DE112009004746T5 - PM SENSOR, PM-LOW DETECTION DEVICE FOR EXHAUST GAS AND ANORMALITY DETECTION DEVICE FOR FUEL-POWERED MACHINE - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung hat als ihre Aufgabe, einen PM-Sensor, der zum Erfassen der Menge von Feinstaub im Stande ist, und eine PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anormalitätserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die zum Erfassen einer Anormalität eines Partikelfilters im Stande ist. Der PM-Sensor und die PM-Menge-Erfassungsvorrichtung sind in einem Abgasrohr 10 einer Brennkraftmaschine 2 installiert. In dem Abgasrohr 10 sind der Reihe nach ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 22, ein Filter 30 und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 24 in der Richtung einer Strömung von Abgas installiert. Das Filter 30 ist ein kompaktes Filter zum Einfangen von feinen Partikeln. Eine ECU 50 kann Ausgaben von A/F-Sensoren 22 und 24 erfassen. Die ECU 50 weist eine Funktion zum Berechnen einer Differenz ΔIL zwischen einer Ausgabe IL1 und einer Ausgabe IL2 auf. Basierend auf ΔIL ist es möglich, die Menge von Feinstaub in dem Abgas zu berechnen, das gerade in das Filter 30 einströmt.The present invention has as its object to provide a PM sensor capable of detecting the amount of particulate matter and a PM amount detecting device for exhaust gas. Another object of the present invention is to provide an abnormality detecting apparatus for an internal combustion engine capable of detecting an abnormality of a particulate filter. The PM sensor and the PM amount detecting device are installed in an exhaust pipe 10 of an internal combustion engine 2. In the exhaust pipe 10, an air-fuel ratio sensor 22, a filter 30, and an air-fuel ratio sensor 24 are sequentially installed in the direction of flow of exhaust gas. The filter 30 is a compact filter for capturing fine particles. An ECU 50 may detect outputs from A / F sensors 22 and 24. The ECU 50 has a function of calculating a difference ΔIL between an output IL1 and an output IL2. Based on ΔIL, it is possible to calculate the amount of particulate matter in the exhaust gas that is currently flowing into the filter 30.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen PM-Sensor, eine PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas und eine Anormalitätserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.The present invention relates to a PM sensor, a PM amount detecting device for exhaust gas and an abnormality detecting device for an internal combustion engine.
HintergrundtechnikBackground Art
Wie es zum Beispiel in der
Die vorstehend beschriebene herkömmliche Brennkraftmaschine ist mit einem Drucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks eines Filters ausgestattet. Wenn Abgas, das eine große Menge von Partikeln enthält, in das Filter strömt, erhöht sich dementsprechend die Partikelmenge in dem Filter. Infolgedessen erhöht sich ebenso auch der Differenzdruck des Filters. Daher ist es durch Erfassen bzw. Abfühlen des Differenzdrucks des Filters möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas zu erfassen bzw. abzufühlen.The conventional internal combustion engine described above is equipped with a pressure sensor for detecting a differential pressure of a filter. Accordingly, when exhaust gas containing a large amount of particulates flows into the filter, the amount of particulates in the filter increases. As a result, the differential pressure of the filter also increases as well. Therefore, by detecting the differential pressure of the filter, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas.
Daneben sind die Konfigurationen der
LiteraturlisteBibliography
Patentliteraturpatent literature
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Patentliteratur 1:
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 08-284644 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 08-284644 -
Patentliteratur 2:
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-32490 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2007-32490 -
Patentliteratur 3:
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-64621 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2008-64621
Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
Da Abgasemissionsvorschriften in den letzten Jahren verschärft wurden, besteht ein wachsender Bedarf für Sensoren zum Erfassen bzw. Abfühlen der Partikelmenge. Auf dem aktuellen technologischen Stand steht jedoch keine Einführung eines PM-Sensors oder einer PM-Menge-Erfassungsvorrichtung einer bordeigenen bzw. fahrzeugseitigen Ausführung bevor, der/die praktischen Einsatzumgebungen standhalten kann. Daher bestehen dringende Erfordernisse zur Entwicklung von PM-Sensoren und PM-Menge-Erfassungsvorrichtungen zum Erfassen bzw. Abfühlen der Partikelmenge. Außerdem müssen, wenn in einem Partikelfilter einer Brennkraftmaschine eine Anormalität bzw. Unregelmäßigkeit auftritt, unverzügliche Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Daher sind technologische Fortschritte auch in der Anormalitätserfassungstechnik für Partikelfilter erwünscht.As exhaust emission regulations have been tightened in recent years, there is a growing demand for sensors for detecting the amount of particulates. However, at the current state of the art, there is no introduction of a PM sensor or a PM amount detection device on-board or on-vehicle execution that can withstand the practical use environments. Therefore, there are urgent requirements for developing PM sensors and PM amount detecting devices for detecting the amount of particulates. In addition, when an abnormality or irregularity occurs in a particulate filter of an internal combustion engine, immediate countermeasures must be taken. Therefore, technological advances are also desired in the particulate filter abnormality detection technique.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht und weist als eine Aufgabe auf, einen PM-Sensor und eine PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas bereitzustellen, die zum Erfassen bzw. Abfühlen der Menge von Feinstaub bzw. Feststoff im Stande sind.The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as an object to provide a PM sensor and a PM amount detection device for exhaust gas capable of detecting the amount of particulate matter.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anormalitätserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die zum Erfassen einer Anormalität eines Partikelfilters im Stande ist.It is another object of the present invention to provide an abnormality detecting apparatus for an internal combustion engine capable of detecting an abnormality of a particulate filter.
