty-Signal) zum Antreiben der Pumpe verbessert.
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, ersichtlicher, wobei:

1 eine schematische Abbildung eines Abgasreinigungssystems eines Motors ist;
2 ein Übergangsdiagramm einer Drehzahl während einer Einspritzung durch ein Einspritzventil ist;
3 ein Flussdiagramm eines Anomaliebestimmungsprozesses ist;
4 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Drehzahl und einem tatsächlichen Einspritzbetrag durch eine Pumpe ist;
5 ein Flussdiagramm eines Vorbereitungsprozesses ist;
6 ein Übergangsdiagramm einer Drehzahl bei kleinem Einspritzbetrag ist;
7 ein Übergangsdiagramm einer Drehzahl bei großem Einspritzbetrag ist;
8 ein Übergangsdiagramm eines Integrationswerts des tatsächlichen Einspritzbetrags und eines Integrationswerts eines geforderten Einspritzbetrags ist;
9 ein Übergangsdiagramm einer Drehzahl ist, wenn das Einspritzventil eine Offen-Klemmanomalie aufweist; und
10 ein Übergangsdiagramm einer Drehzahl ist, wenn das Einspritzventil eine Klemmanomalie bei vollständiger Schließung bzw. bei einem vollständigen Schließen aufweist.

Ein Abgasreinigungssystem 10 mit einer Pumpensteuerungseinheit 70 mit Bezug auf eine Anomaliebestimmungsvorrichtung wird anhand der Abbildungen beschrieben. Das Abgasreinigungssystem 10 reinigt NOx in dem Abgas unter Verwendung eines Katalysators vom selektiven Reduktionstyp (das heißt, eines SCR-Katalysators) und ist als ein Harnstoff-SCR-System konfiguriert. Das Abgasreinigungssystem 10 ist auf verschiedene Fahrzeugtypen mit einem Dieselmotor 30 als eine Verbrennungskraftmaschine anwendbar. Der Dieselmotor 30 kann einfach als der Motor 30 bezeichnet sein. Das Abgasreinigungssystem 10 kann auch auf Baumaschinen, wie Kranfahrzeuge, landwirtschaftliche Maschinen, wie Traktoren, und dergleichen, angewendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, kann ein Motorauslasssystem des Abgasreinigungssystems 10 eine Auslassleitung bzw. ein Abgasrohr 31 umfassen, das einen mit dem Motor 30 verbundenen Auslassdurchlass 31a bildet. In dem Abgasrohr 31 sind ein DPF (Dieselpartikelfilter) 32 und ein SCR-Katalysator 33 nacheinander auf der Stromaufwärtsseite des Motorauslasssystems angeordnet. Zwischen dem DPF 32 und dem SCR-Katalysator 33 in dem Abgasrohr 31 ist ein Harnstoffwasser-Einspritzventil 50 angeordnet, das eine wässrige Harnstofflösung (das heißt Harnstoffwasser) als ein flüssiges Reduktionsmittel in den Auslassdurchlass 31a einspritzt. Das Harnstoffwasser-Einspritzventil 50 kann einfach als das Einspritzventil 50 bezeichnet sein. Das Einspritzventil 50 ist an dem Abgasrohr 31 angebracht, wobei lediglich ein Spitzenteil in der Leitung 31 positioniert ist, um den Einfluss von Wärme aus Hochtemperatur-Abgasen auf das Einspritzventil 50 so weit wie möglich zu vermeiden. Die Abgase können beispielsweise Temperaturen um 600 °C aufweisen. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der SCR-Katalysator 33 auch als ein „NOx-Reinigungskatalysator“ bezeichnet sein.
Der DPF 32 entspricht einem Filter zum Entfernen von Partikeln (PM) zum Sammeln von PM im Abgas. Der DPF 32 trägt einen Oxidationskatalysator auf Platinbasis und entfernt Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zusammen mit einem löslichen organischen Anteil (SOF) als PM-Komponenten. Die in dem DPF 32 eingeschlossenen PM werden bei einer Nacheinspritzung verbrannt und entfernt, das heißt, nach der Hauptkraftstoffeinspritzung bei dem Motor 30, und so kann der DPF 32 kontinuierlich verwendet werden.
Der SCR-Katalysator 33 fördert die Reduktionsreaktion von NOx (beispielsweise eine Abgasreinigungsreaktion), wie 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O (Gleichung 1) 6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O (Gleichung 2) NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O (Gleichung 3) zur Reinigung von NOx im Abgas. Das auf der Stromaufwärtsseite des SCR-Katalysators 33 vorgesehene Einspritzventil 50 entspricht einer Vorrichtung zum Einspritzen von Harnstoffwasser, um Ammoniak (NH₃) zu erzeugen, das bei diesen Reaktionen als ein Reduktionsmittel von NOx dient.
Ein Oxidationskatalysator kann als eine Ammoniakbeseitigungsvorrichtung auf der Stromabwärtsseite des SCR-Katalysators 33 in dem Abgasrohr 31 vorgesehen sein. Der Oxidationskatalysator kann überschüssiges Ammoniak (NH₃) aus dem SCR-Katalysator entfernen.
Die Konfiguration und Komponenten eines Reduktionsmitteleinspritzsystems 20, welches Harnstoffwasser über das Einspritzventil 50 bei dem Abgasreinigungssystem 10 einspritzt, werden im Folgenden beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Harnstoffwasser von einem Harnstoffwassertank 40 hin zu dem Einspritzventil 50 geführt. Der Harnstoffwassertank 40 kann einfach als der Tank 40 bezeichnet sein. Die nachfolgende Beschreibung geht davon aus, dass sich der Tank 40 auf einer Stromaufwärtsseite des Abgasreinigungssystems 10 befindet und sich das Einspritzventil 50 auf einer Stromabwärtsseite des Abgasreinigungssystems 10 befindet.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Tank 40 ein abgedichteter Behälter mit einer Flüssigkeitszuführkappe, und ein Harnstoffwasser mit einer vorbestimmten, spezifischen Konzentration ist in dem Tank 40 gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Harnstoffkonzentration 32,5 %, was einem Konzentrationsniveau entspricht, das den niedrigsten Gefrierpunkt aufweist. Wenn die Harnstoffkonzentration 32,5 % beträgt, gefriert das Harnstoffwasser bei Temperaturen um -11 °C oder niedriger.
Der Tank 40 und das Einspritzventil 50 sind durch eine Zuführleitung 42 verbunden. Ein Endabschnitt auf der Stromaufwärtsseite der Zuführleitung 42 ist mit einer Bodenfläche des Tanks 40 verbunden, um zu ermöglichen, dass das in dem Tank 40 gespeicherte Harnstoffwasser in die Zuführleitung 42 fließt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Zuführleitung 42 auch als ein „Reduktionsmitteldurchlass“ bezeichnet sein.
Der mittlere Teil der Zuführleitung 42 umfasst eine Harnstoffwasserpumpe 44. Die Harnstoffwasserpumpe 44 kann auch einfach als die Pumpe 44 bezeichnet sein. Die Pumpe 44 entspricht einer elektrischen Pumpe, die durch einen elektrischen Strom rotierend angetrieben wird, der durch die Pumpensteuerungseinheit 70 zugeführt wird. Die Pumpe 44 verdichtet das Harnstoffwasser und führt dieses über die Zuführleitung 42 hin zu dem Einspritzventil 50.
