-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Problemdetektionsvorrichtung
und ein Problemdetektionsverfahren in einer Abgasreinigungsanlage
in einem Abgasfilterungssystem wie zum Beispiel einem DPF.
-
Allgemeiner Stand der Technik
-
Ein
Abgasfilterungssystem wie zum Beispiel ein Dieselpartikelfilter(DPF)-System
enthält in seinem Inneren einen Filter zum Auffangen von
Partikeln, die im Abgas eines Motors enthalten sind, und reinigt
das Abgas durch den Filter. Ein Filter wird durch aufgefangene Partikel
verstopft. Darum wird eine entsprechende Menge der aufgefangenen
Partikel automatisch verbrannt, oder es wird eine Reinigung oder
ein Austausch angemahnt. Ein erhöhter Abgaswiderstand in
einer DPF-Einheit kann einen Rückstau verstärken
und sich auf die Steuerung eines Motors auswirken.
-
Eine
DPF-Einheit ist daher mit einem Differenzialdrucksensor zum Messen
einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen Seite eines Filters versehen und beurteilt
anhand des Messwertes eines solchen Differenzialdrucksensors, ob
ein Filter mit Partikeln verstopft ist. Wenn ein Filter verstopft
ist, so gibt eine DPF-Einheit ein Signal aus, um einen Fahrzeuglenker
zu ermahnen, die verstopfenden Partikel manuell zu verbrennen, oder
sendet ein solches Signal an eine Steuereinheit zum Steuern eines
Motors.
-
Ein
Filter in einer solchen DPF-Einheit ist wichtig und übt
einen großen Einfluss auf die Fahrleistung von Fahrzeugen
und auf die Umwelt aus und ist großen Temperaturveränderungen
und Druckschwankungen während des Betriebes unterworfen. Ein
Filter besteht in der Regel aus Keramik und hat eine Anzahl feiner
Perforationen an der Oberfläche, und kann ein Abgasleck
durch einen Riss verursachen, der durch eine Überlastung
oder einen Schmelzdefekt hervorgerufen wird.
-
Wenn
Partikel sich auf einem Filter absetzen, so wird der Messwert eines
Differenzialdrucksensors durch die abgelagerten Partikel erhöht.
Wenn jedoch ein Filter einen Riss oder einen Schmelzdefekt aufweist,
so geht der durch die abgelagerten Partikel hervorgerufene Anstieg
des Differenzialdrucks verloren, und der Differenzialdrucksensor
kann einen normalen Wert anstelle einer Ablagerung von Partikeln anzeigen.
-
Zum
Beispiel offenbart die
japanische
Patentanmeldung KOKAI Publikations-Nr. 2003-155920 die
Erfindung einer Problemdetektionsvorrichtung für einen
Partikelfilter. In der offenbarten Vorrichtung wird eine Druckdifferenz
vor und hinter einem Partikelfilter durch einen Differenzialdrucksensor
gemessen; der gemessene Differenzialdruckwert wird durch Ablagerung
von Asche kompensiert; und ein Partikelfilter wird auf Verstopfen
und einen Schmelzdefekt überprüft.
-
Offenbarung der Erfindung
-
In
einer herkömmlichen Problemdetektionsvorrichtung für
einen Partikelfilter gibt es folgende Probleme.
-
In
einer Problemdetektionsvorrichtung für einen Partikelfilter
wird eine Diagnose erst begonnen, wenn ein Betriebszustand eines
Motors als stabil eingeschätzt wird. Ein für die
Einschätzung verwendeter Schwellenwert wird durch eine
durchschnittliche Motordrehzahl und eine Zeit, die für
das Einspritzen von Kraftstoff benötigt wird, bestimmt
und wird nur bestimmt, wenn der stabile Zustand eines Motors über eine
vorgegebene Zeitdauer fortbesteht. Das heißt, es wird keine
Diagnose durchgeführt.
-
Des
Weiteren wird ein für die Einschätzung verwendeter
Schwellenwert unabhängig von der Ablagerung von Partikeln
bestimmt. Darum muss ein Schwellenwert in Erwartung einer Erhöhung
des Rückstaus durch eine Ablagerung von Partikeln bestimmt
werden. Jedoch wird ein zum Korrigieren eines Differenzialdrucks
verwendeter Ascheberechnungsablagerungswert einfach proportional
zu einer zurückgelegten Fahrstrecke eines Fahrzeugs berechnet.