ProblemlösungTroubleshooting
Um den vorgenannten Zweck zu erfüllen, besteht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem PM-Sensor mit:
einer Einlassöffnung, durch die ein Teil eines Gases, das von einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine bezogen wird, einströmen kann;
einem Filter zum Filtern von Feinstaub (PM) in dem Gas, das durch die Einlassöffnung eingeströmt ist;
einem Heizer, der an dem Filter angebracht ist und zum Ändern der Temperatur des Filters im Stande ist;
einer Auslassöffnung, durch die das Gas, das das Filter durchlaufen hat, in den Abgaspfad ausströmen kann; und
einem Sauerstoffkonzentration-Sensorelement, das auf der Auslassöffnungsseite angeordnet ist und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration des Gases zu ändern, das das Filter durchlaufen hat.In order to achieve the above purpose, a first aspect of the present invention is a PM sensor having:
an intake port through which a part of a gas drawn from an exhaust path of an internal combustion engine can flow;
a filter for filtering particulate matter (PM) in the gas that has flowed in through the inlet port;
a heater attached to the filter and capable of changing the temperature of the filter;
an exhaust port through which the gas that has passed through the filter can flow out into the exhaust path; and
an oxygen concentration sensing element disposed on the outlet port side and adapted to change its output according to an oxygen concentration of the gas that has passed through the filter.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in dem PM-Sensor gemäß dem ersten Aspekt, zusätzlich mit:
einem Sauerstoffkonzentration-Sensorelement, das zwischen der Einlassöffnung und dem Filter angeordnet ist und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration des Gases zu ändern, das durch die Einlassöffnung eingeströmt ist.A second aspect of the present invention resides in the PM sensor according to the first aspect, in addition to:
an oxygen concentration sensor element disposed between the inlet port and the filter and adapted to change its output according to an oxygen concentration of the gas that has flowed through the inlet port.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in dem PM-Sensor gemäß dem zweiten Aspekt, wobei
das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement der Auslassöffnungsseite und das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement der Einlassöffnungsseite Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelemente sind.A third aspect of the present invention is the PM sensor according to the second aspect, wherein
the oxygen concentration sensor element of the exhaust port side and the oxygen concentration sensor element of the intake port side are air-fuel ratio sensor elements.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in dem PM-Sensor gemäß dem dritten Aspekt, wobei
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelement einen Heizer umfasst und bei Aktivierung durch den Heizer auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird, und
das Filter und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelement derart voneinander getrennt beabstandet sind, dass das Filter auf ein Temperaturniveau kommt, auf dem Feinstaub in dem Filter nicht beseitigt wird, wenn die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelements auf der vorbestimmten Temperatur ist.A fourth aspect of the present invention is the PM sensor according to the third aspect, wherein
the air-fuel ratio sensor element comprises a heater and, when activated by the heater, is heated to a predetermined temperature, and
the filter and the air-fuel ratio sensor element are spaced apart from one another such that the filter reaches a temperature level at which particulate matter in the filter is not removed when the temperature of the air-fuel ratio sensor element is at the predetermined temperature is.
Um den vorgenannten Zweck zu erfüllen, besteht ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas, mit:
einem Filter, das in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist und zum Filtern von Feinstaub (PM) in Abgas dient, das durch den Abgaspfad strömt;
einem Sauerstoffkonzentration-Sensorelement, das stromabwärts des Filters in dem Abgaspfad angeordnet ist und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration des Gases zu ändern, das das Filter durchlaufen hat;
einem Heizer, der an dem Filter angebracht ist;
einer Heizsteuerungseinrichtung zum derartigen Steuern des Heizers, dass das Filter geheizt wird, bis Feinstaub in dem Filter beseitigt ist;
einer Temperaturverringerungssteuerungseinrichtung zum derartigen Steuern des Heizers, dass eine Temperatur des Filters nicht höher ist als eine Temperatur, auf der Feinstaub in dem Filter nicht beseitigt wird, nach der Steuerung der Heizsteuerungseinrichtung;
einer Erlangungseinrichtung zum Erlangen einer Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements, nachdem eine Temperatur des Filters nicht höher als die Temperatur geworden ist; und
einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Menge von Feinstaub in dem Abgas basierend auf der durch die Erlangungseinrichtung erlangten Ausgabe.In order to achieve the above purpose, a fifth aspect of the present invention is a PM amount detecting device for exhaust gas, comprising:
a filter provided in an exhaust path of an internal combustion engine and for filtering particulate matter (PM) into exhaust gas flowing through the exhaust path;
an oxygen concentration sensor element disposed downstream of the filter in the exhaust path and adapted to change its output according to an oxygen concentration of the gas that has passed through the filter;
a heater attached to the filter;
heater control means for controlling the heater such that the filter is heated until particulate matter in the filter is removed;
temperature reduction control means for controlling the heater such that a temperature of the filter is not higher than a temperature at which particulate matter in the filter is not removed after the control of the heater control means;
acquiring means for acquiring an output of the oxygen concentration sensing element after a temperature of the filter has not become higher than the temperature; and
calculating means for calculating an amount of particulate matter in the exhaust gas based on the output obtained by the obtaining means.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas gemäß dem fünften Aspekt, wobei
die Erlangungseinrichtung eine Einrichtung umfasst zum Erlangen einer Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem eine Temperatur des Filters nicht höher als die Temperatur geworden ist, und zum Berechnen eines integrierten Werts einer Abgasmenge, die vor einer Erlangungszeit der Ausgabe durch die Erlangungseinrichtung in das Filter eingeströmt ist, nachdem eine Temperatur des Filters nicht höher als die Temperatur wurde, und
die Berechnungseinrichtung eine Menge von Feinstaub in dem Abgas pro Zeiteinheit und pro Volumeneinheit basierend auf der durch die Erlangungseinrichtung erlangten Ausgabe, der vorbestimmten Zeit und dem integrierten Wert berechnet.A sixth aspect of the present invention resides in the PM amount detecting device for exhaust gas according to the fifth aspect, wherein
the obtaining means comprises means for obtaining an output of the oxygen concentration sensing element when a predetermined period of time has elapsed after a temperature of the filter has not become higher than the temperature and calculating an integrated value of an exhaust gas amount before a time of obtaining the output the obtaining device has flown into the filter after a temperature of the filter has not become higher than the temperature, and
the calculating means calculates an amount of particulate matter in the exhaust gas per unit time and per unit volume based on the output obtained by the obtaining means, the predetermined time, and the integrated value.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der PM-Menge-Erfassungsvorrichtung. für Abgas gemäß dem fünften Aspekt oder dem sechsten Aspekt, zusätzlich mit:
einem Sauerstoffkonzentration-Sensorelement, das stromaufwärts des Filters in dem Abgaspfad angeordnet ist und im Stade ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration des Abgases zu ändern, das in das Filter eingeströmt ist, wobei
die Berechnungseinrichtung eine Menge von Feinstaub in dem Abgas basierend auf einer Differenz zwischen einer Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements der stromaufwärts liegenden Seite des Filters und einer Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements der stromabwärts liegenden Seite des Filters berechnet.A seventh aspect of the present invention is the PM amount detecting device. for exhaust gas according to the fifth aspect or the sixth aspect, in addition to:
an oxygen concentration sensor element disposed upstream of the filter in the exhaust path and in the state to change its output according to an oxygen concentration of the exhaust gas which has flowed into the filter, wherein
the calculating means calculates an amount of particulate matter in the exhaust gas based on a difference between an output of the upstream side oxygen concentration sensing element of the filter and an output of the downstream side oxygen concentration sensing element of the filter.
Ein achter Aspekte der vorliegenden Erfindung besteht in der PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas gemäß dem siebten Aspekt, wobei
das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement der stromabwärts liegenden Seite des Filters und das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement der stromaufwärts liegenden Seite des Filters Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelemente sind.An eighth aspect of the present invention resides in the PM amount detecting apparatus for exhaust gas according to the seventh aspect, wherein
the downstream-side oxygen concentration sensor element of the filter and the upstream-side oxygen concentration sensor element of the filter are air-fuel ratio sensor elements.
Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas gemäß dem achten Aspekt, zusätzlich mit
einer Kalibrierungseinrichtung zum Kalibrieren einer Ausgabeabweichung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor der stromabwärts liegenden Seite des Filters und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor der stromaufwärts liegenden Seite des Filters.A ninth aspect of the present invention resides in the PM amount detecting device for exhaust gas according to the eighth aspect, in addition to
calibration means for calibrating an output deviation between the downstream side air-fuel ratio sensor of the filter and the upstream side air-fuel ratio sensor of the filter.
Um den vorgenannten Zweck zu erfüllen, besteht ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas, mit:
einem Filter, das in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist und zum Filtern von Feinstaub (PM) in Abgas dient, das durch den Abgaspfad strömt;
einem Heizer, der an dem Filter angebracht ist;
einer Temperaturverringerungssteuerungseinrichtung zum derartigen Steuern des Heizers, dass eine Temperatur des Filters nicht höher ist als eine Temperatur, auf der Feinstaub in dem Filter nicht beseitigt wird;
einer Heizsteuerungseinrichtung zum derartigen Steuern des Heizers, dass eine Temperatur des Filters nicht niedriger als eine Temperatur wird, auf der Feinstaub in dem Filter beseitigt wird, nachdem eine vorbestimmte Dauer verstrichen ist, seit eine Temperatur des Filters durch die Steuerung durch die Temperaturverringerungssteuerungseinrichtung nicht höher als die Temperatur geworden ist;
einer Elektroenergie-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Verbrauchs elektrischer Energie, die durch den Heizer zum Beseitigen von Feinstaub in dem Filter verbraucht wird, wenn die Steuerung durch die Heizsteuerungseinrichtung durchgeführt wird;
einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Menge von Feinstaub des Abgases basierend auf dem durch die Elektroenergie-Erfassungseinrichtung erfassten Verbrauch elektrischer Energie.In order to achieve the above purpose, a tenth aspect of the present invention is a PM quantity detecting device for exhaust gas, comprising:
a filter provided in an exhaust path of an internal combustion engine and for filtering particulate matter (PM) into exhaust gas flowing through the exhaust path;
a heater attached to the filter;
temperature reduction control means for controlling the heater such that a temperature of the filter is not higher than a temperature at which particulate matter in the filter is not removed;
a heating control means for controlling the heater such that a temperature of the filter becomes not lower than a temperature at which particulate matter in the filter is removed after a predetermined period of time has elapsed since a temperature of the filter is not higher than the temperature decrease control means the temperature has become
electric power detection means for detecting consumption of electric power consumed by the heater for removing particulate matter in the filter when the control is performed by the heating control means;
calculation means for calculating an amount of particulate matter of the exhaust gas based on the consumption of electric power detected by the electric power detection means.
Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas gemäß dem zehnten Aspekt, wobei
die Elektroenergie-Erfassungseinrichtung aufweist:
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob Feinstaub in dem Filter beseitigt ist oder nicht, nach einem Start der Steuerung durch die Heizsteuerungseinrichtung;
eine Elektroenergie-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Verbrauchs elektrischer Energie des Heizers während einer Dauer von einem Start der Steuerung durch die Heizsteuerungseinrichtung bis bestimmt wird, dass der Feinstaub in dem Filter beseitigt ist; und
eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Verbrauchs elektrischer Energie, die durch den Heizer zum Beseitigen von Feinstaub in dem Filter verbraucht wird, basierend auf dem durch die Elektroenergie-Berechnungseinrichtung berechneten Verbrauch elektrischer Energie.An eleventh aspect of the present invention resides in the PM amount detecting apparatus for exhaust gas according to the tenth aspect, wherein
the electric power detecting device comprises:
determining means for determining whether or not particulate matter in the filter is eliminated after a start of the control by the heating control means;
an electric power calculating means for calculating a consumption of electric energy of the heater during a period from a start of the control by the heating control means until it is determined that the particulate matter in the filter is eliminated; and
calculation means for calculating the consumption of electric power consumed by the heater for removing particulate matter in the filter based on the consumption of electric power calculated by the electric power calculation means.
Ein zwölfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der PM-Menge-Erfassungsvorrichtung für Abgas gemäß dem elften Aspekt, mit:
einem Sauerstoffkonzentrationssensor einer stromaufwärts liegenden Seite, der stromaufwärts des Filters in dem Abgaspfad angeordnet ist und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration von Gas zu ändern, das in das Filter einströmt; und
einem Sauerstoffkonzentrationssensor einer stromabwärts liegenden Seite, das stromabwärts des Filters in dem Abgaspfad angeordnet ist und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration von Gas zu ändern, das aus dem Filter ausströmt, wobei
die Bestimmungseinrichtung basierend auf einer Differenz zwischen einer Ausgabe des Sauerstoffkonzentrationssensors einer stromaufwärts liegenden Seite und einer Ausgabe des Sauerstoffkonzentrationssensors einer stromabwärts liegenden Seite bestimmt, ob der Feinstaub in dem Filter beseitigt ist oder nicht.A twelfth aspect of the present invention resides in the PM amount detecting apparatus for exhaust gas according to the eleventh aspect, comprising:
an upstream side oxygen concentration sensor disposed upstream of the filter in the exhaust path and adapted to change its output according to an oxygen concentration of gas flowing into the filter; and
a downstream-side oxygen concentration sensor disposed downstream of the filter in the exhaust path and adapted to change its output according to an oxygen concentration of gas flowing out of the filter;
The determining means determines whether the particulate matter in the filter is eliminated or not based on a difference between an output of the oxygen concentration sensor of an upstream side and an output of the oxygen concentration sensor of a downstream side.
Um den vorgenannten Zweck zu erfüllen, besteht ein dreizehnter Aspekte der vorliegenden Erfindung in einer Anormalitätserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit:
einem Sauerstoffkonzentrationssensor, der stromabwärts eines Partikelfilters angeordnet ist, das in einem Abgaspfad der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration von Gas zu ändern, das aus dem Partikelfilter ausströmt;
einer Heizeinrichtung zum Heizen des Partikelfilters, um das Partikelfilter zu regenerieren; und
einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anormalität des Partikelfilters basierend auf einer Ausgabe des stromabwärts liegenden Sauerstoffkonzentrationssensors nach der Regeneration des Partikelfilters.In order to achieve the aforementioned object, there is a thirteenth aspect of the present invention in an abnormality detecting apparatus for an internal combustion engine, comprising:
an oxygen concentration sensor disposed downstream of a particulate filter provided in an exhaust path of the internal combustion engine and adapted to change its output according to an oxygen concentration of gas flowing out of the particulate filter;
a heater for heating the particulate filter to regenerate the particulate filter; and
detecting means for detecting an abnormality of the particulate filter based on an output of the downstream oxygen concentration sensor after the regeneration of the particulate filter.