Die Pumpe 44 besitzt ein Zahnrad 45 und führt das Harnstoffwasser basierend auf einer Drehzahl des Zahnrads 45 zu. Die Pumpe 44 ist insbesondere so eingestellt, dass diese eine konstante Menge an Harnstoffwasser pro Umdrehung des Zahnrads 45 abgibt. Darüber hinaus ist die Pumpe 44 in der Lage, das Zahnrad 45 sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtungen zu rotieren. Im Folgenden ist die Vorwärtsrotation des Zahnrads 45 als eine Vorwärtsrotation der Pumpe 44 bezeichnet und die Rückwärtsrotation des Zahnrads 45 ist als eine Rückwärtsrotation der Pumpe 44 bezeichnet. Das Harnstoffwasser in dem Tank 40 wird aus dem Tank 40 gesaugt und durch die Vorwärtsrotation der Pumpe 44 in einer Stromabwärtsrichtung gefördert, und das Harnstoffwasser wird durch die Rückwärtsrotation der Pumpe 44 in den Tank 40 zurückgefördert.
Die Pumpe 44 ist mit einem Rotationssensor 46 vorgesehen. Der Rotationssensor 46 erfasst eine Drehzahl N, welche der Umdrehungsanzahl bzw. Drehzahl ΣN der Pumpe 44 pro Zeiteinheit entspricht. Der Rotationssensor 46 erfasst beispielsweise eine Harnstoffwasserabgabegeschwindigkeit durch die Pumpe 44. Die Harnstoffwasserabgabegeschwindigkeit kann auch als die Druckfördergeschwindigkeit bezeichnet sein.
Die Zuführleitung 42 umfasst einen Drucksensor 48 auf der Stromabwärtsseite der Pumpe 44. Der Drucksensor 48 erfasst einen Druck P in der Zuführleitung 42 und erfasst beispielsweise einen Abgabedruck des Harnstoffwassers durch die Pumpe 44.
Das Einspritzventil 50 ist bei einem stromabwärtigen Endabschnitt der Zuführleitung 42 verbunden. Das Einspritzventil 50 besitzt im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie ein bestehendes Kraftstoffeinspritzventil (das heißt, ein Injektor).
Das Einspritzventil 50 ist als ein elektromagnetisches Auf-Zu-Ventil mit einem aus einem elektromagnetischen Solenoid hergestellten Antriebsteil und einem Ventilkörperteil mit einer Nadel 52 zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung bei einem vorderen Ende konfiguriert. Das Einspritzventil 50 wird im Ansprechen auf ein von der Pumpensteuerungseinheit 70 zugeführtes Antriebssignal Sm zum Öffnen und Schließen angetrieben. Das heißt, wenn das elektromagnetische Solenoid im Ansprechen auf das Antriebssignal Sm bestromt wird, bewegt sich die Nadel 52 basierend auf der Bestromung in der Öffnungsrichtung, und die Einspritzöffnung des vorderen Endes wird durch die Bewegung der Nadel 52 zum Einspritzen des Harnstoffwassers geöffnet.
Die Zuführleitung 42 umfasst eine Abzweigleitung 54. Die Abzweigleitung 54 verbindet den Tank 40 mit der Zuführleitung 42 bei einem Verzweigungsabschnitt B auf der Stromabwärtsseite der Pumpe 44. Der Drucksensor 48 ist bei einem Abschnitt der Zuführleitung 42 zwischen der Pumpe 44 und dem Verzweigungsabschnitt B vorgesehen.
Ein Ende der Abzweigleitung 54 ist mit der Bodenfläche des Tanks 40 verbunden. Ein Sperrventil 60 ist an dem Ende der Abzweigleitung 54 angeordnet, das mit dem Tank 40 verbunden ist. Das Sperrventil 60 ist geschlossen, wenn der Druck P in der Abzweigleitung 54 niedriger ist als ein vorbestimmter Druck, um zu verhindern, dass das im Tank 40 gespeicherte Harnstoffwasser in die Abzweigleitung 54 strömt. Das Sperrventil 60 öffnet sich, wenn der Druck P in der Abzweigleitung 54 höher als der vorbestimmte Druck ist, und ermöglicht dem Harnstoffwasser in der Abzweigleitung 54 in den Tank 40 zu strömen.
Der Tank 40 umfasst ein Heizelement 62. Das Heizelement 62 ist beispielsweise ein elektrischer Heizer, und dieses taut das in dem Tank 40 gefrorene Harnstoffwasser auf, wenn das Heizelement 62 basierend auf einem Anweisungssignal von der Pumpensteuerungseinheit 70 bestromt wird. Das Heizelement 62 kann irgendwo im, auf oder um den Tank 40 herum positioniert sein, um das gefrorene Harnstoffwasser aufzutauen. Das Heizelement 62 kann beispielsweise in der Nähe eines Sauganschlusses bzw. -Öffnung der Zuführleitung 42 vorgesehen sein.
An einem Außenumfang der Zuführleitung 42 ist ein Heizelement 64 vorgesehen. Das Heizelement 64 ist beispielsweise ein elektrischer Heizer, und dieser taut das in der Zuführleitung 42 gefrorene Harnstoffwasser auf, wenn das Heizelement 64 basierend auf einem Anweisungssignal von der Pumpensteuerungseinheit 70 bestromt wird.
In dem Tank 40 ist ein Temperatursensor 66 angeordnet. Der Temperatursensor 66 ist beispielsweise eine temperaturempfindliche Diode oder ein Thermistor und misst die Temperatur des Harnstoffwassers im Tank 40. Ein Außenlufttemperatursensor 68 ist außerhalb des Tanks 40 vorgesehen. Der Außenlufttemperatursensor 68 ist beispielsweise eine temperaturempfindliche Diode oder ein Thermistor, der bei einem bestimmten Abstand zum Tank 40 angeordnet ist. Der Außenlufttemperatursensor 68 misst die Außenlufttemperatur um das Fahrzeug herum.
Die Pumpensteuerungseinheit 70 umfasst eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) (nicht dargestellt), welche einen Abgasreinigungsprozess steuert. Die ECU umfasst beispielsweise einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Eingangs/Ausgangs (I/O)-Schnittstelle (alle nicht dargestellt). Die Pumpensteuerungseinheit 70 kann die Drehzahl N der Pumpe 44 von dem Rotationssensor 46 erlangen, den Druck P in der Zuführleitung 42 von dem Drucksensor 48 erlangen, die Temperatur des Harnstoffwassers in dem Tank 40 von dem Temperatursensor 66 erlangen und die Außenlufttemperatur von dem Außenlufttemperatursensor 68 erlangen. Die Pumpensteuerungseinheit 70 kann die Komponenten des Reduktionsmitteleinspritzsystems 20 basierend auf diesen erlangen Werten steuern. Die Pumpensteuerungseinheit 70, insbesondere die ECU der Steuerungseinheit 70, kann konfiguriert sein, um ein im Speicher gespeichertes Programm/Anweisungssatz auszuführen, um einen Prozess oder eine Reihe von Prozessen durchzuführen, beispielsweise die in den 3 und 5 dargestellten und im Folgenden näher beschriebenen Prozesse. Der Mikrocomputer der ECU der Steuerungseinheit 70 kann insbesondere derart konfiguriert sein, dass dieser ein in dem Speicher (beispielsweise RAM, ROM) der ECU oder dem Mikrocomputer selbst gespeichertes Programm/Anweisungssatz ausführt, um einen Prozess oder eine Reihe von Prozessen durchzuführen, beispielsweise die in den 3 und 5 dargestellten Prozesse. Der Speicher des Mikrocomputers entspricht einem Beispiel für ein nichtflüchtiges, substantielles Speichermedium.
Wenn die Pumpe 44 in der Vorwärtsrichtung rotiert, führt die Pumpensteuerungseinheit 70 eine Druck-Feedback-Steuerung der Pumpe 44 (das heißt, PI-Regelung) zum Steuern des von dem Drucksensor 48 gemessenen Drucks P, um mit einem vorbestimmten Referenzdruck Po übereinzustimmen, durch.