Das heißt, selbst wenn sich die Ascheablagerungsmenge in
Abhängigkeit vom Fahrtverlauf verändert, wirkt
sich die Differenz bei der Ascheablagerungsmenge nicht auf die Entscheidung
eines für die Einschätzung verwendeten Schwellenwertes
aus.
-
Die
vorliegende Erfindung erfolgte zur Lösung der oben beschriebenen
Probleme und zur Bereitstellung einer Problemdetektionsvorrichtung
in einem Abgasfilterungssystem, die dafür konfiguriert
ist, ein Problem in einem Filter genau zu detektieren.
-
Die
Problemdetektionsvorrichtung in einem Abgasfilterungssystem gemäß der
vorliegenden Erfindung ist folgendermaßen konfiguriert.
- 1. Eine Problemdetektionsvorrichtung in einer
Abgasreinigungsanlage mit einem Filter, der in einem Abgaspfad in
einem Verbrennungsmotor angeordnet ist und Partikel im Abgas auffängt,
und einem Differenzialdrucksensor, der eine zwischen der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite des Filters erzeugte
Druckdifferenz detektiert, wobei die Problemdetektionsvorrichtung ein
Differenzialdruckberechnungsmittel umfasst, das einen Wert einer
Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen
Seite des Filters anhand eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors
berechnet; und ein Beurteilungsmittel, das eine Differenz P zwischen
einem Ist-Messwert der durch den Differenzialdrucksensor detektierten
Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und
der stromabwärtigen Seite des Filters und einem Berechnungsdifferenzialdruckwert
aus dem Differenzialdruckwertberechnungsmittel berechnet, die Differenz
P mit einem Schwellenwert vergleicht und detektiert, dass der Filter
ein Problem hat.
- 2. Die Problemdetektionsvorrichtung in der Abgasreinigungsanlage
nach Anspruch 1, wobei das Beurteilungsmittel einen ersten Schwellenwert, der
zum Einschätzen des Verstopfungsgrades des Filters verwendet
wird, und einen zweiten Schwellenwert, der zum Einschätzen
eines Lecks des Filters verwendet wird, aufweist und urteilt, dass
der Filter ein Problem hat, wenn ein Wert der Differenz P den ersten
Schwellenwert übersteigt, oder wenn ein Wert der Differenz
P den zweiten Schwellenwert übersteigt.
- 3. Die Problemdetektionsvorrichtung in der Abgasreinigungsanlage
nach Anspruch 2, wobei der erste Schwellenwert aus einer Abgasströmungsrate
und einem Verstopfungskoeffizienten, der auf einem Rußberechnungsablagerungswert
und einem Ascheberechnungsablagerungswert des Filters basiert, berechnet
wird; und der zweite Schwellenwert aus einer Abgasströmungsrate und
einem Leckkoeffizienten, der auf einem Rußberechnungsablagerungswert
und einem Ascheberechnungsablagerungswert des Filters basiert, berechnet
wird.
- 4. Die Problemdetektionsvorrichtung in der Abgasreinigungsanlage
nach Anspruch 3, wobei das Differenzialdruckberechnungsmittel einen
Berechnungsdifferenzialdruckwert auf der Basis eines Referenzdifferenzialdruckwertes
berechnet, der aus Temperatur und Abgasströmungsrate auf der
stromaufwärtigen Seite des Filters berechnet wird.
- 5. Die Problemdetektionsvorrichtung in der Abgasreinigungsvorrichtung
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Beurteilungsmittel
ein Entscheidungsmittel aufweist, das entscheidet, dass der Filter
ein Problem hat, wenn der Filter für defekt befunden wird
und dieser Befund über eine vorgegebene Zeitspanne aufrecht
erhalten wird.
- 6. Ein Problemdetektionsverfahren in einer Abgasreinigungsanlage
mit einem Filter, der in einem Abgaspfad in einem Verbrennungsmotor
angeordnet ist und Partikel im Abgas auffangt, wobei: ein Differenzialdrucksensor
zum Detektieren einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite des Filters eine Druckdifferenz
zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen
Seite des Filters detektiert; ein Differenzialdruckberechnungsmittel
zum Berechnen eines Wertes einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen Seite des Filters anhand eines
Betriebszustandes des Verbrennungsmotors eine Druckdifferenz zwischen
der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters berechnet; und ein Beurteilungsmittel eine Differenz
P zwischen einem Ist-Messwert der durch den Differenzialdrucksensor
detektierten Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite des Filters und einem
durch das Differenzialdruckwertberechnungsmittel berechneten Berechnungsdifferenzialdruckwert
berechnet, die Differenz P mit einem Schwellenwert vergleicht und
urteilt, ob der Filter ein Problem hat.