Die Anormalitätserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem dreizehnten Aspekt, zusätzlich mit:
einem Sauerstoffkonzentrationssensor, der stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration in Abgas zu ändern, wobei
die Erfassungseinrichtung eine Anormalität des Partikelfilters basierend auf einer Differenz zwischen einer Ausgabe des stromaufwärts liegenden Sauerstoffkonzentrationssensors und einer Ausgabe des stromabwärts liegenden Sauerstoffkonzentrationssensors erfasst.The abnormality detecting apparatus for an internal combustion engine according to the thirteenth aspect, further comprising:
an oxygen concentration sensor disposed upstream of the particulate filter and adapted to change its output according to an oxygen concentration in exhaust gas, wherein
the detecting means detects an abnormality of the particulate filter based on a difference between an output of the upstream oxygen concentration sensor and an output of the downstream oxygen concentration sensor.
Die Anormalitätserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem vierzehnten Aspekt, wobei
der Sauerstoffkonzentrationssensor, der stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Partikelfilters angeordnet ist, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor ist.The abnormality detecting apparatus for an internal combustion engine according to the fourteenth aspect, wherein
the oxygen concentration sensor disposed upstream and downstream of the particulate filter, respectively, is an air-fuel ratio sensor.
Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bringt ein Sauerstoffkonzentration-Sensorelement eine Ausgabe mit einer niedrigeren Sauerstoffkonzentration hervor, wenn die Menge von Partikeln in einem Filter steigt. Basierend auf der Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Gas zu erfassen, das in das Filter hinein strömt. Ferner ist es möglich, das Erfassen der Menge von Partikeln wiederholt durchzuführen, da die Partikel in dem Filter durch Erhitzen mit einem Heizer beseitigt werden können.According to a first aspect of the present invention, an oxygen concentration sensing element produces an output having a lower oxygen concentration as the amount of particulates in a filter increases. Based on the output of the oxygen concentration sensor element, it is possible to detect the amount of particles in the gas flowing into the filter. Further, it is possible to repeatedly carry out the detection of the amount of particulates since the particulates in the filter can be eliminated by heating with a heater.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sauerstoffkonzentration-Sensorelement sowohl auf der stromaufwärts liegenden Seite des Filters als auch auf der stromabwärts liegenden Seite des Filters bereitgestellt. Die Differenz zwischen den Ausgaben dieser Sauerstoffkonzentration-Sensorelemente entspricht mit hoher Genauigkeit der Menge von Partikeln in dem Filter. Somit ist es basierend auf der Differenz zwischen den Ausgaben dieser Sauerstoffkonzentration-Sensorelemente möglich, mit hoher Genauigkeit die Menge von Partikeln in dem Gas zu erfassen, das in das Filter hinein strömt.According to a second aspect of the present invention, an oxygen concentration Sensor element provided on both the upstream side of the filter and on the downstream side of the filter. The difference between the outputs of these oxygen concentration sensor elements corresponds with high accuracy to the amount of particles in the filter. Thus, based on the difference between the outputs of these oxygen concentration sensor elements, it is possible to detect with high accuracy the amount of particles in the gas flowing into the filter.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelement als das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement bei dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor weist eine bewährte Erfolgs- bzw. Erfahrungsgeschichte als der Sensor zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration von Abgas auf. Durch Verwendung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelement ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.According to a third aspect of the present invention, an air-fuel ratio sensor element is used as the oxygen concentration sensor element in the first and second aspects of the present invention. The air-fuel ratio sensor has a history of goodness as the sensor for detecting the oxygen concentration of exhaust gas. By using an air-fuel ratio sensor element, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas with high reliability.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die folgenden Wirkungen erzielt werden. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor arbeitet grundsätzlich, während er auf eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur erhitzt ist. Andererseits werden Partikel abbrennen, ohne dass sie in dem Filter angesammelt werden, wenn die Temperatur des Filters auf nicht weniger als eine spezielle Temperatur steigt. Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird gewährleistet, dass das Filter Partikel auch halten kann, während die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der Aktivierungstemperatur ist. Als Folge hiervon ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas auch zu erfassen, während sich der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor auf der Aktivierungstemperatur befindet.According to a fourth aspect of the present invention, the following effects can be obtained. The air-fuel ratio sensor basically operates while being heated to a predetermined activation temperature. On the other hand, particles will burn off without being accumulated in the filter when the temperature of the filter rises to not less than a specific temperature. According to the fourth aspect of the present invention, it is ensured that the filter can also hold particles while the temperature of the air-fuel ratio sensor is at the activation temperature. As a result, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas while the air-fuel ratio sensor is at the activation temperature.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Heizer, nachdem das Filter auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt ist, derart gesteuert, dass die Temperatur des Filters auf ein Niveau gesenkt wird, auf dem Partikel eingefangen werden können. Nach der Heizersteuerung werden Partikel in dem Filter weiterhin eingefangen und wird die Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements erlangt bzw. erfasst bzw. beschafft. Je größer die Menge von Partikeln in dem Filter ist, desto niedriger wird die Sauerstoffkonzentration in dem Gas stromabwärts des Filters, und die Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements bringt einen niedrigeren Sauerstoffkonzentrationswert hervor. Daher ist es basierend auf der Ausgabe des Sauerstoffkonzentration-Sensorelements möglich, die Menge von Partikeln in dem Gas zu berechnen, das in das Filter hinein strömt. Dies ermöglicht das Erfassen der Menge von Partikeln in dem Abgas.According to a fifth aspect of the present invention, after the filter is heated to a sufficiently high temperature, a heater is controlled so that the temperature of the filter is lowered to a level at which particles can be trapped. After the heater control, particles in the filter are still trapped and the output of the oxygen concentration sensor element is acquired. The larger the amount of particles in the filter, the lower the oxygen concentration in the gas downstream of the filter, and the output of the oxygen concentration sensor element brings about a lower oxygen concentration value. Therefore, based on the output of the oxygen concentration sensor element, it is possible to calculate the amount of particulates in the gas flowing into the filter. This makes it possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas pro Zeiteinheit und pro Volumeneinheit zu berechnen.According to a sixth aspect of the present invention, it is possible to calculate the amount of particulates in the exhaust gas per unit time and per unit volume.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sauerstoffkonzentration-Sensorelement sowohl auf der stromaufwärts liegenden Seite des Filters als auch auf der stromabwärts liegenden Seite des Filters bereitgestellt, Die Differenz zwischen den Ausgaben dieser Sauerstoffkonzentration-Sensorelemente entspricht mit hoher Genauigkeit der Menge von Partikeln in dem Filter. Somit ist es basierend auf der Differenz zwischen den Ausgaben dieser Sauerstoffkonzentration-Sensorelemente möglich, die Menge von Partikeln in dem Gas, das in das Filter hinein strömt, mit hoher Genauigkeit zu erfassen.According to a seventh aspect of the present invention, an oxygen concentration sensor element is provided on both the upstream side of the filter and the downstream side of the filter. The difference between the outputs of these oxygen concentration sensor elements corresponds with high accuracy to the amount of particles in the filter Filter. Thus, based on the difference between the outputs of these oxygen concentration sensor elements, it is possible to detect the amount of particles in the gas flowing into the filter with high accuracy.