DE112010004519B4

DE112010004519B4 - Partikelerfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE112010004519B4
Application number: DE112010004519.4T
Authority: DE
Inventors: Hiroki NISHIJIMA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: US20120247181A1; US8925370B2; CN102656438B; DE112010004519T5; JP5278615B2; JPWO2012063303A1; CN102656438A; WO2012063303A1

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln (PM) für eine Brennkraftmaschine (20) eines Fahrzeugs, die aufweist:einen Sensor (2), der in einer Abgaspassage (22) einer Brennkraftmaschine (20) angeordnet ist, wobei der Sensor (2) zwei Elektroden (8, 10) zum Einfangen von Partikeln (PM) enthält;eine Spannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (8, 10);eine Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung zum Beschaffen eines vorbestimmten Index, der einer Auslassmenge der Partikel (PM) zugeordnet ist; undeine Spannungsanpassungseinrichtung zum Anpassen der Spannung, die zwischen den Elektroden (8, 10) anzulegen ist, auf der Grundlage des Index, der von der Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung beschafft wird, derart, dass die Spannung niedriger ist, wenn der Index groß ist, als wenn der Index klein ist, wobeider Index ein zeitlich integrierter Wert einer Änderungsrate einer Gaspedalposition des Fahrzeugs, wenn sich die Gaspedalposition in Richtung einer Plus-Richtung ändert, ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Partikelerfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
Die JP 2009 - 144 577 A beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Fehlers eines Partikelfilters. Diese Vorrichtung enthält einen Partikelfilter, ein elektrisch isolierendes Material, mehrere Elektroden und eine Steuereinrichtung. Genauer gesagt ist der Partikelfilter an einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine angeordnet. Das elektrisch isolierende Material ist stromab des Partikelfilters angeordnet, und auf diesem scheiden sich Partikel (Fremdteilchen) (PM) ab. Die Elektroden sind auf dem elektrisch isolierenden Material voneinander getrennt angeordnet. Die Steuereinrichtung misst einen Index, der mit einem elektrischen Widerstandswert zwischen den Elektroden korreliert, und wenn erfasst wird, dass der gemessene Index kleiner als ein vorbestimmter Bezugswert ist, bestimmt sie, dass der Partikelfilter fehlerhaft ist.
Die DE 10 2006 047 927 A1 beschreibt einen Partikelsensor zum Messen einer Auslassmenge von Partikeln mittels einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode. Es werden mindestens zwei Sensorabschnitte mit jeweils mindestens zwei Elektroden bereitgestellt, wobei die Elektroden der beiden Sensorabschnitte jeweils unterschiedliche Abstände und/oder Konfigurationen aufweisen, und wobei die beiden Sensorabschnitte mit unterschiedlichen Spannungen betrieben werden oder die Elektroden der beiden Sensorabschnitte unterschiedliche Materialien aufweisen.
Die DE 10 2009 000 077 A1 beschreibt einen Partikelsensor zum Messen einer Auslassmenge von Partikeln. Es wird eine Brückenschaltung zum Messen der Spannung zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode bereitgestellt, so dass eine Rekalibrierung und Ausdehnung des Messbereiches durchgeführt werden kann. Weiterhin wird eine Blindzeit erwähnt.
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Bei einem PM-Sensor, wie er in der JP 2009 - 144 577 A beschrieben ist, wird eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, so dass die in einem Abgas vorhandenen geladenen Partikel durch das elektrische Feld angezogen werden, um diese einzufangen. Die Partikel, die sich zwischen den Elektroden abscheiden, verringern einen elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden, der zur Erfassung einer Menge der Partikel, die in dem Abgas enthalten sind, verwendet wird. Der PM-Sensor enthält eine Heizeinrichtung zum Heizen, um die abgeschiedenen Partikel zu entfernen. Wenn die Menge der Partikel, die sich an dem PM-Sensor abgeschieden haben, einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Heizeinrichtung aktiviert, und die abgeschiedenen Partikel werden dadurch verbrannt und entfernt, wodurch der PM-Sensor zurückgesetzt bzw. in seinen Anfangszustand versetzt wird.
Bei einem derartigen PM-Sensor ändert sich der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden nach dem Zurücksetzen nicht, bis die Menge der Partikel, die sich zwischen den Elektroden abgeschieden haben, einen bestimmten Wert erreicht. Die Zeit, die es dauert, bis sich der elektrische Widerstand (Sensorausgang) zwischen den Elektroden nach dem Zurücksetzen des PM-Sensors ändert, wird im Folgenden als „Totzonenzeit“ bezeichnet. Es wird mindestens eine längere Zeit als die Totzonenzeit benötigt, bevor eine Erfassungsfolge beendet ist.