- 7. Das Problemdetektionsverfahren in der Abgasreinigungsanlage
nach Anspruch 6, wobei das Beurteilungsmittel urteilt, dass der
Filter ein Problem hat, wenn ein Wert der Differenz P den ersten
Schwellenwert übersteigt, oder wenn ein Wert der Differenz
P den zweiten Schwellenwert übersteigt.
- 8. Das Problemdetektionsverfahren in der Abgasreinigungsvorrichtung
nach Anspruch 7, wobei die erste Schwelle ein Wert ist, der aus
einer Abgasströmungsrate und einem Verstopfungskoeffizienten,
der auf einem Rußberechnungsablagerungswert und einem Ascheberechnungsablagerungswert
des Filters basiert, berechnet wird; und der zweite Schwellenwert
ein Wert ist, der aus einer Abgasströmungsrate und einem
Leckkoeffizienten, der auf einem Rußberechnungsablagerungswert
und einem Ascheberechnungsablagerungswert des Filters basiert, berechnet
wird.
- 9. Das Problemdetektionsverfahren in der Abgasreinigungsvorrichtung
nach Anspruch 8, wobei der durch das Differenzialdruckberechnungsmittel berechnete
Berechnungsdifferenzialdruckwert ein Wert ist, der auf der Basis
eines Referenzdifferenzialdruckwertes berechnet wird, der aus Temperatur
und Abgas strömungsrate auf der stromaufwärtigen
Seite des Filters berechnet wird.
- 10. Das Problemdetektionsverfahren in der Abgasreinigungsanlage
nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Beurteilungsmittel
urteilt, dass der Filter ein Problem hat, wenn der Filter für
defekt befunden wird und dieser Befund über eine vorgegebene
Zeitspanne aufrecht erhalten wird.
-
(Auswirkungen der Erfindung)
-
Eine
Problemdetektionsvorrichtung und ein Problemdetektionsverfahren
in einem Abgasfilterungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung haben die folgenden Auswirkungen.
-
Ein
Filterproblem kann durch Berechnen eines Berechnungsdifferenzialdruckwertes
selbst in einem instabilen Fahrzustand detektiert werden. Da ein
Schwellenwert anschließend aus einem Fahrzustand berechnet
wird, kann ein Filterproblem durch Vergleichen mit einem Schwellenwert
selbst in einem instabilen Fahrzustand detektiert werden.
-
Ein
Rußablagerungswert wird anhand eines durch Stickoxide und
Wärme verursachten Verlustes berechnet, und ein Schwellenwert
wird anhand eines solchen Rußablagerungswertes korrigiert.
Darum spiegelt der berechnete Wert einen tatsächlichen Fahrverlauf
wider, und ein Problem kann unter Verwendung eines entsprechenden
Schwellenwertes detektiert werden.
-
Ein
Ascheablagerungswert wird unter Verwendung einer Gesamtkraftstoffeinspritzmenge
berechnet, und der berechnete Wert spiegelt einen tatsächlichen
Fahrverlauf genauer wider als im Fall der Berechnung auf der Basis
einer zurückgelegten Fahrstrecke.
-
Es
können ein Verstopfen eines Filters und ein durch einen
Riss verursachtes Leck detektiert werden. Da ein Filterproblem nach
dem Verstreichen einer gewissen Zeit überprüft
wird, kann die Zuverlässigkeit der Problemdetektionsvorrichtung
erhöht werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
ein Schaubild, das die Konfiguration eines Motors zeigt, der eine
Ausführungsform einer Problemdetektionsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung aufweist;
-
2 ist
ein Blockschaubild einer Problemdetektionsvorrichtung;
-
3 ist
ein Blockschaubild einer Steuereinheit;
-
4 ist
ein Blockschaubild eines Rußablagerungswertberechnungsmittels;
-
5 ist
ein Blockschaubild eines Schwellenwertberechnungsmittels;
-
6 ist
ein Blockschaubild eines Beurteilungsmittels;
-
7 ist
ein Schaubild, das eine Karte zum Erhalten eines Referenzrußerzeugungswertes
zeigt;
-
8 ist
ein Diagramm, das einen Koeffizienten der Kraftstoffeinspritzmenge
zeigt;
-
9 ist
ein Diagramm, das einen Koeffizienten einer Kühlwassertemperatur
zeigt;
-
10 ist
ein Diagramm, das einen Koeffizienten einer Kühlwassertemperatur
zeigt;
-
11 ist
ein Diagramm, das einen Koeffizienten eines Rußablagerungswertes
zeigt; und
-
12 ist
ein Betriebsflussdiagramm.