Wenn die Pumpe 44 in einer Vorwärtsrichtung rotiert, berechnet die Pumpensteuerungseinheit 70 basierend auf der aktuellen Last und der Drehzahl (siehe 2) des Motors 30 einen erforderlichen Einspritzbetrag Qo des Einspritzventils 50. Die Pumpensteuerungseinheit 70 erzeugt ein Antriebssignal Sm zum Realisieren des berechneten erforderlichen Einspritzbetrags Qo und gibt das Antriebssignal Sm an das Einspritzventil 50 aus. Auf diese Weise steuert die Pumpensteuerungseinheit 70 den Einspritzbetrag Q des Einspritzventils 50.
2 zeigt den Übergang der Drehzahl N während der Einspritzung durch das Einspritzventil 50. Teil (a) von 2 zeigt den Übergangswert des Antriebssignals Sm, Teil (b) von 2 zeigt den Übergang der Drehzahl N, und Teil (c) von 2 zeigt den Übergang des Drucks P in der Zuführleitung 42. In 2 wurden Pulsationen bzw. Schwankungen, die zu anderen Zeiten als während der Einspritzung durch das Einspritzventil 50 auftreten, aus den Übergängen von Drehzahl N und Druck P entfernt. Schwankungen, die zu anderen Zeiten als während der Einspritzung auftreten, wurden ebenfalls aus den Übergängen von Drehzahl N und Druck P in den 6, 7, 9 und 10 entfernt.
Wie in 2 gezeigt ist, entspricht das Antriebssignal Sm einem Signal mit zwei Werten, einer AN-Spannung und einer AUS-Spannung. Wenn das Antriebssignal Sm einer AUS-Spannung entspricht, ist das Einspritzventil 50 geschlossen und die Einspritzung des Harnstoffwassers durch das Einspritzventil 50 ist gestoppt. Die Zeitdauer, in der das Antriebssignal Sm der AUS-Spannung entspricht, ist als eine Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts bezeichnet. In der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts wird die Drehzahl N durch die Druck-Feedback-Steuerung der Pumpe 44 auf eine vorbestimmte Referenzdrehzahl No gesteuert. Das überschüssige Harnstoffwasser wird über die Abzweigleitung 54 in den Tank 40 zurückgeführt.
Wenn das Antriebssignal Sm andererseits der AN-Spannung entspricht, ist das Einspritzventil 50 geöffnet und das Harnstoffwasser wird durch das Einspritzventil 50 eingespritzt. Die Zeitdauer, in der das Antriebssignal Sm der AN-Spannung entspricht, ist als eine Einspritzzeitdauer Tp bezeichnet. In der Einspritzzeitdauer Tp nimmt der Druck P in der Zuführleitung 42 während der Einspritzung ausgehend von dem Referenzdruck Po ab. Um die Druckabnahme während der Einspritzung auszugleichen, wird der von der Pumpe 44 abgegebene Harnstoffwasserbetrag durch die Druckrückführung (nachfolgend als ein Pumpenabgabebetrag bezeichnet) erhöht und entsprechend nimmt die Drehzahl N zu. Folglich wird das Harnstoffwasser in dem Tank 40 abgesaugt und das Harnstoffwasser dem Einspritzventil 50 zugeführt. Der Veränderungs- oder Zunahmebetrag der Drehzahl N ausgehend von der Referenzdrehzahl No während der Einspritzung ist als ΔN bezeichnet.
Die Pumpensteuerungseinheit 70 schaltet die AN-Spannung und die AUS-Spannung des Antriebssignals Sm mit einem vorbestimmten Zyklus um. Somit führt das Einspritzventil 50 wiederholend die Einspritzung und einen Einspritzstopp (das heißt, einen Stopp der Einspritzung) bei einem vorbestimmten Zyklus durch. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt der Zyklus des Antriebssignals Sm auf einer Frequenz von 2 Hz, und die Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts und die Einspritzzeitdauer Tp während des Zyklus werden auf gleiche Dauern gesteuert.
Wenn die Pumpe 44 in der Rückwärtsrichtung rotiert, führt die Pumpensteuerungseinheit 70 eine Drehzahl-Feedback-Steuerung durch, so dass die von dem Rotationssensor 46 erlangte Drehzahl N mit der vorbestimmten Drehzahl übereinstimmt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Betrieb steuert die Pumpensteuerungseinheit 70 ein Tastverhältnis Du des der Pumpe 44 während der Vorwärtsrotation der Pumpe 44 zugeführten elektrischen Stroms (das heißt, das Pumpentastverhältnis), um den Einspritzbetrag Q des dem Einspritzventil 50 zugeführten Harnstoffwassers zu steuern. Tritt aufgrund einer Kristallisation des Harnstoffs eine Anomalie bei dem Einspritzbetrag Q auf, so kann die Anomalie des Einspritzventils 50 daher aus dem Pumpentastverhältnis Du bestimmt werden. Die Anomalie kann einem Eindringen von Fremdkörpern in das Einspritzventil 50 ausgehend von der Seite des Abgasrohrs 31 über das Einspritzloch des Einspritzventils entsprechen.
Aus folgenden Gründen kann es jedoch schwierig sein, die Anomalie des Einspritzventils 50 aus dem Pumpentastverhältnis Du genau zu bestimmen. In Fällen, in denen beispielsweise die Drehzahl N der Pumpe 44 gemäß dem Einspritzbetrag Q variiert, wird bei dem Prozess der Berechnung des Einspritzbetrags Q aus dem Pumpentastverhältnis Du der effektive Wert des der Pumpe 44 zugeführten elektrischen Stroms aus dem Pumpentastverhältnis Du berechnet. Dann wird die Drehzahl N basierend auf dem effektiven Wert des elektrischen Stroms berechnet und der Einspritzbetrag Q wird basierend auf dieser Drehzahl N berechnet. Das heißt, der Einspritzbetrag Q wird indirekt aus dem Pumpentastverhältnis Du berechnet. Wenn während der Berechnung des effektiven Werts des elektrischen Stroms aus dem Pumpentastverhältnis Du ein Fehler auftritt oder wenn die Drehzahl N aus dem effektiven Wert des elektrischen Stroms berechnet wird, ist es daher nicht möglich, die Anomalie des Einspritzventils 50 genau zu bestimmen.
Um das vorstehende Problem zu lösen, führt die Pumpensteuerungseinheit 70 der vorliegenden Ausführungsform einen Anomaliebestimmungsprozess durch, wenn die Pumpe 44 in der Vorwärtsrichtung rotiert. Der Anomaliebestimmungsprozess entspricht einem Prozess zum Erlangen der Drehzahl N während der Einspritzung des Harnstoffwassers durch das Einspritzventil 50 und zum Bestimmen des Vorliegens oder Nichtvorliegens einer Anomalie im Einspritzventil 50 basierend auf der erlangten Drehzahl N. Somit ist es möglich, die Anomalie des Einspritzventils 50 basierend auf der Drehzahl N genau zu bestimmen.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Anomaliebestimmungsprozesses, der bei der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Während des Betriebs des Motors 30 führt die Pumpensteuerungseinheit 70 den Anomaliebestimmungsprozess bei vorbestimmten Zeitintervallen wiederholend durch.
Wenn der Anomaliebestimmungsprozess gestartet wird, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S10, ob der Motor 30 in Betrieb ist.
Insbesondere bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob sich ein Zündschalter des Fahrzeugs in einem AN-Zustand befindet. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S10 eine zustimmende Bestimmung erlangt, das heißt „JA“, schreitet der Prozess zu S11 voran.
Bei S11 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob der Anomaliebestimmungsprozess durchgeführt werden kann. Insbesondere bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob der Rotationssensor 46, der Drucksensor 48 und der Zustand der Druck-Feedback-Steuerung jeweils normal sind. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S11 eine negative Bestimmung erlangt, das heißt „NEIN“, beendet die Pumpensteuerungseinheit 70 den Anomaliebestimmungsprozess. Wenn bei S11 andererseits eine zustimmende Bestimmung erfolgt, das heißt „JA“, schreitet der Prozess zu S12 voran.