Die Menge der Teilchen bzw. Partikel, die je Zeiteinheit ausgegeben werden, ändert sich beispielsweise stark in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Eine geringe Menge an ausgelassenen Partikeln führt beispielsweise zu milden Schwankungen einer Motorlast, während eine große Menge an ausgelassenen Partikeln zu starken Schwankungen der Motorlast führt. Wenn die Menge der Partikel, die je Zeiteinheit ausgelassen werden, gering verbleibt, dauert es länger, bis die Menge der Partikel, die sich zwischen den Elektroden abscheiden, den bestimmten Wert erreicht, was zu einer längeren Totzonenzeit führt. Als Ergebnis benötigt eine Erfassungsfolge eine längere Zeit, und die Bedingung, bei der die ausgelassenen Partikel nicht identifiziert werden können, erstreckt sich über eine längere Zeitdauer, was nicht wünschenswert ist. Wenn im Gegensatz dazu die Menge der Partikel, die je Zeiteinheit ausgelassen werden, groß ist, erreicht die Menge der Partikel, die sich zwischen den Elektroden abscheiden, einen Wert, der ein Zurücksetzen innerhalb einer kurzen Zeitdauer bedingt. Der PM-Sensor wird somit häufig zurückgesetzt, was zu einem erhöhten Energieverbrauch der Heizeinrichtung führt.
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf Obiges, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Partikelerfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein geeignetes Gleichgewicht zwischen einer Verringerung der Zeit, die für eine Erfassungsfolge benötigt wird, und einer Begrenzung des Energieverbrauchs einer Heizeinrichtung für ein Zurücksetzen des Sensors halten kann.
Lösung für das Problem
Die Aufgabe wird durch eine jeweilige Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der jeweiligen Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst. Der abhängige Anspruch betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß wird, wenn die Partikelauslassmenge groß ist, die zwischen den Elektroden angelegte Spannung relativ niedrig gemacht, um dadurch das elektrische Feld zu schwächen. Dieses ermöglicht es ein Tempo, mit dem sich die Partikel zwischen den Elektroden abscheiden, zu begrenzen. Dieses ermöglicht es, auf zuverlässige Weise eine Situation, bei der ein Zurücksetzen eines Sensors zum Entfernen der Partikel, die sich zwischen den Elektroden abgeschieden haben, häufig auftritt, sogar dann zu verhindern, wenn die Partikelauslassmenge groß ist. Der Energieverbrauch der Heizeinrichtung, der für das Zurücksetzen des Sensors benötigt wird, kann daher verringert werden. Wenn im Gegensatz dazu die Partikelauslassmenge gering ist, kann das elektrische Feld durch Einstellen der zwischen den Elektroden angelegten Spannung auf einen relativ hohen Wert vergrößert werden. Dieses ermöglicht es ein Tempo, mit dem sich die Partikel zwischen den Elektroden abscheiden, zu erhöhen, so dass die Zeit, die für eine Folge der Erfassung der Partikel benötigt wird, verkürzt werden kann. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass die Zeit, die für eine Folge der Erfassung benötigt wird, zu lang wird, und zwar sogar dann, wenn die Partikelauslassmenge gering ist.
Außerdem kann die Partikelauslassmenge unabhängig davon, ob sie groß oder klein ist, genau geschätzt werden.
Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 4 kann die zwischen den Elektroden angelegte Spannung korrigiert werden, so dass sie größer ist, wenn die mittlere Betriebszeit der Brennkraftmaschine kurz ist, als wenn die mittlere Betriebszeit lang ist. Sogar bei der Brennkraftmaschine, die mit einer kurzen Betriebszeit je Fahrt verwendet wird, kann mindestens eine Folge der Erfassung der Partikelauslassmenge geeignet beendet werden, bevor der Motor stoppt.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen PM-Sensor zeigt.
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil eines Sensorelementabschnitts des PM-Sensors zeigt.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie A-B der 3.
5 stellt schematisch dar, wie sich PM zwischen Elektroden abscheiden.
6 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einem Sensorsausgang des PM-Sensors und einer Menge der ausgelassenen PM zeigt.
7 ist eine Grafik, die Beziehungen zwischen einem Sensorausgang des PM-Sensors und einer Menge der ausgelassenen PM zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
9 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen einem integrierten Wert einer Änderungsrate einer Gaspedalposition und einem Korrekturkoeffizienten einer angelegten Spannung zeigt.
10 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen einem integrierten Wert einer Luftflussänderungsrate und einem Korrekturkoeffizienten einer angelegten Spannung zeigt.