-
Beste Art der Ausführung
der Erfindung
-
Es
wird nun eine Ausführungsform einer Filterproblemdetektionsvorrichtung
und eines Filterproblemdetektionsverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
angegeben.
-
1 zeigt
die Konfiguration eines Motors 12 mit einer Filterproblemdetektionsvorrichtung 10, wie
einem Verbrennungsmotor. Der Motor 12 ist ein Dieselmotor,
der einen Turbolader 14, eine DPF-Einheit 16,
eine Kraftstoffzufuhreinheit 18 und einen Motordrehzahlsensor 19 umfasst.
Der Turbolader 14 ist mit einem Abgasrohr 20 als
Abgaspfad und einem Saugrohr 22 als Saugpfad verbunden.
Der Turbolader 14 erhöht den Druck von Außenluft,
die durch einen Luftreiniger 24 gesaugt wird, mit Hilfe
eines Abgasdrucks und leitet die druckbeaufschlagte Luft dem Motor 12 zu.
-
Das
Saugrohr 22 ist mit einem Saugdrucksensor 26 zum
Detektieren des Drucks in dem Saugrohr 22 oder des Ladedrucks
durch den Turbolader 14 und einem Saugströmungsratensensor 27 zum Detektieren
einer Strömungsrate in dem Saugrohr 22 ausgestattet.
Der Motor 12 ist nicht auf einen Dieselmotor beschränkt,
sondern es kann auch ein normaler Saugmotor sein, der nicht mit
dem Turbolader 14 ausgestattet ist.
-
Die
DPF-Einheit 16 ist zylindrisch und enthält in
ihrem Inneren einen Filter 28. In der DPF-Einheit 16 ist
die stromaufwärtige Seite mit der Abgasseite des Turboladers 14 verbunden,
und die stromabwärtige Seite ist mit der Abgasauslassöffnung 29 eines Fahrzeugs
verbunden. Der Filter 28 ist ein Keramikfilter und hat
eine Oberfläche, die mit winzigen Perforationen versehen
ist, um im Abgas enthaltene Partikel aufzufangen. Die DPF-Einheit 16 ist
mit einem stromaufwärtsseitigen Drucksensor 30,
einem Differenzialdrucksensor 32, einem stromaufwärtsseitigen Temperatursensor 35 und
einem stromabwärtsseitigen Temperatursensor 37 ausgestattet.
Die DPF-Einheit 16 ist mit Katalysatoren 31 und 33 im
vorderen bzw. im hinteren Teil ausgestattet.
-
Der
stromaufwärtsseitige Drucksensor 30 ist auf der
stromaufwärtigen Seite des Filters 28 angeordnet
und detektiert einen Druckwert auf der stromaufwärtigen
Seite des Filters 28. Der Differenzdrucksensor 32 detektiert
eine Druckdifferenz, die zwischen der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite des Filters 28 erzeugt
wird. Der stromaufwärtsseitige Temperatursensor 35 misst
eine Temperatur auf der stromaufwärtigen Seite des Filters 28 oder
eine Temperatur des Abgases, das in den Filter 28 einströmt.
Der stromabwärtsseitige Temperatursensor 37 misst
eine Temperatur auf der stromabwärtigen Seite des Filters 28.
-
Jeder
Sensor ist mit der Steuereinheit 36 (elektronische Steuereinheit
[ECU]) verbunden, wie in 2 gezeigt. Die Steuereinheit 26 ist
auch mit verschiedenen Sensoren verbunden, wie zum Beispiel einem
atmosphärischen Drucksensor 38 zum Detektieren
des Wertes von atmosphärischem Druck und einem Wassertemperatursensor 40 zum
Detektieren einer Temperatur von Kühlwasser, wie in 2 gezeigt.
Die durch diese Sensoren detektierten Werte werden an die Steuereinheit 36 gesendet.
-
Die
Kraftstoffzufuhreinheit 18 ist eine Kraftstoffeinspritzeinheit
zum Einspritzen von Kraftstoff. Die Kraftstoffzufuhreinheit 18 spritzt
eine vorgegebene Menge Kraftstoff gemäß der Anweisung
aus der Steuereinheit 36 in den Motor 12 ein.