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelement als das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement verwendet. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor weist eine bewährte Erfolgs- bzw. Erfahrungsgeschichte als der Sensor zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration von Abgas auf. Somit ist es durch Verwendung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelements möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.According to an eighth aspect of the present invention, an air-fuel ratio sensor element is used as the oxygen concentration sensing element. The air-fuel ratio sensor has a history of goodness as the sensor for detecting the oxygen concentration of exhaust gas. Thus, by using an air-fuel ratio sensor element, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas with high reliability.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ausgabediskrepanz bzw. -abweichung zwischen einer Vielzahl von Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren kalibriert werden. Dies macht es möglich, das Erfassen der Menge von Partikeln mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen.According to a ninth aspect of the present invention, the output discrepancy between a plurality of air-fuel ratio sensors can be calibrated. This makes it possible to perform the detection of the amount of particles with high accuracy.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Menge von Partikeln zu erfassen. Je größer die Menge von Partikeln in dem Abgas Ist, desto größer wird die Menge von Partikeln, die in dem Filter pro Zeiteinheit einzufangen ist. Je größer die Menge von Partikeln in dem Filter Ist, desto größer wird der Verbrauch elektrischer Energie von einem Heizer, die zum Beseitigen der Partikel in dem Filter notwendig ist. Daher ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Gas, das in das Filter hinein strömt, basierend auf dem Verbrauch elektrischer Energie eines Heizers zu berechnen.According to a tenth aspect of the present invention, it is possible to detect the amount of particles. The larger the amount of particulate matter in the exhaust gas, the greater the amount of particulate trapped in the filter per unit time. The larger the amount of particles in the filter, the greater the consumption of electrical energy from a heater, which is necessary to remove the particles in the filter. Therefore, it is possible to calculate the amount of particulates in the gas flowing into the filter based on the consumption of electric energy of a heater.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, den Verbrauch elektrischer Energie genau zu berechnen, die an dem Heizer verbraucht wurde, bis die Partikel in dem Filter beseitigt wurden.According to an eleventh aspect of the present invention, it is possible to accurately calculate the consumption of electric power consumed on the heater until the particles in the filter have been removed.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, ob die Partikel in dem Filter beseitigt sind oder nicht. According to a twelfth aspect of the present invention, it is possible to determine with high accuracy whether the particles in the filter are eliminated or not.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor stromabwärts eines Partikelfilters bereitgestellt. Falls das Partikelfilter sich in einem Zustand befindet, in dem es fähig ist, Partikel normal einzufangen, werden sich die Partikel weiterhin in dem Filter ansammeln, so dass sich die Wirkung der Ansammlung von Partikeln in der Ausgabe des Sauerstoffkonzentrationssensors selbst manifestieren sollte. Daher ist es basierend auf der Ausgabe der Sauerstoffkonzentrationssensors möglich, eine Anormalität des Partikelfilters zu erfassen.According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an oxygen concentration sensor downstream of a particulate filter. If the particulate filter is in a state capable of trapping particles normally, the particles will continue to accumulate in the filter so that the effect of the accumulation of particulate matter should manifest itself in the output of the oxygen concentration sensor itself. Therefore, based on the output of the oxygen concentration sensor, it is possible to detect an abnormality of the particulate filter.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sauerstoffkonzentration-Sensorelement sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts eines Partikelfilters bereitgestellt. Die Differenz zwischen den Ausgaben dieser Sauerstoffkonzentration-Sensorelemente entspricht mit hoher Genauigkeit der Menge von Partikeln in dem Partikelfilter. Basierend auf der Differenz zwischen den Ausgaben dieser Sauerstoffkonzentration-Sensorelemente ist es möglich, eine Anormalität des Partikelfilters mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.According to a fourteenth aspect of the present invention, an oxygen concentration sensing element is provided both upstream and downstream of a particulate filter. The difference between the outputs of these oxygen concentration sensor elements corresponds with high accuracy to the amount of particles in the particulate filter. Based on the difference between the outputs of these oxygen concentration sensor elements, it is possible to detect an abnormality of the particulate filter with high reliability.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor als der Sauerstoffkonzentrationssensor bei dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor weist eine bewährte Erfolgs- bzw. Erfahrungsgeschichte als der Sensor zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration von Abgas auf. Durch Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor ist es möglich, die Anormalität eines Partikelfilters mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.According to a fifteenth aspect of the present invention, an air-fuel ratio sensor is used as the oxygen concentration sensor in the fourteenth aspect of the present invention. The air-fuel ratio sensor has a history of goodness as the sensor for detecting the oxygen concentration of exhaust gas. By using the air-fuel ratio sensor, it is possible to detect the abnormality of a particulate filter with high reliability.
Kurze Beschreibung von ZeichnungenShort description of drawings
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 1010
- Abgasrohrexhaust pipe
- 2020
- Abtrennung bzw. TrennwandSeparation or partition
- 22, 2422, 24
- Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F Sensor)Air-fuel ratio sensor (A / F sensor)
- 3030
- Filterfilter
- 3434
- HeizersteuerungsteilHeater control part
- 5050
- ECU (elektronische Steuereinheit)ECU (electronic control unit)
- 130130
- DPFDPF
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Ausführungsbeispiel 1
[Konfiguration von Ausführungsbeispiel 1][Configuration of Embodiment 1]
Der PM-Sensor und die PM-Menge-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 sind an einem Abgasrohr
Das Filter
Ein Teil des Abgases, das in dem Abgasrohr
Das Filter
A/F-Sensoren
Die A/F-Sensoren
Die A/F-Sensoren
Das Filter
Bei Ausführungsbeispiel 1 ist eine ECU (elektronische Steuereinheit)
Außerdem kann die ECU
Es wird bemerkt, dass bei Ausführungsbeispiel 1, obwohl dies nicht veranschaulicht ist, die ECU
[Betrieb von Ausführungsbeispiel 1][Operation of Embodiment 1]
(PM-Erfassungsprinzip mit Bezug auf Ausführungsbeispiel 1)(PM Detecting Principle With Reference to Embodiment 1)
Nach fortgesetzter sorgfältiger Forschung haben sich die vorliegenden Erfinder die Idee eines Verfahrens zum Erfassen der Menge von Partikeln basierend auf einem neuartigen Erfassungsprinzip einfallen lassen, das bis dahin unbekannt war. Der Diffusionsabstand des Gases (Sauerstoff: O2), das das Innere eines Kompaktfilters durchläuft bzw. -strömt, variiert nämlich, wenn Partikel durch das Kompaktfilter wie etwa das Filter
Je größer die Menge von Partikeln in dem Filter ist, desto länger wird der Diffusionsabstand des Gases, das das Kompaktfilter durchläuft bzw. -strömt. Die Menge von O2, die das Kompaktfilter durchlaufen bzw. -strömen kann, verringert sich, wenn die Menge von Partikeln in dem Filter ansteigt; und als Folge hiervon lässt die Sauerstoffkonzentration auf der stromabwärts liegenden Seite des Kompaktfilters fortwährend nach. Daher ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Gas, das in das Kompaktfilter hinein strömt, basierend auf der Sauerstoffkonzentration auf der stromabwärts liegenden Seite des Kompaktfilters zu erfassen.The larger the amount of particles in the filter, the longer will be the diffusion distance of the gas passing through the compact filter. The amount of O 2 that can pass through the compact filter decreases as the amount of particles in the filter increases; and as a result, the oxygen concentration on the downstream side of the compact filter continues to decrease. Therefore, it is possible to detect the amount of particulates in the gas flowing into the compact filter based on the oxygen concentration on the downstream side of the compact filter.