Bei S12 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob das Antriebssignal Sm der AN-Spannung entspricht. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bestimmt, dass sich das Antriebssignal Sm in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts befindet, in welcher die Antriebsspannung Sm der AUS-Spannung entspricht, führt die Pumpensteuerungseinheit 70 eine negative Bestimmung bei S12 durch, das heißt „NEIN“, und der Prozess schreitet zu S14 voran. Bei S14 erlangt die Pumpensteuerungseinheit 70 die Drehzahl N der Pumpe 44 unter Verwendung des Rotationssensors 46.
Wie in 2 gezeigt ist, entspricht bei normalem Einspritzventil 50 die Drehzahl N in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts der Referenzdrehzahl No. Die Drehzahl N kann jedoch während der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts von der Referenzdrehzahl No abweichen, da diese durch die unmittelbar vorhergehende Einspritzung beeinflusst wird. Wenn das Einspritzventil 50 unmittelbar vor der Soll-Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts einspritzt, erlangt die Pumpensteuerungseinheit 70 die Referenzdrehzahl No in der Einspritzzeitdauer Ts nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer Tc (das heißt, Zeitperiode Tc) nach Beginn der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts. Die in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer Tc erlangte Drehzahl N kann als eine Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit bzw. -Drehzahl Ns bezeichnet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer Tc ab Beginn der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts einem „Einspritz-Stopp-Zustand“, und die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns zu diesem Zeitpunkt entspricht einer „Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl“.
Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 hingegen bestimmt, dass das Antriebssignal Sm in der Einspritzzeitdauer Tp liegt, in der das Antriebssignal Sm der AN-Spannung entspricht, erlangt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S12 eine zustimmende Bestimmung, das heißt „JA“, und der Prozess schreitet zu S16 voran. Bei S16 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns bereits erlangt wurde. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S16 eine negative Bestimmung erlangt, das heißt „NEIN“, beendet die Pumpensteuerungseinheit 70 den Anomaliebestimmungsprozess. Wenn bei S16 hingegen eine positive Bestimmung erfolgt, das heißt „JA“, schreitet der Prozess zu S17 voran, und die Pumpensteuerungseinheit 70 erlangt die Drehzahl N unter Verwendung des Rotationssensors 46. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Prozess bei S17 durch die Pumpensteuerungseinheit 70 durchgeführt wird, kann die Pumpensteuerungseinheit 70 als ein „Erlangungsabschnitt“ bezeichnet sein, da die Pumpensteuerungseinheit 70 die Drehzahl N unter Verwendung des Rotationssensors 46 erlangt.
Die Pumpensteuerungseinheit 70 erlangt die Drehzahl N in der Einspritzzeitdauer Tp und anschließend in der vorbestimmten Zeitdauer Tc auf die Einspritzzeitdauer Tp folgend. Die Zeitdauer, welche die Einspritzzeitdauer Tp und die anschließende, vorbestimmte Zeitdauer Tc umfasst, kann als eine Erlangungszeitdauer Te bezeichnet sein. Die in der Erlangungszeitdauer Te erlangte Drehzahl N kann als eine Einspritzgeschwindigkeit Np bezeichnet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Erlangungszeitdauer Te einem „Einspritzzustand“ und die Einspritzgeschwindigkeit Np entspricht einer „Einspritzzeit-Drehzahl“.
Bei S18 berechnet die Pumpensteuerungseinheit 70 den Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N, das heißt, den Veränderungsbetrag ΔN. Die Pumpensteuerungseinheit 70 berechnet den Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N durch Subtrahieren der bei S14 erlangten Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns von der bei S17 erlangten Einspritzgeschwindigkeit Np.
Die Pumpensteuerungseinheit 70 erlangt die Einspritzgeschwindigkeit Np für jede Erlangungszeitdauer Te und diese erlangt die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns für jede Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts. In diesem Fall erlangt die Pumpensteuerungseinheit 70 (i) die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts vor der Soll-Erlangungszeitdauer Te und (ii) die Einspritzgeschwindigkeit Np in der Soll-Erlangungszeitdauer Te. Hier entspricht die Soll-Erlangungszeitdauer Te der Erlangungszeitdauer Te nach der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts, in welcher die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns erlangt wird. Eine voreingestellte Bedingung zum Erlangen der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns kann sein, dass die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns vor der Einspritzgeschwindigkeit Np in der nachfolgenden Soll-Erlangungszeitdauer Te erhalten wird. Bei S18 subtrahiert die Pumpensteuerungseinheit 70 die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts vor der Soll-Erlangungszeitdauer Te von der Einspritzgeschwindigkeit Np in der Soll-Erlangungszeitdauer Te, wodurch der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N in der Soll-Erlangungszeitdauer Te berechnet wird.
Bei S20 berechnet die Pumpensteuerungseinheit 70 aus dem bei S18 erlangten Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N einen tatsächlichen Einspritzbetrag Qp. Wie in 4 gezeigt ist, zeigt ein Korrelationsdiagramm die Beziehung zwischen der Drehzahl ΣN der Pumpe 44 und dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp. Eine solche Korrelation kann verwendet werden, um eine Umwandlungstabelle zu erstellen, die in dem Speicher der Pumpensteuerungseinheit 70 gespeichert sein kann. Eine Umwandlungstabelle kann ein Datensatz für die Werte des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp und deren entsprechende Drehzahlen ΣN sein und umgekehrt. Die Pumpensteuerungseinheit 70 integriert den bei S18 erlangten Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N für die Dauer der Soll-Erlangungszeitdauer Te, um die Drehzahl ΣN zu berechnen, und verwendet die Umwandlungstabelle, um die berechnete Drehzahl ΣN in den tatsächlichen Einspritzbetrag Qp umzuwandeln. Nach dem Berechnen des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp erhöht die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S21 eine Zahl M um 1, und der Prozess schreitet dann zu S22 voran. Die Zahl M gibt die Anzahl bzw. Häufigkeit an, mit welcher der tatsächliche Einspritzbetrag Qp berechnet wurde.
Bei S22 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob die Zahl M größer als eine vorgeschriebene Zahl Mo ist oder nicht, wobei Mo eine natürliche Zahl (das heißt, positive ganze Zahl) ist, die gleich oder größer als zwei ist (das heißt, Mo ≥ 2). Die vorgeschriebene Zahl Mo entspricht der Anzahl der Erlangungszeitdauern Te zum Integrieren des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp, um die Anomalie des Einspritzventils 50 richtig zu bestimmen, welche bei der vorliegenden Ausführungsform auf „100“ eingestellt ist. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S22 eine negative Bestimmung erlangt, das heißt „NEIN“, beendet die Pumpensteuerungseinheit 70 den Anomaliebestimmungsprozess. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S22 andererseits eine zustimmende Bestimmung erlangt, das heißt „JA“, schreitet der Prozess zu S24 voran.
Bei S24 berechnet die Pumpensteuerungseinheit 70 einen integrierten tatsächlichen Einspritzbetrag ΣQp durch Integrieren des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp in den M Teilen der Erlangungszeitdauer Te, und berechnet einen integrierten erforderlichen Einspritzbetrag ΣQo durch Integrieren des erforderlichen Einspritzbetrags Qo in den M Teilen der Erlangungszeitdauern Te (das heißt, die Einspritzzeitdauer Tp). Anschließend berechnet die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S26 eine Verbrauchsbetragsabweichung Dc, wie in Gleichung 4 gezeigt, die einem Absolutwert der Differenz zwischen dem integrierten tatsächlichen Einspritzbetrag ΣQp und dem integrierten erforderlichen Einspritzbetrag ΣQo entspricht. $| Σ Qp - Σ Qo | = Dc$
Bei S28 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob die Verbrauchsbetragsabweichung De größer als ein vorbestimmter Differenzschwellenwert Dt ist. Der Differenzschwellenwert Dt entspricht einem Schwellenwert zum Bestimmen, ob eine unerwartete Veränderung bei dem Einspritzventil 50 aufgetreten ist. Hier kann die unerwartete Veränderung des Einspritzventils 50 eine andere Veränderung als eine erwartete Veränderung aufgrund der Alterung des Einspritzventils 50 sein, das heißt, eine nicht alterungsbedingte Veränderung. Der Differenzschwellenwert Dt ist auf die Hälfte des integrierten tatsächlichen Einspritzbetrags ΣQp eingestellt, der bei S24 berechnet wird. Wenn die Pumpensteuerungseinheit bei S28 eine negative Bestimmung erlangt, das heißt „NEIN“, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S30, dass das Einspritzventil 50 normal ist, und der Prozess schreitet zu S31 voran.