-
Wie
in 3 gezeigt, hat die Steuereinheit 36 eine
Beurteilungseinheit 44, ein Rußablagerungswertberechnungsmittel 46,
ein Ascheablagerungswertberechnungsmittel 47, ein Schwellenwertberechnungsmittel 48,
ein Differenzialdruckberechnungsmittel 50, ein Taktgebermittel 60 und
ein Entscheidungsmittel 62.
-
Wie
in 4 gezeigt, umfasst das Rußablagerungswertberechnungsmittel 46 ein
Rußerzeugungsmengenberechnungsmittel 52, ein Nox-Mengenberechnungsmittel 54,
ein Rußverlustmengen(Nox)-Berechnungsmittel 56,
ein Rußverlustmengen(Wärme)-Berechnungsmittel 58 und
ein Totalisierungsmittel 59.
-
Das
Rußerzeugungsmengenberechnungsmittel 52 berechnet
einen Referenzrußerzeugungswert aus der durch den Motordrehzahlsensor 19 detektierten
Motordrehzahl und der Menge Kraftstoff, die von der Kraftstoffzufuhreinheit 18 in
den Motor 12 geleitet wird, mit Hilfe einer in 7 gezeigten
Karte 1. Des Weiteren berechnet das Rußerzeugungsmengenberechnungsmittel 52 einen
Rußberechnungsemissionswert durch Korrigieren des Referenzrußerzeugungswertes
mit Hilfe der in 8 und 9 gezeigten
Korrekturdiagramme.
-
Die
Karte 1 ist eine dreidimensionale Karte, die eine Referenzrußerzeugungsmenge
(einen Referenzrußerzeugungswert) in der Richtung vertikal
zum Blatt ausdrückt, wobei eine horizontale Achse entlang
des Blattes eine Motordrehzahl Ne darstellt und eine vertikale Achse
eine Kraftstoffzufuhr(Kraftstoffeinspritz)-Menge q darstellt. 8 ist
ein Diagramm, das einen Wert zum Korrigieren der Referenzrußerzeugungsmenge
(des Referenzrußerzeugungswertes) für die Kraftstoffeinspritzmenge
zeigt. 9 ist ein Diagramm, das einen Wert zum Korrigieren
der Referenzrußerzeugungsmenge (des Referenzrußerzeugungswertes)
für die Kühlwassertemperatur zeigt.
-
Das
Nox-Mengenberechnungsmittel 54 berechnet die Nox-Emissionsmenge,
oder eine Referenzerzeugungsmenge, aus der durch den Motordrehzahlsensor 19 detektierten
Motordrehzahl und der Menge Kraftstoff, die von der Kraftstoffzufuhreinheit 18 zu
dem Motor 12 geleitet wird, mit Hilfe einer (nicht gezeigten)
Karte 2. Die Karte 2 ist eine dreidimensionale Karte wie die Karte
1. Das Nox-Mengenberechnungsmittel 54 berechnet den Nox-Berechnungserzeugungswert
durch Korrigieren der Referenz-Nox-Erzeugungsmenge mit Hilfe eines
Korrekturdiagramms von 10. 10 ist
ein Korrekturdiagramm, das einen Koeffizienten für die
Kühlwassertemperatur zeigt.
-
Das
Rußverlustmengen(Nox)-Berechnungsmittel 56 berechnet
einen Rußberechnungsverlust(Nox)-Wert aus einem Verhältnis
A zwischen dem durch das Rußerzeugungsmengenberechnungsmittel 52 berechneten
Rußberechnungserzeugungswert und dem durch das Nox-Mengenberechnungsmittel 54 berechneten