Bei der vorstehend beschriebenen Reihe von Phänomenen spielt das Kompaktfilter die gleiche Rolle wie eine diffusionsgesteuerte Schicht in einem A/F-Sensor des Grenzstromtyps. Wenn der A/F-Sensor des Grenzstromtyps auf der stromabwärts liegenden Seite des Kompaktfilters angeordnet ist, steigt der Diffusionsabstand von Sauerstoff in einer Schicht, welche die Gesamtheit des Kompaktfilters und der diffusionsgesteuerten Schicht des A/F-Sensors des Grenzstromtyps darstellt, wenn die Menge von Partikeln in dem Filter ansteigt. Als Folge davon wird, wenn die Menge von Partikeln innerhalb des Filters ansteigt, der Grenzstromwert des A/F-Sensors des Grenzstromtyps auf der stromabwärts liegenden Seite fortwährend nachlassen.In the series of phenomena described above, the compact filter plays the same role as a diffusion-controlled layer in a limit current type A / F sensor. When the limit current type A / F sensor is disposed on the downstream side of the compact filter, the diffusion distance of oxygen in a layer representing the entirety of the compact filter and the diffusion controlled layer of the limit current type A / F sensor increases of particles in the filter increases. As a result, as the amount of particulates within the filter increases, the threshold current value of the downstream-side A / F sensor on the downstream side will continuously decrease.
Wenn ein A/F-Sensor des Grenzstromtyps jeweils stromaufwärts und stromabwärts des Kompaktfilters angeordnet ist, steigt die Differenz zwischen den Ausgaben der A/F-Sensoren des Grenzstromtyps auf der stromaufwärts und der stromabwärts liegenden Seite, wenn die Menge von Partikeln in dem Filter ansteigt. Daher ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Gas, das in das Kompaktfilter hinein strömt, basierend auf der Differenz zwischen den Ausgaben der A/F-Sensoren des Grenzstromtyps auf der stromaufwärts und der stromabwärts liegenden Seite zu erfassen.When a limit current type A / F sensor is disposed upstream and downstream of the compact filter respectively, the difference between the outputs of the limit current type A / F sensors on the upstream and downstream sides increases as the amount of particulates in the filter increases , Therefore, it is possible to detect the amount of particulates in the gas flowing into the compact filter, based on the difference between the outputs of the upstream / downstream side A / F sensors.
(Spezieller Betrieb von Ausführungsbeispiel 1)(Special Operation of Embodiment 1)
Wenn Abgas mit einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Mischungsverhältnis und einer bestimmten Menge von Partikeln in das Filter
Unter der Bedingung der gleichen Zeitdauer und der gleichen Strömungsgeschwindigkeit von Abgas steigt ΔIL desto weiter, je größer die Menge von in dem Abgas enthaltenen Partikeln ist. Daher ist es möglich, basierend auf ΔIL die Menge von Partikeln des Abgases zu berechnen, das gerade in das Filter
Das Verfahren zum Erfassen der PM-Menge gemäß Ausführungsbeispiel 1 wird unter Verwendung von
In Schritt A wird zunächst ein Steuersignal von der ECU
In Schritt B wird der Heizer
In Schritt C erlangt bzw. erfasst bzw. beschafft die ECU
Nach Schritt C wird in Folge Schritt A durchgeführt. Daraufhin ist es durch wiederholtes Durchführen von Schritten A, B und C möglich, die Menge von Partikeln fortwährend zu erfassen. Gemäß Ausführungsbeispiel 1 ist es möglich, eine quantitative Erfassung von Partikeln von Abgas nach/in jeder vorbestimmten Zeitdauer (vorbestimmten Zyklus) während des Betriebs der Brennkraftmaschine
Wie es bis hierher beschrieben ist, ist es gemäß Ausführungsbeispiel 1 möglich, die Menge von Partikeln des Abgases, das in das Filter
Außerdem ist es gemäß Ausführungsbeispiel 1 möglich, die Erfassung der Menge von Partikeln zu wiederholen, da die Partikel des Filters
Außerdem ist es gemäß Ausführungsbeispiel 1 möglich, die Menge von Partikeln von Abgas durch Einsatz der A/F-Sensoren
Außerdem arbeitet ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor grundsätzlich, während er auf eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur erhitzt ist. Falls die Temperatur des Alters
[Spezielle Verarbeitung von Ausführungsbeispiel 1][Special Processing of Embodiment 1]
Nachstehend wird hierin unter Verwendung von
In der gemäß
Als nächstes wird nach der Bestimmung von Sensoraktivierung und PM-Verbrennung eine Nullpunktkorrektur einer Ausgabe für die A/F-Sensoren durchgeführt (Schritt S102). In diesem Schritt S102 wird zunächst bestimmt, ob die A/F-Sensoren
In Schritt S102 wird ebenso eine Nullpunktkorrektur einer Ausgabe für die A/F-Sensoren durchgeführt. Die Nullpunktkorrektur einer Ausgabe für die A/F-Sensoren wird durchgeführt, um die Diskrepanz einer Ausgabe (Ausgabeabweichung) zwischen dem A/F-Sensor
Als nächstes wird der Heizer
Nachdem der Heizer ausgeschaltet ist, wird die Bestimmungsverarbeitung einer Filtertemperatur für ECU
Nach dem Start der Zeitmessung in Schritt S104 wird gleichzeitig die Verarbeitung einer Berechnung einer integrierten Abgasmenge begonnen (Schritt S106). In diesem Schritt integriert die ECU
Daraufhin werden eine Speicherung einer A/F-Sensor-Ausgabe und eine Speicherung einer Abgasmenge durchgeführt (Schritt S108). In diesem Schritt werden jeweilige Ausgaben der A/F-Sensoren
Gemäß einer Reihe von Verarbeitungen in Schritten S104 bis S108 ist es möglich, die Speicherung einer A/F-Sensor-Ausgabe und die Speicherung einer Abgasmenge durchzuführen, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem bestätigt wird, dass sich Partikel in dem Filter
Es wird bemerkt, dass während Schritten S104 bis S108 die Brennkraftmaschine
Nach Schritt S108 wird die Verarbeitung einer Berechnung von ΔIL durchgeführt (Schritt S110). In diesem Schritt wird zunächst eine Differenz zwischen den Ausgabewerten berechnet, die in Schritt S108 gespeichert werden. Als nächstes wird bei Ausführungsbeispiel 1 die durch diese Berechnung erhaltene Differenz gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Abgasmenge Gexh in einen Bezugsstromwert gewandelt. Bei Ausführungsbeispiel 1 wird angenommen, dass der Bezugsstromwert der Ausgabestromwert des A/F-Sensors
Als nächstes wird die Verarbeitung zum Berechnen der PM-Menge aus einer Korrelationslinie bzw. -kurve durchgeführt (Schritt S112). In Schritt S112 wird auf ein Kennfeld Bezug genommen, in dem die Korrelationslinie bzw. -kurve für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von
Durch die vorstehend beschriebenen Schritte S110 und S112 werden die folgenden Wirkungen erzielt. Zum Beispiel, wie es gemäß
Als nächstes wird die PM-Menge gemäß der Abgasmenge berechnet (Schritt S114). In diesem Schritt wird die Menge von Partikeln pro Zeiteinheit und pro Gasmengeneinheit basierend auf der integrierten Abgasmenge Gexh_itg, die in Schritt S108 gespeichert wird, und einer vorbestimmten Zeitdauer T0 berechnet. Dies macht es möglich, eine quantitative Beurteilung von Partikeln in dem Abgas durchzuführen.Next, the PM amount is calculated according to the exhaust gas amount (step S114). In this step, the amount of particulates per unit time and per gas amount unit is calculated based on the integrated exhaust gas amount Gexh_itg stored in step S108 and a predetermined time period T 0 . This makes it possible to carry out a quantitative judgment of particles in the exhaust gas.