Bei S31 stellt die Pumpensteuerungseinheit 70 die Zahl M auf null ein, und bei S32 aktualisiert die Pumpensteuerungseinheit 70 die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns, die bei der Bestimmung bei S28 verwendet wird. Das heißt, die Pumpensteuerungseinheit 70 aktualisiert die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns, die zum Berechnen des Zunahmebetrags ΔN der Drehzahl N bei S18 verwendet wird, als einen Geschwindigkeitsschwellenwert Nt. Nachdem die Pumpensteuerungseinheit 70 die Aktualisierung der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns bei S32 durchführt, endet der Anomaliebestimmungsprozess. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei der vorliegenden Ausführungsform den Prozess bei S28 durchführt, kann die Pumpensteuerungseinheit 70 als eine „Bestimmungsvorrichtung“ bezeichnet sein, da die Pumpensteuerungseinheit 70 einen Bestimmungsprozess durchführt. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 den Prozess bei S32 durchführt, kann die Pumpensteuerungseinheit 70 als ein „Aktualisierer“ bezeichnet sein, da die Pumpensteuerungseinheit 70 einen Aktualisierungsprozess durchführt. Der Aktualisierer kann Teil des Erlangungsabschnitts sein. Das heißt, der Erlangungsabschnitt kann den Aktualisierer umfassen.
Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S28 andererseits eine positive Bestimmung erlangt, das heißt „JA“, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, dass das Einspritzventil 50 abnormal ist, und diese bestimmt die Art der Anomalie bei S34, S36, S38, S40 und S42. Wenn die Verbrauchsbetragsabweichung Dc größer als der Differenzschwellenwert Dt ist, kann eine Anomalie auftreten, bei welcher der tatsächliche Einspritzbetrag Qp deutlich größer als der erforderliche Einspritzbetrag Qo ist, oder bei welcher der tatsächliche Einspritzbetrag Qp deutlich kleiner als der erforderliche Einspritzbetrag Qo ist.
Wenn der tatsächliche Einspritzbetrag Qp deutlich größer ist als der erforderliche Einspritzbetrag Qo, wird ein Überschuss an Harnstoffwasser im Verhältnis zu der NOx-Menge im Abgas in den Abgasdurchlass 31a eingespritzt. Mit anderen Worten, es wird mehr Harnstoffwasser in den Abgasdurchlass 31a eingespritzt, als zur Reinigung des NOx im Abgas erforderlich ist. Somit kann sich aus dem überschüssigen Harnstoffwasser im Abgasdurchlass 31a ein Harnstoffpräzipitat bzw. -ausfall bilden und in der Auslassleitung 31 sammeln.
Wenn der tatsächliche Einspritzbetrag Qp deutlich kleiner als der erforderliche Einspritzbetrag Qo ist, ist der in den Abgasdurchlass 31a eingespritzte Harnstoffwasserbetrag kleiner als der Betrag des entsprechenden NOx im Abgas. Mit anderen Worten, es wird weniger Harnstoffwasser in den Abgasdurchlass 31a eingespritzt, als zur Reinigung des NOx im Abgas erforderlich ist. Daher ist es möglich, dass das NOx im Abgas nicht ausreichend gereinigt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform können die Anomalien, wie die Über-Einspritzung (das heißt, Überschuss) und die Unter-Einspritzung (das heißt, Mangel bzw. Fehlbetrag) von Harnstoffwasser, unter Verwendung der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns bestimmt werden.
Insbesondere wenn die Pumpensteuerungseinheit bei S28 eine positive Bestimmung erlangt, stellt die Pumpensteuerungseinheit 70 die Zahl M bei S33 auf null ein und schreitet zu S34 voran. Bei S34 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob der integrierte erforderliche Einspritzbetrag ΣQo kleiner als ein Einspritzschwellenwert Qt ist. Der Einspritzschwellenwert Qt entspricht einem Einspritzbetrag gemäß einem maximalen Einspritzbetrag Qmax des Einspritzventils 50, der genauer durch Integrieren des maximalen Einspritzbetrags Qmax jeder Erlangungszeitdauer Te auf einen integrierten Einspritzbetrag eingestellt ist. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S34 eine negative Bestimmung erlangt, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S36, dass eine Verbrauchsbetragsanomalie bei dem Einspritzventil 50 aufgetreten ist, und beendet den Anomaliebestimmungsprozess. Hier entspricht die Verbrauchsbetragsanomalie einer Anomalie, bei welcher der tatsächliche Einspritzbetrag Qp größer ist als der maximale Einspritzbetrag Qmax.
Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S34 eine zustimmende Bestimmung erlangt, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S38, ob die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns kleiner bzw. niedriger oder gleich dem Geschwindigkeitsschwellenwert Nt ist. Der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt entspricht einem Schwellenwert zum Bestimmen der Art der Anomalie des Einspritzventils 50 basierend auf der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns. Insbesondere entspricht der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt einer Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns, die bei dem vorherigen Anomaliebestimmungsprozess erlangt wird, und diese wird als der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt aktualisiert (das heißt bei S32). Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S38 eine negative Bestimmung erlangt, das heißt „NEIN“, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S40, dass eine Offen-Klemmanomalie bzw. Klemmanomalie bei Öffnung bei dem Einspritzventil 50 aufgetreten ist, und beendet den Anomaliebestimmungsprozess. Eine Offen-Klemmanomalie entspricht hier einer Anomalie, bei der das Einspritzventil 50 in dem offenen Zustand festsitzt bzw. klemmt (beispielsweise so bleibt) und das Einspritzventil 50 aufgrund einer solchen Anomalie nicht schließen kann. Bei der Offen-Klemmanomalie ist der tatsächliche Einspritzbetrag Qp deutlich größer als der erforderliche Einspritzbetrag Qo.
Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S38 eine positive Bestimmung erlangt, das heißt „JA“, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S42, dass eine Klemmanomalie bei vollständiger Schließung bei dem Einspritzventil 50 aufgetreten ist, und beendet den Anomaliebestimmungsprozess. Hier entspricht die Klemmanomalie bei vollständiger Schließung einer Anomalie, bei der das Einspritzventil 50 in einem vollständig geschlossenen Zustand festsitzt bzw. klemmt (beispielsweise so bleibt) und das Einspritzventil 50 nicht geöffnet wird. Bei der Klemmanomalie bei vollständiger Schließung wird der tatsächliche Einspritzbetrag Qp deutlich kleiner als der erforderliche Einspritzbetrag Qo.
Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S10 eine negative Bestimmung erlangt, das heißt „NEIN“, schreitet der Prozess zu S44 voran. Bei S44 führt die Pumpensteuerungseinheit 70 einen Vorbereitungsprozess zur Behandlung einer Anomalie in einem nicht bedienten bzw. unbeaufsichtigten Fahrzeug durch, nachdem der Betrieb des Motors 30 gestoppt ist.