Nox-Berechnungserzeugungswert und der durch den stromaufwärtsseitigen
Temperatursensor 35 gemessenen stromaufwärtsseitigen Temperatur
des Filters 28 mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Karte
3. Die Karte 3 ist eine dreidimensionale Karte wie die Karte 1.
-
Das
Rußverlustmengen(Wärme)-Berechnungsmittel 58 detektiert
ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis (eine Luftüberschussrate)
aus der durch den Saugströmungsratensensor 27 detektierten
Strömungsrate in dem Saugrohr 22 und der von der
Kraftstoffzufuhreinheit 18 zu dem Motor 12 zugeführten
Menge Kraftstoff. Das Rußverlustmengen(Wärme)-Berechnungsmittel 58 berechnet
einen Referenzrußverlust(Wärme)-Wert aus dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und
der durch den stromaufwärtsseitigen Temperatursensor 35 detektierten
stromaufwärtsseitigen Temperatur des Filters mit Hilfe
einer Karte 4. Die Karte 4 ist eine dreidimensionale Karte wie die
Karte 1. Des Weiteren berechnet das Rußverlustmengen(Wärme)-Berechnungsmittel 58 einen
Rußberechnungsverlust(Wärme)-Wert durch Multiplizieren des
Referenzrußverlust(Wärme)-Wertes mit dem Koeffizienten,
der mit Hilfe des in 11 gezeigten Korrekturdiagramms
erhalten wird. Der Rußablagerungswert, der auf der horizontalen
Achse des in 11 gezeigten Korrekturdiagramms
ausgedrückt ist, zeigt einen Rußablagerungswert
bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt an.
-
Der
Rußberechnungsemissionswert, der Rußberechnungsverlust(Nox)-Wert
und der Rußberechnungsverlust(Wärme)-Wert werden
wie oben berechnet. Nachdem diese Werte berechnet wurden, werden
der Rußberechnungsverlust(Nox)-Wert und der Rußberechnungsverlust(Wärme)-Wert
von dem Rußberechnungsemissionswert subtrahiert, und der Rußberechnungserzeugungswert
wird berechnet. Das Totalisierungsmittel 59 addiert den
Rußberechnungserzeugungswert und berechnet einen Rußablagerungswert
bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt, das heißt einen
Rußberechnungsablagerungswert.
-
Das
Ascheablagerungswertberechnungsmittel 47 berechnet einen
Ascheerzeugungswert durch Multiplizieren der von der Kraftstoffzufuhreinheit 18 zu
dem Motor 12 zugeführten Menge Kraftstoff mit
einem Koeffizienten. Das Ascheablagerungswertberechnungsmittel 47 berechnet
einen Ascheberechnungsablagerungswert durch Addieren des Ascheberechnungserzeugungswertes
(der Ascheberechnungserzeugungsmenge).
-
Das
Schwellenwertberechnungsmittel 48 umfasst ein erstes Schwellenwertberechnungsmittel 64 und
ein zweites Schwellenwertberechnungsmittel 66, wie in 5 gezeigt.
-
Das
erste Schwellenwertberechnungsmittel 64 berechnet einen
Koeffizienten (Verstopfung) aus dem Rußberechnungsablagerungswert
und einem Ascheberechnungsablagerungswert mit Hilfe einer (nicht
gezeigten) Karte 5. Die Karte 5 ist eine dreidimensionale Karte
wie die Karte 1. Als nächstes berechnet das erste Schwellenwertberechnungsmittel 64 einen
ersten Schwellenwert aus einem Koeffizienten (Verstopfung) und einer
Abgasströmungsrate mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Karte
6. Die Karte 6 ist eine dreidimensionale Karte wie die Karte 1.
Die Abgasströmungsrate wird aus der durch den Saugströmungsratensensor 27 detektierten
Strömungsrate in dem Saugrohr 22, die Kraftstoffzufuhrmenge
zu dem Motor 12, dem durch den stromaufwärtsseitigen Drucksensor 30 detektierten
stromaufwärtsseitigen Druck des Filters 28 und
einer Gaskonstante berechnet.
-
Das
zweite Schwellenberechnungsmittel 66 berechnet einen Koeffizienten
(Leck) aus dem Rußberechnungsablagerungswert und einem
Ascheberechnungsablagerungswert mit Hilfe einer (nicht gezeigten)
Karte 7. Die Karte 7 ist eine dreidimensionale Karte wie die Karte
1. Dann berechnet das zweite Schwellenberechnungsmittel 66 einen
zweiten Schwellenwert aus einem Koeffizienten (Leck) und einer Abgasströmungsrate
mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Karte 8. Die Karte 8 ist eine
dreidimensionale Karte wie die Karte 1.
-
Das
Differenzialdruckberechnungsmittel 50 berechnet einen Berechnungsdifferenzialdruck(Verstopfungs)-Wert
und einen Berechnungsdifferenzialdruck(Leck)-Wert durch Multiplizieren
des aus der Abgasströmungsrate gewonnenen Referenzdifferenzialdruckwertes
und der stromaufwärtsseitigen Temperatur des Filters 28 mit
den Koeffizienten von Karte 5 und Karte 7.