11 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen einer Totzonenzeit und einem Korrekturkoeffizienten einer angelegten Spannung zeigt.
12 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen einer mittleren Betriebszeit und einem Korrekturkoeffizienten einer angelegten Spannung zeigt.

Modi zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 1 enthält das System dieser Ausführungsform eine Brennkraftmaschine 20. Die Brennkraftmaschine 20 ist beispielsweise als eine Antriebsenergiequelle an einem Fahrzeug montiert. Ein Partikelfilter 24, der eine Funktion zum Einfangen von Teilchen bzw. Schwebstoffen bzw. Fremdteilchen (im Folgenden als „PM“ abgekürzt), die in einem Abgas enthalten sind, aufweist, ist in der Mitte entlang einer Abgaspassage 22 der Brennkraftmaschine 20 angeordnet. Ein PM-Sensor 2, der die Partikel erfassen kann, ist an der Abgaspassage 22 stromab des Partikelfilters 24 angeordnet.
Das System dieser Ausführungsform enthält außerdem eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50. Zusätzlich zu dem PM-Sensor 2 sind verschiedene Arten weiterer Motorsteuersensoren einschließlich eines Luftflussmessers 26, eines Kurbelwinkelsensors 28 und eines Gaspedalpositionssensors 30 sowie verschiedene Typen von Motorsteueraktuatoren einschließlich eines Kraftstoffeinspritzers, der nicht gezeigt ist, mit der ECU 50 elektrisch verbunden. Insbesondere erfasst der Luftflussmesser 26 eine Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine 20. Der Kurbelwinkelsensor 28 erfasst einen Drehwinkel einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20. Der Gaspedalpositionssensor 30 erfasst einen Betätigungsbetrag eines Gaspedals (im Folgenden als „Gaspedalposition“ bezeichnet) an einem Fahrersitz des Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine 20 montiert ist.
In dieser Ausführungsform ist der PM-Sensor 2 stromab des Partikelfilters 24 angeordnet, was es möglich macht, eine Menge der PM, die zu der Stromabseite des Partikelfilters 24 ausgelassen werden, zu erfassen. Wenn der Partikelfilter 24 fehlerhaft wird, führt dieses zu einer verringerten PM-Entfernungsrate des Partikelfilters 24, so dass sich die Menge der PM, die zu der Stromabseite des Partikelfilters 24 ausgelassen werden, stark erhöht. In dieser Ausführungsform kann auf der Grundlage der Menge der PM, die zu der Stromabseite des Partikelfilters 24 ausgelassen werden, wie es von dem PM-Sensor 2 erfasst wird, genau erfasst werden, ob der Partikelfilter 24 fehlerhaft ist.
Man beachte, dass jedoch die Position, an der der PM-Sensor 2 gemäß der vorliegenden Erfindung anzuordnen ist, nicht nur auf die Stromabseite des Partikelfilters24 beschränkt ist. Der PM-Sensor 2 kann beispielsweise an einer Position angeordnet werden, bei der die PM, die von der Brennkraftmaschine 20 ausgelassen werden, direkt erfasst werden.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den PM-Sensor 2 zeigt. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil eines Sensorelementabschnitts des PM-Sensors 2 zeigt. Gemäß 2 enthält der PM-Sensor 2 einen Deckel 4 und einen Elementabschnitt 6, der in einem Raum innerhalb des Deckels 4 angeordnet ist. Der Deckel 4 weist mehrere Löcher, durch die Gas dringt, auf. Das Abgas fließt durch die Löcher in einen Innenraum des Deckels 4, so dass der Elementabschnitt 6 in Kontakt zu dem Abgas gelangt.
Gemäß 3 enthält der Elementabschnitt 6 zwei Elektroden 8, 10, die auf dessen Oberfläche angeordnet sind. Die Elektroden 8, 10 sind derart angeordnet, dass sie keinen Kontakt zueinander aufweisen, sondern voneinander getrennt sind. Jede der Elektroden 8, 10 enthält einen dichten Bereich, indem Elektroden im Vergleich zu anderen Teilen dicht angeordnet sind. Genauer gesagt enthalten die Elektroden 8, 10 leitende Teile 8a, 10a jeweils an dem anderen Bereich als dem dichten Bereich, wobei sich die leitenden Teile 8a, 10a in einer Längsrichtung des Elementabschnitts 6 erstrecken. Die dichten Bereiche in der Nähe eines führenden Endes des Elementabschnitts 6 enthalten die leitenden Teile 8a, 10a und mehrere leitende Teile 8b, 10b, die in einer Richtung, die sich senkrecht zu den leitenden Teilen 8a, 10a erstreckt, ausgebildet sind. Insbesondere enthalten die Elektroden 8, 10 die leitenden Teile 8b, 10b, wobei die leitenden Teile 8b, 10b jeweils in einer kammförmigen Struktur an dem dichten Bereich des Elementabschriitts 6 angeordnet sind und die kammförmigen Strukturen ineinander verschachtelt sind.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie A-B der 3. Die obere Seite der 4 entspricht einer Seite einer Vorderfläche des Elementabschnitts 6 der 3. 5 stellt schematisch dar, wie sich die PM zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden.