5 ist ein Flussdiagramm des Vorbereitungsprozesses bei S44 in 3. Nach dem Beginn des Vorbereitungsprozesses führt die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S50 einen Saugprozess durch. Bei dem Saugprozess rotiert die Pumpensteuerungseinheit 70 die Pumpe 44 in einer Rückwärtsrichtung, um das Harnstoffwasser in der Zuführleitung 42 zurück in den Tank 40 zu saugen. Der Saugprozess bei S50 kann Situationen verhindern, in denen Harnstoffwasser in der Zuführleitung 42 verbleibt, während das Fahrzeug unbeaufsichtigt zurückgelassen wird, indem das Harnstoffwasser in der Zuführleitung 42 zurück in den Tank 40 abgegeben wird. Unbeaufsichtigt kann dafür stehen, nachdem der Fahrzeugmotor 30 abgeschaltet ist und der Fahrzeugführer das Fahrzeug bei ausgeschaltetem Motor stehen lässt. Somit kann der Saugprozess bei S50 dazu beitragen, Situationen zu beschränken und/oder zu verhindern, in denen die Zuführleitung 42 gefriert und platzt, weil Harnstoffwasser in der Zuführleitung 42 gefriert.
Bei S52 bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, ob der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt während des laufenden Betriebs des Motors 30 aktualisiert wurde. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 eine negative Bestimmung bei S52 erlangt, das heißt „NEIN“, beendet die Pumpensteuerungseinheit 70 den in 5 gezeigten Vorbereitungsprozess und den in 3 gezeigten Anomaliebestimmungsprozess. Wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 bei S52 andererseits eine zustimmende Bestimmung erlangt, das heißt „JA“, schreitet die Pumpensteuerungseinheit 70 zu S54 voran. Eine zustimmende Bestimmung bei S52 bedeutet, dass der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt während des letzten Betriebs des Motors 30 aktualisiert wurde, bevor der Motor 30 abgestellt wird. Das heißt, der Motor 30 wird nach einer Aktualisierung des Geschwindigkeitsschwellenwertes Nt aufgrund einer Normalitätsbestimmung bei S30 in 3 abgeschaltet.
Bei S54 speichert die Pumpensteuerungseinheit 70 den Geschwindigkeitsschwellenwert Nt im Speicher (beispielsweise eine substantielle, nichtflüchtige Speichervorrichtung, wie ein RAM) und beendet den in 5 gezeigten Vorbereitungsprozess und den in 3 gezeigten Anomaliebestimmungsprozess. Folglich wird der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt während der Zeitdauer, in welcher der Motor abgeschaltet (das heißt, gestoppt) wird, bis zu der Zeit des nächsten Starts des Motors 30 (das heißt, wenn der Betrieb des Motors 30 wieder aufgenommen wird) gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Pumpensteuerungseinheit 70, wenn die Pumpensteuerungseinheit 70 den Prozess bei S54 durchführt, als eine „Beibehaltungsvorrichtung“ bezeichnet sein, da die Pumpensteuerungseinheit 70 den Geschwindigkeitsschwellenwert Nt im Speicher hält, bis der Fahrzeugmotor 30 wieder gestartet wird.
Anschließend wird ein Beispiel des Anomaliebestimmungsprozesses mit Bezug auf die 6, 7, 8, 9 und 10 beschrieben. 6 zeigt einen Übergang der Drehzahl N, wenn der Einspritzbetrag Q klein ist. 7 zeigt einen Übergang der Drehzahl N, wenn der Einspritzbetrag Q groß ist.
In den beiden 6 und 7 zeigt (a) einen Übergangswert des Antriebssignals Sm, (b) zeigt einen Übergang der Drehzahl N und (c) zeigt einen Übergang des Drucks P in der Zuführleitung 42.
Wenn das Harnstoffwasser während der Einspritzzeitdauer Tp des Antriebssignals Sm durch das Einspritzventil 50 eingespritzt wird, nimmt der Druck P in der Zuführleitung 42 ab.
Um den Druckabfall während der Einspritzung zu kompensieren bzw. auszugleichen, wird der Pumpenabgabebetrag durch die Druckrückführung (Druck-Feedback) erhöht und entsprechend nimmt die Drehzahl N zu. Wie in 6 gezeigt ist, ist bei kurzer Einspritzzeitdauer Tp und kleinem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp des Einspritzventils 50 der Abnahmebetrag des Drucks P klein, und der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N ist ebenfalls klein. Andererseits ist, wie in 7 gezeigt ist, bei langer Einspritzzeitdauer Tp und großem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp des Einspritzventils 50 der Abnahmebetrag des Drucks P groß und der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N ist ebenfalls groß. Das heißt, es besteht eine Korrelation zwischen dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp von Harnstoffwasser durch das Einspritzventil 50 und dem Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N. Folglich kann der tatsächliche Einspritzbetrag Qp aus dem Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N berechnet werden. Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, ist die vorbestimmte Zeitdauer Tc, während welcher der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N erlangt wird, so eingestellt, dass diese proportional zur Einspritzzeitdauer Tp hinsichtlich der Dauer zunimmt. Das heißt, wenn die Einspritzzeitdauer Tp länger wird, wird auch die vorbestimmte Dauer Tc länger.
8 zeigt den Übergang des Integrationswertes des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp und des Integrationswertes des erforderlichen Einspritzbetrags Qo. In einem Ausgangszustand vor einer erwarteten Veränderung durch die Alterung des Einspritzventils 50 ist der tatsächliche Einspritzbetrag Qp im Wesentlichen gleich dem erforderlichen Einspritzbetrag Qo. Wenn jedoch die Alterung des Einspritzventils 50 beginnt (das heißt, mit zunehmender Zeit), tritt durch die Alterung des Einspritzventils 50 eine deutliche Differenz zwischen dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp und dem erforderlichen Einspritzbetrag Qo auf. Somit wird die Verbrauchsbetragsabweichung Dc zwischen dem Integrationswert des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp und dem Integrationswertes des erforderlichen Einspritzbetrags Qo hervorgerufen. Wie durch den in 8 als eine durchgehende Linie gezeigten tatsächlichen Einspritzbetrag Qp angegeben ist, ist die Verbrauchsbetragsabweichung De zu einem Zeitpunkt tm gemäß der Zahl M kleiner als der Differenzschwellenwert Dt, wenn keine Anomalie bei dem Einspritzventil 50 vorliegt.
Andererseits wird bei einer Anomalie des Einspritzventils 50 (beispielsweise einem Defekt, einer Fehlfunktion), wie durch den in 8 als eine gestrichelte Linie dargestellten tatsächlichen Einspritzbetrag Qp angegeben ist, die Verbrauchsbetragsabweichung Dc zu dem Zeitpunkt tm größer als der Differenzschwellenwert Dt. Somit kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anomalie bei dem Einspritzventil 50 basierend auf dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp bestimmt werden.
9 zeigt den Übergang der Drehzahl N für ein Einspritzventil 50 mit einer Offen-Klemmanomalie. 10 zeigt den Übergang der Drehzahl N für ein Einspritzventil 50 mit einer Klemmanomalie bei vollständiger Schließung. In den 9 und 10 zeigt (a) den Übergangswert des Antriebssignals Sm, (b) zeigt den Übergang der Drehzahl N und (c) zeigt den Übergang des Drucks P in der Zuführleitung 42.
Wie in 9 gezeigt ist, wird die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns zur Referenzgeschwindigkeit Nr, wenn die Klemmanomalie bei vollständiger Schließung bei dem Einspritzventil 50 auftritt, da das Einspritzventil 50 in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts geschlossen ist. Andererseits ist das Einspritzventil 50 in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts nicht geschlossen, wenn die Offen-Klemmanomalie bei dem Einspritzventil 50 auftritt, wie in 10 gezeigt ist. Aufgrund der konstanten Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Einspritzventil 50 steigt somit die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns auf einen Wert, der höher ist als die Referenzgeschwindigkeit No, um den Druck P der Zuführleitung 42 aufrechtzuerhalten. Das heißt, die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns variiert in Abhängigkeit von der Art der Anomalie, die bei dem Einspritzventil 50 hervorgerufen wird. Somit ist es möglich, die Art der im Einspritzventil 50 verursachten Anomalie basierend auf der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns zu bestimmen.