Als nächstes wird der Heizer
Gemäß der vorstehend beschriebenen Verarbeitung ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas zu erfassen.According to the above-described processing, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas.
Es wird bemerkt, dass das Kennfeld, in dem die Beziehung zwischen ΔIL und der PM-Menge in der ECU
Es wird bemerkt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 das Filter
Es wird bemerkt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 das Filter
Außerdem entspricht bei Ausführungsbeispiel 1 die vorbestimmte Zeitdauer T0 der ”vorbestimmten Zeitdauer” bei der sechsten Erfindung und entspricht die integrierte Abgasmenge Gexh_itg dem ”integrierten Wert” bei der sechsten Erfindung.In addition, in
Außerdem wird bei Ausführungsbeispiel 1 die ”Kalibrierungseinrichtung” bei der neunten Erfindung durch die ECU
[Varianten von Ausführungsbeispiel 1][Variants of Embodiment 1]
(Erste Variante)(First variant)
Bei Ausführungsbeispiel 1 verwenden die A/F-Sensoren
(Zweite Variante)(Second variant)
Bei Ausführungsbeispiel 1 ist ein A/F-Sensor jeweils für die stromaufwärts liegende Seite und die stromabwärts liegende Seite des Filters
(Dritte Variante)(Third variant)
Bei Ausführungsbeispiel 1 ist der ”PM-Sensor” mit Bezug auf die erste Erfindung durch eine Kombination der A/F-Sensoren
Im Speziellen ist in einem Gehäuse für den PM-Sensor, der eine Einlassöffnung von/für Abgas und eine Auslassöffnung von/für Abgas umfasst, ein Filter zum Filtern von PM bereitgestellt. Ferner ist stromaufwärts und stromabwärts des Filters jeweils ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelementteil oder ein Sauerstoffkonzentration-Sensorelementteil bereitgestellt. Es ist auch ein Heizer zum Heizen des Filters eingebunden. Wie es bis hierher beschrieben ist, ist ein PM-Sensor bereitgestellt, der eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung von/für Abgas umfasst, und der ein Filter, einen Sauerstoffkonzentration-Sensorelementteil und einen Heizer einbindet. Wenn dieser PM-Sensor in dem Abgaspfad angeordnet ist, wird ein Teil des Abgases über die Einlassöffnung herausgezogen, um in das Innere des Gehäuses für den PM-Sensor zu strömen. Das Abgas, das durch die Einlassöffnung geströmt ist, durchläuft bzw. -strömt das Filter und strömt daraufhin aus der Auslassöffnung heraus erneut in den Abgaspfad. Bei dieser Konfiguration ist es möglich die Menge von Partikeln in dem Abgas zu erfassen, indem die Differenz in den Ausgaben der Sauerstoffkonzentrationssensoren der stromaufwärts und der stromabwärts liegenden Seite des Filters in der gleichen Art und Weise wie ΔIL bei Ausführungsbeispiel 1 behandelt wird.Specifically, in a case for the PM sensor, which includes an inlet port of / for exhaust gas and an exhaust port of / for exhaust gas, a filter for filtering PM is provided. Further, an air-fuel ratio sensor element part or an oxygen concentration sensor element part is provided upstream and downstream of the filter, respectively. There is also a heater integrated to heat the filter. As described so far, a PM sensor including an inlet port and an exhaust port of exhaust gas is provided and incorporating a filter, an oxygen concentration sensor element part, and a heater. When this PM sensor is disposed in the exhaust path, a part of the exhaust gas is drawn out via the inlet port to enter the interior of the exhaust gas Housing for the PM sensor to flow. The exhaust gas that has flowed through the intake port passes through the filter and then flows out of the exhaust port into the exhaust path again. With this configuration, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas by treating the difference in the outputs of the oxygen concentration sensors of the upstream and downstream sides of the filter in the same manner as ΔI L in
Da die Wirkungen der Strömungsgeschwindigkeit von Abgas und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Vergleich zu der Konfiguration von Ausführungsbeispiel 1 verringert sind, ist es gemäß dem vereinigten PM-Sensor mit Bezug auf die vorliegende Variante möglich, das Erfassen der PM-Menge mit hoher Genauigkeit durchzuführen, ohne diesen Wirkungen unterzogen zu sein. Wenn die vorstehend beschriebene Vereinigung durchgeführt wird, ist es bevorzugt, dass eine thermische Isolation rund um das Filter ausreichend gewährleistet ist, so dass das Filter auch dann Partikel halten kann, während sich die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelements auf der Aktivierungstemperatur befindet. Es wird bemerkt, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelementteil oder ein Sauerstoffkonzentration-Sensorelementteil nur stromabwärts des Filters bereitgestellt sein kann, wie es vorstehend bei der zweiten Variante beschrieben ist.Since the effects of the flow rate of exhaust gas and the air-fuel ratio are reduced as compared with the configuration of
(Vierte Variante)(Fourth variant)
Es wird bemerkt, dass bei Ausführungsbeispiel 1 die folgende Variation des Berechnungsprozesses ebenso möglich ist. Zunächst speichert die ECU
Ausführungsbeispiel 2
[Konfiguration von Ausführungsbeispiel 2][Configuration of Embodiment 2]
Die PM-Menge-Erfassungsvorrichtung von Ausführungsbeispiel 2 weist eine Konfiguration auf, in der eine Schaltung zum Messen des Verbrauchs elektrischer Energie des Heizers
Bei der folgenden Beschreibung wird der Verbrauch elektrischer Leistung des Heizers
[Betrieb von Ausführungsbeispiel 2][Operation of Embodiment 2]
Je größer die Menge von Partikeln in dem Abgas ist, desto größer wird die Menge von Partikeln, die in dem Filter
[Spezielle Verarbeitung von Ausführungsbeispiel 2][Special Processing of Embodiment 2]