Gemäß 4 sind die Elektroden 8, 10 in Kontakt zu einer Isolierschicht 12 angeordnet. Die Isolierschicht 12 bewirkt, dass die PM daran anhaften. Temperatursensoren 14 (Temperaturerfassungseinrichtungen) wie beispielsweise ein Thermoelementpaar sind in der Isolierschicht 12 an Positionen in der Nähe der Elektroden 8, 10 in Zuordnung zu diesen eingebettet.
Jede der Elektroden 8, 10 ist über beispielsweise eine Energieschaltung mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden. Dieses ermöglicht es, eine Spannung zwischen den -Elektroden 8, 10 anzulegen. Die Anlegung der Spannung erzeugt ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 8, 10. Das elektrische Feld zieht die PM, die in dem Abgas geladen sind, an, so dass diese sich zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden (siehe 5).
Jeder der Temperatursensoren 14 ist über eine vorbestimmte Schaltung mit einem Detektor (nicht gezeigt) zum Erfassen einer darin erzeugten elektromotorischen Kraft verbunden. Die Erfassung der elektromotorischen Kraft der Temperatursensoren 14 ermöglicht eine Erfassung der Temperaturen in der Nähe der Elektroden 8, 10.
Eine Heizung 16 (Heizeinrichtung) ist in eine Schicht unterhalb der Temperatursensoren 14 eingebettet. Die Heizung 16 ist derart ausgebildet, dass deren Heizmitte in einer Schicht unmittelbar unterhalb der dichten Bereiche der Elektroden 8, 10 angeordnet ist, um zu gewährleisten, dass die dichten Bereiche besonders effizient aufgeheizt werden. Die Heizung 16 wird beispielsweise durch eine Energieschaltung aktiviert.
Der Detektor, die Energieschaltung und Ähnliches sind mit der ECU 50 elektrisch verbunden und werden von dieser gesteuert. Der PM-Sensor 2 gibt einen Sensorausgang aus, der dem elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 8, 10 entspricht. Die ECU 50 kann die Menge der ausgelassenen PM (eine Menge der PM, die die Position, bei der der PM-Sensor 2 angeordnet ist, passiert hat) auf der Grundlage des Sensorausgangs von dem PM-Sensor 2 erfassen.
Wenn die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, eine vorbestimmte Grenze überschreitet, müssen die abgeschiedenen PM entfernt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht eine Aktivierung der Heizung 16, um den Elementabschnitt 6 zu heizen, dass die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, verbrannt und entfernt wird. Eine Aktivierung der Heizung 16, um die PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, zu entfernen, wird als ein „Rücksetzen“ bezeichnet.
Eine Erfassung der ausgelassenen PM wird gestartet, wenn der PM-Sensor 2 zurückgesetzt wird. 6 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen dem Sensorausgang des PM-Sensors 2, wenn die Menge der ausgelassenen PM erfasst wird, und der Menge der ausgelassenen PM zeigt. Die Menge der ausgelassenen PM, die durch die Abszisse der 6 repräsentiert wird, ist eine Gesamtmenge der PM, die die Position, bei der der PM-Sensor 2 angeordnet ist, nach dem Zurücksetzen passiert hat.
Ein Pfad über die Elektroden 8, 10 ist isoliert, wenn der PM-Sensor 2 sich in einer Zurücksetzbedingung befindet. Der Sensorausgang ist gleich null, wenn der Pfad über die Elektroden 8, 10 isoliert ist. Der Sensorausgang ist daher zu Beginn einer Erfassungsfolge null, wie es in 6 gezeigt ist. Die linke Seite der 5 zeigt eine Bedingung, bei der, obwohl die PM beginnen, sich zwischen den Elektroden 8, 10 abzuscheiden, noch kein leitender Pfad ausgebildet ist. Bei dieser Bedingung verbleibt der Pfad zwischen den Elektroden 8, 10 isoliert, so dass der Sensorausgang null bleibt. Wenn sich die PM weiter zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden und die Menge der abgeschiedenen PM einen bestimmten Pegel erreicht, bilden die abgeschiedenen PM einen Leitungspfad zwischen den Elektroden 8, 10, wie es auf der rechten Seite der 5 gezeigt ist. Die Ausbildung eines derartigen Leitungspfads verringert den elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 8, 10, was eine Erhöhung des Sensorausgangs gegenüber null beginnen lässt. Wenn sich die Menge der abgeschiedenen PM weiter erhöht, wird der leitende Pfad größer, so dass sich der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden 8, 10 weiter verringert. Somit erhöht sich der Sensorausgang mit einer Verringerung des elektrischen Widerstands zwischen den Elektroden 8, 10.