Die nachfolgenden Effekte können durch die vorliegende Ausführungsform erreicht werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, besteht ein Zusammenhang zwischen dem Einspritzzustand des Harnstoffwassers durch das Einspritzventil 50 und der Änderung der Drehzahl N. Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform durch das Bestimmen der Anomalie des Einspritzventils 50 basierend auf der Drehzahl N möglich, die Anomalie des Einspritzventils 50 richtig zu bestimmen.
Insbesondere können bei der vorliegenden Ausführungsform, da eine Korrelation zwischen (i) dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp des Einspritzventils 50, der den Einspritzzustand des Harnstoffwassers durch das Einspritzventil 50 anzeigt, und (ii) dem Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N, welcher die Änderung der Drehzahl N anzeigt, besteht, spezifische Anomalien des Einspritzventils 50 basierend auf der Einspritzgeschwindigkeit Np und der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns bestimmt werden. Daher ist es möglich, die Anomalie des Einspritzventils 50 genau zu bestimmen, indem der Einfluss der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns eliminiert wird, im Vergleich zu Anomaliebestimmungen, bei denen die Anomalie des Einspritzventils 50 lediglich durch die Einspritzgeschwindigkeit Np bestimmt wird.
Praktischer wird der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N aus der Einspritzgeschwindigkeit Np und der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns berechnet, und der tatsächliche Einspritzbetrag Qp des Einspritzventils 50 wird dann aus dem direkten Zusammenhang zwischen dem Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N und dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp des Einspritzventils 50 berechnet. Da die Differenz zwischen dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp und dem erforderlichen Einspritzbetrag Qo mit der Anomalie des Einspritzventils 50 korreliert, ist es möglich, die Anomalie des Einspritzventils 50 basierend auf dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp zu bestimmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie bei dem Einspritzventil 50 unter Verwendung einer direkten Beziehung zwischen dem Einspritzzustand von Harnstoffwasser durch das Einspritzventil 50 und der Drehzahl N bestimmt. Daher ist es möglich, die Genauigkeit der Anomaliebestimmung im Vergleich zu Fällen zu verbessern, in denen die Anomalie des Einspritzventils 50 unter Verwendung der indirekten Beziehung zwischen dem Pumpentastverhältnis Du und der Drehzahl N bestimmt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann, da eine Anomalie im Einspritzventil 50 genauer bestimmt werden kann und eine spezifische Anomalie des Einspritzventils 50 identifiziert werden kann, ein Fahrzeugnutzer über die Anomalie informiert werden (beispielsweise über eine Warnleuchte, eine akustische Warnung, eine Anzeige der Anomalie auf einer Fahrzeuganzeige), um eine genaue Reparatur des Abgasreinigungssystems 10 zu erleichtern und zu veranlassen. Dadurch ist es möglich, den Einsatz des Fahrzeugs in einem Zustand zu verhindern und/oder zu beschränken, in dem das Abgasreinigungssystem 10 defekt ist (beispielsweise eine Anomalie, Defekt, Fehlfunktion aufweist) und das Abgas nicht gereinigt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N der Soll-Erlangungszeitdauer Te berechnet wird, der Zunahmebetrag ΔN unter Verwendung der in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts erlangten Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns unmittelbar vor der Soll-Erlangungszeitdauer Te berechnet. Die alterungsbedingte Veränderung des Einspritzventils 50 spiegelt sich in der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns wider, die in der unmittelbar vorausgehenden Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts erlangt wird. Daher ist es möglich, die Anomalie des Einspritzventils 50 in einem Zustand, der die Alterung des Einspritzventils 50 widerspiegelt, richtig zu bestimmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Art der Anomalie im Einspritzventil 50 basierend auf der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns bestimmt. Die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns variiert in Abhängigkeit von der Art der im Einspritzventil 50 auftretenden Anomalie, wie der Klemmanomalie bei vollständiger Schließung oder der Offen-Klemmanomalie. Daher ist es basierend auf der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns möglich, die Art der Anomalie im Einspritzventil 50 richtig zu bestimmen.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Verbrauchsbetragsabweichung Dc basierend auf der Differenz zwischen dem erforderlichen Einspritzbetrag Qo und dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp kleiner als der Differenzschwellenwert Dt ist, wird die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns, welche zur Berechnung des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp verwendet wird, als der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt eingestellt.
Da die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns in der Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts mit der Alterung des Einspritzventils 50 variiert, wird auch der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt zum Vergleich mit der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns aktualisiert. Falls der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt auf einen anormalen Wert aktualisiert wird, ist es schwierig, die Art der Anomalie im Einspritzventil 50 anhand des Geschwindigkeitsschwellenwerts Nt richtig zu bestimmen.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Verbrauchsbetragsabweichung Dc kleiner als der Differenzschwellenwert Dt ist, bestimmt die Pumpensteuerungseinheit 70, dass das Einspritzventil 50 normal ist. Daher wird auch die zur Berechnung des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp des als normal bestimmten Einspritzventils 50 verwendete Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns als normal bewertet.
Durch das Aktualisieren der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns als der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt ist es daher möglich, den Geschwindigkeitsschwellenwert Nt geeignet zu aktualisieren.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Betrieb des Motors 30 nach Aktualisierung des Geschwindigkeitsschwellenwerts Nt gestoppt wird, wird der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt während der Stoppzeit unverändert im Speicher gespeichert.
Eine Anomalie des Einspritzventils 50 kann während der Stoppzeit auftreten. Falls in einem solchen Fall der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt nach dem nächsten Start des Motors 30 eingestellt wird, kann der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt auf einen abnormalen Wert gemäß der Anomalie des Einspritzventils 50 eingestellt werden. In einem solchen Fall ist es nicht möglich, die Art der Anomalie im Einspritzventil 50 anhand des Geschwindigkeitsschwellenwertes Nt richtig zu bestimmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Betrieb des Motors 30 nach der Aktualisierung des Geschwindigkeitsschwellenwerts Nt gestoppt wird, der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt über die Stoppzeit unverändert gehalten. Da der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt aktualisiert wurde, wird dieser bewertet, wobei hier angenommen wird, dass der unveränderte Geschwindigkeitsschwellenwert Nt normal ist. Selbst wenn während der Stoppzeit eine Anomalie bei dem Einspritzventil 50 hervorgerufen wird, ist es daher möglich, die Art der Anomalie nach dem Auftreten der Anomalie anhand des Geschwindigkeitsschwellenwertes Nt, der vor dem Auftreten der Anomalie als normal bestimmt wurde, geeignet zu bestimmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Anomalie des Einspritzventils 50 unter Verwendung des integrierten tatsächlichen Einspritzbetrags ΣQp bestimmt, der durch Integrieren des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp in den M Teilen/Zeiten in der Erlangungszeitdauer Te erlangt wird.
Der Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N ist kleiner als die Referenzgeschwindigkeit Nr. Insbesondere beträgt der Zunahmebetrag ΔN etwa 20 bis 30 U/min, während die Referenzgeschwindigkeit No etwa 1200 U/min beträgt. Wenn der tatsächliche Einspritzbetrag Qp nur für eine Erlangungszeitdauer Te verwendet wird, kann die Bestimmung einer Anomalie im Einspritzventil 50 basierend auf Daten (beispielsweise Qp) nur aus einer Zeitdauer Te daher nicht korrekt sein.
Bei der vorliegenden Offenbarung wird die Anomalie des Einspritzventils 50 unter Verwendung des integrierten tatsächlichen Einspritzbetrags ΣQp bestimmt, der durch Integration des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp in den M Teilen/Zeiten in der Erlangungszeitdauer Te erlangt wird. Auf diese Weise kann die Anomaliebestimmung des Einspritzventils 50 bei der vorliegenden Ausführungsform genauer und korrekter durchgeführt werden als eine Anomaliebestimmung, bei der die Anomalie des Einspritzventils 50 unter Verwendung des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp in einer Erlangungszeitdauer Te bestimmt wird.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsform beschränkt und kann wie folgt modifiziert sein.