-
Ein
Beurteilungsmittel 44 umfasst ein Verstopfungsbeurteilungsmittel 68 und
ein Leckentstehungsbeurteilungsmittel 70, wie in 6 gezeigt.
-
Das
Verstopfungsbeurteilungsmittel 68 berechnet eine Differenz
P1 durch Subtrahieren des durch das Differenzialdruckwertberechnungsmittel 50 berechneten
Berechnungsdif ferenzialdruck(Verstopfungs)-Wertes von dem durch
den Differenzialdrucksensor 32 detektierten Messdifferenzialdruckwert.
Des Weiteren vergleicht das Verstopfungsbeurteilungsmittel 68 die
Differenz P1 mit dem durch das erste Schwellenwertberechnungsmittel 64 berechneten
ersten Schwellenwert und urteilt, dass eine Verstopfung vorliegt,
wenn die Differenz P1 größer als der erste Schwellenwert
ist.
-
Das
Leckentstehungsbeurteilungsmittel 70 berechnet eine Differenz
P2 durch Subtrahieren des durch den Differenzialdrucksensor 32 detektierten Messdifferenzialdruckwertes
von dem durch den Differenzialdruckwertberechnungsmittel 50 berechneten
Berechnungsdifferenzialdruck(Leck)-Wert. Des Weiteren vergleicht
das Leckentstehungsbeurteilungsmittel 70 die Differenz
P2 mit dem durch das zweite Schwellenwertberechnungsmittel 66 berechneten
zweiten Schwellenwert und urteilt, dass ein Leck vorliegt, wenn
die Differenz P2 größer als der zweite Schwellenwert
ist.
-
Das
Taktgebermittel 60 misst die Zeitdauer der Beurteilung
durch das Beurteilungsmittel 44. Das Entscheidungsmittel 62 entscheidet
ein Problem, wenn die durch das Taktgebermittel 60 gemessene Zeit
eine zuvor eingegebene Entscheidungszeit überschreitet.
Die Entscheidungszeit beträgt beispielsweise 10 Sekunden.
Die Entscheidungszeit kann erforderlichenfalls geändert
werden.
-
Als
nächstes wird der Ablauf eines Problemdetektionsverfahrens
unter Verwendung der Filterproblemdetektionsvorrichtung 10 mit
Bezug auf das Flussdiagramm von 12 erläutert.
-
Zuerst
werden eine Abtastzeit a und eine Entscheidungszeit T bestimmt (S1).
Die Abtastzeit a ist ein Zeitintervall, in dem der Vergleich des
Schwellenwertes und der Druckdifferenz wiederholt wird. Die Entscheidungszeit
T ist eine Zeit (Entscheidungszeit), die benötigt wird,
um ein Problem zu entscheiden. Dann wird die Zeit t als ein Anfangswert
auf null gesetzt (S2).
-
Als
nächstes empfangt die Steuereinheit 36 die detektierten
Werte, die von dem Wassertemperatursensor 40, dem atmosphärischen
Drucksensor 38, dem Motordreh zahlsensor 19 und
dem Saugtemperatursensor (nicht gezeigt) gesendet werden (S3). Die
Steuereinheit 36 urteilt, ob es möglich ist, ein
Problem des in die DPF-Einheit 16 eingebauten Filters 28 anhand
der empfangenen detektierten Werte zu detektieren. Und zwar bestätigt
die Steuereinheit 36, dass der Motor nicht unmittelbar
davor gestartet wurde, dass der Betrieb nicht abnormal ist und dass
keiner der Sensoren defekt ist.
-
Wenn
die zusätzliche Bedingung eingestellt ist und die Detektion
eines Problems des Filters 28 in Schritt S4 für
möglich befunden wird, so findet Schritt S5 statt. In Schritt
S5 wird die Rußberechnungserzeugungsmenge, wie oben beschrieben,
anhand des von jedem Sensor gesendeten Wertes berechnet. Dann wird
in Schritt S6 der berechnete Erzeugungswert sequenziell addiert,
und der Rußberechnungsablagerungswert wird berechnet. Gleichermaßen wird
der Ascheberechnungserzeugungswert, wie oben beschrieben, berechnet
(S7), und der berechnete Erzeugungswert wird sequenziell addiert,
und der Ascheberechnungsablagerungswert wird berechnet (S8).