Das elektrische Feld, das durch die Anlegung der Spannung zwischen den Elektroden 8, 10 erzeugt wird, bewirkt, dass die PM, die in dem Abgas enthalten sind, das hinter der Position, an der der PM-Sensor 2 angeordnet ist, fließt, von dem PM-Sensor 2 mit einer bestimmten Rate angezogen und zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden werden. Als Ergebnis gibt es eine Korrelation zwischen der Menge der PM, die die Position, bei der der PM-Sensor 2 angeordnet ist, passiert hat (PM-Auslassmenge), und der Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden hat. Außerdem gibt es eine zuvor erwähnte Beziehung zwischen der Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, und dem Sensorausgang. Insbesondere wenn die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, den bestimmten Pegel erreicht, wird ein leitender Pfad ausgebildet, und der Sensorausgang beginnt, sich von null aus zu erhöhen. Wenn sich die Menge der abgeschiedenen PM weiter erhöht, erhöht sich der Sensorausgang weiter. Somit ist die Beziehung zwischen dem Sensorausgang und der PM-Auslassmenge wie in 6 gezeigt. Die PM-Auslassmenge kann daher auf der Grundlage des Sensorausgangs gefunden werden.
Gemäß 6 entspricht die PM-Auslassmenge, wenn der Sensorausgang mit einer Erhöhung gegenüber null beginnt (wenn der leitende Pfad ausgebildet wird), einem bestimmten Wert α (beispielsweise 30 mg). Daher ermöglicht es dieses der ECU 50, zu bestimmen, dass, nachdem der PM-Sensor 2 zurückgesetzt wurde und die Erfassungsfolge gestartet wurde, die PM-Auslassmenge während einer Dauer von dem Zurücksetzen bis zu einem speziellen Zeitpunkt, zu dem der Sensorausgang eine Erhöhung gegenüber null startet, den obigen Wert α erreicht. Alternativ kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei der die ECU 50 bestimmt, dass die PM-Auslassmenge während einer Dauer von dem Zurücksetzen bis zu einem speziellen Zeitpunkt, bei dem der Sensorausgang gleich Y ist, ß erreicht, wie es in 6 gezeigt ist.
Außerdem bestimmt die ECU 50, ob die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, einen Pegel erreicht, bei dem ein Zurücksetzen notwendig ist, beispielsweise auf der Grundlage des Sensorausgangs. Wenn bestimmt wird, dass die Menge der abgeschiedenen PM den Pegel erreicht, bei dem ein Zurücksetzen notwendig ist, setzt die ECU 50 den PM-Sensor 2 zurück. Wenn das Zurücksetzen des PM-Sensors 2 beendet ist, wird die nächste Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge gestartet.
In der folgenden Beschreibung wird die PM-Auslassmenge, wenn der Sensorausgang beginnt, sich von null aus zu erhöhen, als eine „untere Erfassungsgrenz-PM-Menge“ bezeichnet. Wie es in 6 gezeigt ist, verbleibt der Sensorausgang während einer Zeitdauer, bis die PM-Auslassmenge die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α nach dem Zurücksetzen erreicht, auf null. Ein Bereich, in dem die PM-Auslassmenge kleiner als die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α ist, ist eine tote Zone, in der der Sensorausgang nicht auf die PM-Auslassmenge antwortet. Daher verbleibt der Sensorausgang während der Zeitdauer, bis die PM-Auslassmenge die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α nach dem Zurücksetzen erreicht, gleich null, so dass die PM-Auslassmenge während dieser Periode nicht erfasst werden kann.