Bei dem Anomaliebestimmungsprozess wird der Prozess zum Bestimmen der Art der Anomalie (das heißt, S34 - S42 in 3) nicht unbedingt durchgeführt. Auch die Art der zu bestimmenden Anomalie ist nicht nur auf beispielsweise eine Offen-Klemmanomalie und eine Klemmanomalie bei vollständiger Schließung beschränkt, und es ist nicht notwendig, eine Anomalie des Verbrauchsbetrags zu bestimmen.
Ein Beispiel, bei dem die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns in jeder Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts erlangt wird, wurde gezeigt. Die Häufigkeit der Erlangung der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns ist jedoch nicht auf jede Einspritz-Stopp-Zeitdauer Ts beschränkt. Die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns kann beispielsweise nur einmal während des Betriebs des Motors 30 erlangt werden, bevor die Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Einspritzventil 50 gestartet wird. Somit kann die voreingestellte Bedingung zum Erlangen der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit dieser entsprechen, dass die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit einmalig nach dem Starten des Motors 30, aber vor dem Einspritzen des Harnstoffwassers durch das Einspritzventil 50 erlangt wird.
Ferner wird während des Betriebs des Motors 30 die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns nicht notwendigerweise erfasst. Wenn beispielsweise der Geschwindigkeitsschwellenwert Nt, der während des vorherigen Betriebs des Motors 30 aktualisiert wurde, beibehalten wird (das heißt, S54 in 5), kann ein solcher Geschwindigkeitsschwellenwert Nt als die Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns während des laufenden Betriebs des Motors 30 verwendet werden. In einem solchen Fall ist es möglicherweise nicht möglich, die Art der Anomalie unter Verwendung der Einspritz-Stopp-Geschwindigkeit Ns zu bestimmen.
Bei dem Anomaliebestimmungsprozess muss die Integration des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp (das heißt, S24 in 3) nicht unbedingt durchgeführt werden. Ein Absolutwert der Differenz zwischen dem tatsächlichen Einspritzbetrag Qp und dem erforderlichen Einspritzbetrag Qo entspricht in diesem Fall der Verbrauchsbetragsabweichung Dc. Außerdem ist es möglich, die Anzahl der Integrationszeiten für die Integration des tatsächlichen Einspritzbetrags Qp zu erhöhen oder zu verringern.
Obwohl ein Beispiel unter Verwendung des Einspritzbetrags Q bei der Berechnung der Verbrauchsbetragsabweichung Dc gezeigt ist, kann bei einer solchen Berechnung auch die Drehzahl ΣN verwendet werden. Insbesondere wird eine erforderliche Drehzahl ΣNo des Einspritzventils 50 basierend auf der aktuellen Last und der Drehzahl des Motors 30 berechnet, und die Verbrauchsbetragsabweichung De kann aus einem Absolutwert der Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl ΣNp, die aus dem Zunahmebetrag ΔN der Drehzahl N berechnet wird, und der tatsächlichen Drehzahl ΣNo berechnet werden.
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Zitierte Patentliteratur

JP 4964353 B2 [0005]

Claims

Anomaliebestimmungsvorrichtung zur Verwendung in einem Abgasreinigungssystem, welches in einem Abgasdurchlass (31a) einer Verbrennungskraftmaschine (30) angeordnet ist und (a) ein Einspritzventil (50) zum Einspritzen eines flüssigen Reduktionsmittels hin zu einem NOx-Reinigungskatalysator, der NOx in einem Abgas reinigt, und (b) eine Pumpe (44) zum Verdichten und Zuführen des Reduktionsmittels hin zu dem Einspritzventil über einen Reduktionsmitteldurchlass (42) umfasst, wobei die Anomaliebestimmungsvorrichtung aufweist: einen Erlangungsabschnitt (S17), welcher eine Drehzahl der Pumpe in einem Einspritzzustand des Einspritzventils als eine Einspritzzeit-Drehzahl (Np) erlangt; und eine Bestimmungsvorrichtung (S28), welche basierend auf der Einspritzzeit-Drehzahl (Np) bestimmt, ob das Einspritzventil eine Anomalie aufweist.
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungsvorrichtung basierend auf einer Differenz zwischen (i) einem erforderlichen Einspritzbetrag (Qo) des Einspritzventils und (ii) einem tatsächlichen Einspritzbetrag (Qp), welcher aus der Einspritzzeit-Drehzahl berechnet wird, bestimmt, ob das Einspritzventil eine Anomalie aufweist.
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Erlangungsabschnitt eine Drehzahl der Pumpe in einem Einspritz-Stopp-Zustand des Einspritzventils als eine Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl (Ns) erlangt (S14); und die Bestimmungsvorrichtung den tatsächlichen Einspritzbetrag aus einem Zunahmebetrag (ΔN) der Einspritzzeit-Drehzahl relativ zu der Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl (S20) berechnet.
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Einspritzventil eine Einspritzung und einen Stopp der Einspritzung bei einem voreingestellten Zyklus wiederholend durchführt, der Erlangungsabschnitt die Einspritzzeit-Drehzahl nach einem Start der Einspritzung des Einspritzventils erlangt, während die Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl vor dem Start der Einspritzung des Einspritzventils erlangt wird, und die Bestimmungsvorrichtung den tatsächlichen Einspritzbetrag aus dem Zunahmebetrag von (i) der Einspritzzeit-Drehzahl nach Start der Einspritzung des Einspritzventils relativ zu (ii) der Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl vor dem Start der Einspritzung des Einspritzventils berechnet.
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Bestimmungsvorrichtung, wenn die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass das Einspritzventil eine Anomalie aufweist, die Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl mit einem voreingestellten Geschwindigkeitsschwellenwert (Nt) vergleicht (S38), die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass das Einspritzventil eine Offen-Klemmanomalie aufweist, die ein Schließen des Einspritzventils verhindert, wenn die Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl größer als die Schwelle ist (S40), und die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass das Einspritzventil eine Klemmanomalie bei einem vollständigen Schließen aufweist, bei welcher das Einspritzventil geschlossen bleibt, wenn die Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl niedriger oder gleich der Schwelle ist (S42).
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Erlangungsabschnitt die Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl gemäß einer voreingestellten Bedingung wiederholend erfasst, und der Erlangungsabschnitt einen Aktualisierer (S32) umfasst, welcher den Geschwindigkeitsschwellenwert durch die Nicht-Einspritzzeit-Drehzahl aktualisiert, die bei einer Bestimmung durch die Bestimmungsvorrichtung, dass das Einspritzventil keine Anomalie aufweist, verwendet wird.
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 6, ferner aufweisend: eine Beibehaltungsvorrichtung (S54), welche den Geschwindigkeitsschwellenwert über eine Stopp-Zeitdauer der Verbrennungskraftmaschine, die sich ausgehend von einem Stopp der Verbrennungskraftmaschine bis hin zu einem nachfolgenden Start derselben erstreckt, hält, wenn ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nach der Aktualisierung des Geschwindigkeitsschwellenwerts gestoppt wird.
Anomaliebestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Einspritzventil eine Einspritzung und einen Stopp der Einspritzung wiederholend durchführt, und die Bestimmungsvorrichtung basierend auf einer Differenz zwischen (i) einem Integrationswert (ΣQp) des erforderlichen Einspritzbetrags von jedem aus einer Mehrzahl von Einspritzzuständen und (ii) einem Integrationswert (ΣQo) des tatsächlichen Einspritzbetrags von jedem der Mehrzahl von Einspritzzuständen bestimmt, ob das Einspritzventil eine Anomalie aufweist.