-
Des
Weiteren werden der erste und der zweite Schwellenwert und der Berechnungsdifferenzialdruckwert,
wie oben beschrieben, aus dem von jedem Sensor gesandten Wert berechnet
(S9, S19, S11). Nachdem der Berechnungsdifferenzialdruckwert (Verstopfung
und Leck) und der erste und der zweite Schwellenwert, wie oben beschrieben,
berechnet wurden, werden die Differenz P1 zwischen dem Berechnungsdifferenzialdruck(Verstopfungs)-Wert
und dem Messwert des Differenzialdrucksensors 32 und die
Differenz P2 zwischen dem Berechnungsdifferenzialdruck(Leck)-Wert
und dem Messwert des Differenzialdrucksensors 32 berechnet (S12).
Dann wird die Differenz P1 mit dem ersten Schwellenwert verglichen
(S13). Wenn NEIN geurteilt wird, so findet Schritt S14 statt. Wenn
JA geurteilt wird, so findet Schritt S15 statt.
-
In
Schritt S14 wird die Differenz P2 mit dem zweiten Schwellenwert
verglichen. Wenn NEIN geurteilt wird, so findet Schritt S2 statt.
Wenn JA geurteilt wird, so findet Schritt S15 statt. In Schritt
S15 wird die Abtastzeit a zu der Zeit t addiert, und die Summe wird als
eine neue Zeit t genommen. Dann wird geurteilt, ob die Zeit t die
Entscheidungszeit T überschreitet (S16). Wenn NEIN geurteilt
wird, so geht der Betriebsschritt zurück zu Schritt S3.
In Schritt S3 werden die Betriebsschritte aus Schritt S3 wiederholt. Wenn
für die Differenz aus dem Schwellenwert JA geurteilt wird,
so findet Schritt S15 statt. Die Abtastzeit a wird zu der Zeit t
addiert, und der Betrieb wird wiederholt, bis die Zeit t die Entscheidungszeit
T überschreitet.
-
Wenn
in Schritt S13 oder S14, während der Wiederholung von Schritten,
für die Differenz aus dem Schwellenwert NEIN geurteilt
wird, so findet Schritt S2 statt. Der Betrieb wird neu gestartet,
indem die Zeit t auf null gesetzt wird.
-
Wenn
in S16 die Zeit t die Entscheidungszeit T überschreitet,
so findet Schritt S17 statt, und das Entscheidungsmittel 62 urteilt,
dass es in dem Filter 28 zu einem Verstopfen oder einem
Leck gekommen ist und dass der Filter defekt ist.
-
Wie
oben erläutert, beurteilt die Problemdetektionsvorrichtung 10 ein
Problem, wie zum Beispiel ein Verstopfen und ein Leck in dem Filter 28 durch Vergleichen
mit einem Schwellenwert. Des Weiteren ist ein Schwellenwert ein
Wert, der jederzeit während der Fahrt von Fahrzeugen erhalten
werden kann, und ein Problem in dem Filter 28 kann mit
Sicherheit beurteilt werden, selbst wenn der Motor 12 nicht
in einem stabilen Betriebszustand betrieben wird.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die
vorliegende Erfindung kann als eine Problemdetektionsvorrichtung
und ein Problemdetektionsverfahren in einer Abgasfilterungsvorrichtung
verwendet werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine
Abgasreinigungsanlage ist mit einem Filter ausgestattet, der in
einem Abgaspfad eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und dafür
konfiguriert ist, Partikel in Abgas aufzufangen. Die Abgasreinigungsanlage
ist außerdem mit einem Differenzialdrucksensor ausgestattet,
der die zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters erzeugte Druckdifferenz detektiert. Die Problemdetektionsvorrichtung
der Abgasreinigungsvorrichtung ist mit einer Differenzialdruckberechnungseinheit
und einer Beurteilungseinheit ausgestattet. Die Differenzialdruckberechnungseinheit berechnet
die Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen und der
stromabwärtigen Seite des Filters anhand des Betriebszustandes
des Verbrennungsmotors. Die Beurteilungseinheit berechnet eine Differenz
P zwischen einem Ist-Messwert der durch den Differenzialdrucksensor
detektierten Druckdifferenz und einem von der Differenzialdruckwertberechnungseinheit
zugeführten Berechnungsdifferenzialdruckwert, vergleicht
die Differenz P mit einem Schwellenwert und detektiert, dass der
Filter ein Problem hat. Auf diese Weise kann ein abnormaler Zustand
des in der Abgasreinigungsanlage enthaltenen Filters genau detektiert
werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-