Eine Zeitdauer, bis der Sensorausgang beginnt, sich nach dem Zurücksetzen von null aus zu erhöhen, wird im Folgenden als „Totzonenzeit“ bezeichnet. Insbesondere ist die Totzonenzeit eine Zeitdauer, während der die PM-Auslassmenge die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α nach dem Zurücksetzen erreicht. Wenn die PM-Auslassmenge je Zeiteinheit groß ist, erreicht die PM-Auslassmenge die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α innerhalb einer kurzen Zeitdauer nach dem Zurücksetzen, was zu einer kürzen Totzonenzeit führt. Wenn im Gegensatz dazu die PM-Auslassmenge je Zeiteinheit klein ist, dauert es eine längere Zeit, bis die PM-Auslassmenge die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α nach dem Zurücksetzen erreicht, was zu einer längeren Totzonenzeit führt.
Die Menge der von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassenen PM variiert stark in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 20, die stark von der Weise der Fahrt eines Fahrers des Fahrzeugs abhängen. Ein Fahrer, der beispielsweise dazu neigt, plötzlich zu beschleunigen und das Gaspedal häufig zu bedienen, unterzieht die Motorlast vielen plötzlichen Schwankungen, was zu einer Erhöhung der je Zeiteinheit ausgelassenen PM-Menge führt. Andererseits bewirkt ein Fahrer, der die Gewohnheit aufweist, sanft mit einer beschränkten Anzahl von plötzlichen Beschleunigungen und Gaspedalbetrieben zu fahren, milde Schwankungen der Motorlast, so dass sich die je Zeiteinheit ausgelassene PM-Menge verringert. Der Partikelfilter 24 fängt im Allgemeinen die PM in dem Abgas mit einer bestimmten Rate ein. Als Ergebnis weisen die Menge der PM, die von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassen werden, und die PM-Auslassmenge je Zeiteinheit stromab des Partikelfilters 24 dieselbe Tendenz auf.
Aus Obigem ergibt, sich, dass, wenn die Menge der von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassenen PM klein ist, eine lange Zeit benötigt wird, bis die PM-Auslassmenge die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α nach dem Zurücksetzen des PM-Sensors 2 erreicht, was zu einer längeren Totzonenzeit führt. Wenn die Totzonenzeit zu lang ist, ist die Zeit, die für eine Erfassungsfolge benötigt wird, lang, so dass sich die Bedingung, bei der die ECU 50 nicht in der Lage ist, die PM-Auslassmenge zu bestimmen, über einen langen Zeitraum erstreckt. Diese Situation ist nicht wünschenswert, da, wenn der Partikelfilter 24 einen Fehler entwickelt, dieses nicht unmittelbar erfasst werden kann.
Wenn im Gegensatz dazu die Menge der PM, die von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassen werden, groß ist, scheiden sich die PM zwischen den Elektroden 8, 10 mit einer schnellen Geschwindigkeit ab, so dass die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, den Pegel, bei dem ein Zurücksetzen notwendig ist, innerhalb einer kurzen Zeitdauer erreicht. Dieses führt dazu, dass der PM-Sensor 2 häufig zurückgesetzt wird, was den Energieverbrauch der Heizung 16 erhöht.
Um die obigen Probleme zu lösen, wird bevorzugt geschätzt, ob die PM-Auslassmenge groß oder klein ist, und entsprechend dem Ergebnis der Schätzung wird die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung geändert. 7 ist eine Grafik zum Darstellen einer Wirkung der zwischen den Elektroden 8, 10 angelegten Spannung. 7 zeigt eine Beziehung zwischen dem Sensorausgang des PM-Sensors 2 und der PM-Auslassmenge, wenn die PM-Auslassmenge bei unterschiedlichen angelegten Spannungen erfasst wird. Eine höhere zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung vergrößert das erzeugte elektrische Feld, was zu einer größeren Kraft, die die PM in dem Abgas anzieht, führt. Daher erhöht eine hohe zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung eine Rate, mit der sich die PM in dem Abgas zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden. Als Ergebnis gilt, je höher die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung ist, umso schneller erhöht sich die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, so dass der leitende Pfad zu einem frühen Zeitpunkt ausgebildet wird. Demzufolge gilt, je höher die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung ist, umso kürzer ist die Totzonenzeit und umso kleiner ist die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α.
Wenn die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung niedrig ist, ist andererseits das erzeugte elektrische Feld schwach, so dass die Kraft, die die PM in dem Abgas anzieht, schwach ist. Die Rate, mit der sich die PM in dem Abgas zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, ist somit klein. Demzufolge ist bei einer niedrigen zwischen den Elektroden 8, 10 angelegten Spannung die Geschwindigkeit, mit der sich die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, erhöht, niedrig, was die Totzonenzeit ausdehnt und die untere Erfassungsgrenz-PM-Menge α erhöht.