Nachstehend wird hierin unter Verwendung von
In der Routine gemäß
Als nächstes werden die Speicherung von IL1, IL2 und Gexh, sowie die Berechnung von ΔIL durchgeführt (Schritt S208). Bei Ausführungsbeispiel 2 ist in der ECU
Als nächstes wird Schritt S104 ausgeführt, der bei Ausführungsbeispiel 1 beschrieben ist, und wird der Heizer ausgeschaltet. Daraufhin steigt der Wert von ΔIL allmählich an, der sukzessive berechnet wird, wenn sich Partikel in dem Filter
Als nächstes wird eine Zeitzählung gestartet, wenn ΔIL einen vorbestimmten Wert erreicht (Schritt S213). Dieser Schritt ermöglicht, dass die Zeitzählung in einer Phase gestartet wird, in der sich ein vorbestimmter Partikelpegel bzw. -betrag in dem Filter
Als nächstes wird der Heizer eingeschaltet (Schritt S214), wenn die Zeit, die in Schritt S213 zu zählen begonnen wird, eine vorbestimmte Zeitdauer (die hierin nachstehend als ”T1” bezeichnet wird) erreicht. Nachdem der Heizer
Nach dem Start der Steuerung des Heizers
Daraufhin wird der elektrische Energieverbrauch berechnet, bis ΔIL zu Null wird (Schritt S216). Bei Ausführungsbeispiel 2 wird zunächst der Heizer
Als nächstes wird die PM-Menge gemäß der Abgasmenge berechnet (Schritt S218). In diesem Schritt wird zunächst auf das Kennfeld der Korrelationslinien bzw. -kurven von WH und der PM-Menge Bezug genommen, das in der ECU
Daraufhin wird der Heizer
Gemäß der vorstehend beschriebenen Verarbeitung ist es möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas zu erfassen.According to the above-described processing, it is possible to detect the amount of particulates in the exhaust gas.
Es wird bemerkt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 2 das Filter
Außerdem wird bei Ausführungsbeispiel 2 die „Bestimmungseinrichtung” bei der elften Erfindung durch die ECU
Außerdem entspricht, obwohl die Hardwarekonfiguration bei Ausführungsbeispiel 2 nicht veranschaulicht ist, der A/F-Sensor
[Variante von Ausführungsbeispiel 2][Variant of Embodiment 2]
Bei der speziellen Verarbeitung von Ausführungsbeispiel 2 werden in Schritt S214 die Ausgaben der A/F-Sensoren
Die Steuerung des Heizers
Bei Ausführungsbeispiel 2 umfassen Varianten etwa eine, wie sie nachstehend gezeigt ist. Bei dieser Variante wird die Verarbeitung nach der Heizereinschaltverarbeitung in Schritt S214 ausgeführt, wenn nach der Heizerausschaltverarbeitung in Schritt S212 die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist (oder der integrierte Abgaswert eine vorbestimmte Menge erreicht hat). Das heißt, dass bei der vorliegenden Variante der Vergleich von ΔIL mit einem vorbestimmten Wert in Schritt S213 ausgelassen ist.In
Außerdem können bei Ausführungsbeispiel 1 beschriebene Varianten mit Ausführungsbeispiel 2 kombiniert werden.In addition, variants described in Example 1 can be combined with
Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3
[Konfiguration von Ausführungsbeispiel 3][Configuration of Embodiment 3]
Bei Ausführungsbeispiel 3 wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine
Es gibt bereits verschiedene bekannte Konfigurationen hinsichtlich des Heizmechanismus für die Regeneration bzw. Wiederherstellung von dem DPF. Daher kann, obwohl eine ausführliche Beschreibung nicht vorgenommen wird, das DPF
Wie es gemäß
[Spezielle Verarbeitung von Ausführungsbeispiel 3][Special Processing of Embodiment 3]
In der Routine gemäß
Dann wird eine DPF-Regenerationssteuerung durchgeführt (Schritt S302). In diesem Schritt steuert die ECU
Als nächstes werden Schritte S102, S106, S108 und S110 wie bei Ausführungsbeispiel 1 ausgeführt. Dadurch werden nacheinander die Bestimmungsverarbeitung einer A/F-Sensoraktivierung, die Bestimmungsverarbeitung einer PM-Verbrennung in DPF
Als nächstes wird die PM-Menge berechnet (Schritt S304). In diesem Schritt wird die PM-Menge basierend auf ΔIL gemäß Korrelationslinien bzw. -kurven berechnet, wie es bei der Verarbeitung von Schritt S112 von Ausführungsbeispiel 1 der Fall ist. Auch bei Ausführungsbeispiel 3 wird ein Kennfeld von Korrelationslinien bzw. -kurven, wie es gemäß
Als nächstes wird bestimmt, ob die PM-Menge nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (Schritt S306). Wie es bis hierher beschrieben ist, sollten sich Partikel in dem DPF
Wenn die Bedingung von Schritt S306 erfüllt ist, wird bestimmt, dass eine Anormalität in dem DPF
Gemäß der vorstehend beschriebenen Verarbeitung ist es möglich, die Erfassung einer Anormalität in einem Partikelfilter durchzuführen.According to the above-described processing, it is possible to perform the detection of abnormality in a particulate filter.
Es wird bemerkt, dass bei Ausführungsbeispiel 3, nachdem die PM-Menge aus ΔIL berechnet ist, eine Bestimmung basierend auf dem Vergleich zwischen der PM-Menge und dem vorbestimmten Wert durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt.It is noted that in Embodiment 3, after the PM amount is calculated from ΔI L , a determination is made based on the comparison between the PM amount and the predetermined value. However, the present invention is not limited to this embodiment.
Die Vergleichsbestimmung kann durch Vergleich von ΔIL mit einem vorbestimmten Wert vorgenommen werden, ohne die Wandlung in die PM-Menge durchzuführen.The comparison determination can be made by comparing ΔI L with a predetermined value without performing the conversion into the PM amount.
Es ward bemerkt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 3 das DPF
Außerdem entspricht bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 3 der A/F-Sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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