Im Hinblick auf Obiges ist die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung relativ hoch, wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge niedrig ist. Dieses ermöglicht eine Verkürzung der Totzonenzeit. Sogar wenn die PM-Auslassmenge klein ist, kann daher verhindert werden, dass die Zeit, die für eine Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge benötigt wird, zu lang wird. Wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge groß ist, wird eine relativ kleine Spannung zwischen den Elektroden 8, 10 angelegt. Dieses ermöglicht es, die Geschwindigkeit, mit der sich die Menge der PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, erhöht, zu verringern, so dass eine Häufigkeit, mit der der PM-Sensor 2 zurückgesetzt wird, verringert werden kann. Sogar wenn die PM-Auslassmenge groß ist, kann daher der Energieverbrauch der Heizung 16 eingeschränkt werden.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform, wie es im Folgenden genauer beschrieben wird, geschätzt, ob die PM-Auslassmenge groß oder klein ist. Insbesondere kann, wie es oben beschrieben wurde, für einen Fahrer, der dazu neigt, plötzlich zu beschleunigen und das Gaspedal häufig zu betätigen, die Menge der PM, die von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassen werden, als groß geschätzt werden. Ein zeitlich integrierter Wert einer Änderungsrate der Gaspedalposition, wenn sich die Gaspedalposition in Richtung einer Plus-Richtung ändert (im Folgenden als ein „integrierter Wert einer Gaspedalpositionsänderungsrate“ bezeichnet), dient als ein Index, der eine Häufigkeit einer plötzlichen Beschleunigung und eines Gaspedalbetriebs während der Dauer der Integration angibt. Ein großer integrierter Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate ermöglicht daher eine Bestimmung dahingehend, dass die plötzliche Beschleunigung und der Gaspedalbetrieb häufig durchgeführt werden und die PM-Auslassmenge groß ist. Im Gegensatz dazu ermöglicht ein kleiner integrierter Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate die Bestimmung dahingehend, dass die plötzliche Beschleunigung und der Gaspedalbetrieb weniger häufig durchgeführt werden und die PM-Auslassmenge gering ist. In dieser Ausführungsform wird daher, wenn der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate groß ist, eine Korrektur durchgeführt, um die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung zu verringern, und wenn der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate klein ist, wird eine Korrektur durchgeführt, um die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung zu erhöhen.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die von der ECU 50 zum Erfassen der PM-Auslassmenge gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Gemäß der Routine, die in 8 gezeigt ist, wird zunächst das Zurücksetzen des PM-Sensors 2 gestartet (Schritt 100). Wenn die PM, die sich zwischen den Elektroden 8, 10 abgeschieden haben, entfernt sind, ist das Zurücksetzen des PM-Sensors 2 beendet (Schritt 102).
Anschließend wird vor dem Start der Erfassung der PM-Auslassmenge ein Prozess durchgeführt, um die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung einzustellen (Schritt 104). Die ECU 50 berechnet den integrierten Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate während einer vergangenen vorbestimmten Zeitdauer aufeinanderfolgend auf der Grundlage einer Historie der Ausgänge des Gaspedalpositionssensors 30. Wie es oben beschrieben wurde, kann, je größer der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate ist, die Tendenz umso mehr in Richtung einer größeren Menge an PM, die von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassen werden, geschätzt werden, und je kleiner der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate ist, umso deutlicher kann die Tendenz in Richtung einer kleineren Menge an PM, die von der Brennkraftmaschine 20 je Zeiteinheit ausgelassen werden, geschätzt werden. In Schritt 104 wird der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate ausgelesen. 9 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen dem integrierten Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate und einem Korrekturkoeffizienten der angelegten Spannung zeigt. Die Kennlinie, die in 9 gezeigt ist, wird derart eingestellt, dass, je größer der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate ist, umso kleiner der Korrekturkoeffizient ist. In Schritt 104 wird eine angelegte Standard-Spannung mit dem Korrekturkoeffizienten, der auf der Grundlage der Kennlinie der 9 erhalten wird, multipliziert, um die angelegte Spannung, die für die derzeitige Erfassung der PM-Auslassmenge verwendet wird, zu finden. Mit der wie oben beschrieben eingestellten angelegten Spannung wird die Erfassung der PM-Auslassmenge gestartet (Schritt 106). In Schritt 106 wird die in Schritt 104 eingestellte Spannung zwischen den Elektroden 8, 10 angelegt.
Gemäß den Prozessen der Routine, die in der oben beschriebenen 8 gezeigt ist, wird, wenn der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate relativ klein ist, insbesondere wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, klein zu sein, der Korrekturkoeffizient groß eingestellt. Dieses führt dazu, dass die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung größer als die Standard-Spannung ist. Dieses ermöglicht es, die Totzonenzeit zu verkürzen, so dass die Zeit, die für eine Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge benötigt wird, nicht zu lang wird.
Wenn der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate relativ groß ist, insbesondere wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge dazu neigt, groß zu sein, wird der Korrekturkoeffizient klein eingestellt. Dieses führt dazu, dass die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung kleiner als die Standard-Spannung ist. Dieses ermöglicht es, die Häufigkeit, mit der der PM-Sensor 2 zurückgesetzt wird, zu verringern und den Energieverbrauch der Heizung 16 zu beschränken.
Der integrierte Wert der Gaspedalpositionsänderungsrate gemäß der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, entspricht dem „Index“ der ersten und zweiten Aspekte der vorliegenden Erfindung. Auf ähnliche Weise erzielt die Anlegung der Spannung zwischen den Elektroden 8, 10 über beispielsweise die Energieschaltung durch die ECU 50 die „Spannungsanlegungseinrichtung“ des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, die Berechnung des integrierten Werts der Gaspedalpositionsänderungsrate in der vergangenen Zeitdauer erzielt die „Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung“ des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, und die Durchführung des Schritts 104 erzielt die „Spannungsanpassungseinrichtung“ des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 10 beschrieben. Es werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, und die Beschreibung von ähnlichen Teilen wird vereinfacht oder weggelassen.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird auf der Grundlage des integrierten Werts der Gaspedalpositionsänderungsrate geschätzt, ob die PM-Auslassmenge groß oder klein ist. Im Gegensatz dazu wird in dieser Ausführungsform auf der Grundlage eines Zeitintegrationswerts einer Änderung einer Luftflussrate in Richtung einer Plus-Richtung wie von dem Luftflussmesser 26 erfasst (im Folgenden als ein „Luftflussänderungsratenintegrationswert“ bezeichnet) geschätzt, ob die PM-Auslassmenge groß oder klein ist. Ein Luftflussänderungsratenintegrationswert, der während einer bestimmten Zeitdauer relativ groß ist, gibt an, dass es eine Anzahl plötzlicher Schwankungen der Motorlast während der speziellen Zeitdauer gibt und geschätzt werden kann, dass die PM-Auslassmenge während dieser Zeitdauer groß ist. Wenn der Luftflussänderungsratenintegrationswert während dieser speziellen Zeitdauer relativ klein ist, gibt dieses andererseits an, dass die Schwankungen der Motorlast während dieser speziellen Zeitdauer sanft sind. Dieses rechtfertigt eine Schätzung, dass die PM-Auslassmenge gering ist.
10 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen dem Luftflussänderungsratenintegrationswert und dem Korrekturkoeffizienten der angelegten Spannung zeigt. Die Kennlinie, die in 10 gezeigt ist, ist derart ausgebildet, dass, je größer der Luftflussänderungsratenintegrationswert ist, umso kleiner der Korrekturkoeffizient ist. Die ECU 50 berechnet den Luftflussänderungsratenintegrationswert während einer vergangenen vorbestimmten Zeitdauer aufeinanderfolgend auf der Grundlage einer Historie von Ausgängen des Luftflussmessers 26. In dieser Ausführungsform wird in Schritt 104 der 8 der Korrekturkoeffizient auf der Grundlage der Kennlinie, die in 10 gezeigt ist, anstelle der Kennlinie, die in 9 gezeigt ist, gefunden. Die angelegte Standardspannung wird dann mit dem Korrekturkoeffizienten, der so erhalten wurde, multipliziert, um die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung einzustellen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn der Luftflussänderungsratenintegrationswert relativ klein ist, insbesondere wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, klein zu sein, der Korrekturkoeffizient groß eingestellt. Dieses führt dazu, dass die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung größer als die Standard-Spannung ist. Dieses ermöglicht es, die Totzonenzeit zu verkürzen, so dass verhindert werden kann, dass die Zeit, die für eine Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge benötigt wird, zu lang wird.
Wenn der Luftflussänderungsratenintegrationswert relativ groß ist, insbesondere wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, groß zu sein, wird der Korrekturkoeffizient klein eingestellt. Dieses führt dazu, dass die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung kleiner als die Standard-Spannung ist. Dieses ermöglicht es, die Häufigkeit, mit der der PM-Sensor 2 zurückgesetzt wird, zu verringern und den Energieverbrauch der Heizung 16 zu beschränken.
Der Luftflussänderungsratenintegrationswert der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, entspricht dem „Index“ der ersten und zweiten Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Dritte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 11 beschrieben. Es werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, und die Beschreibung von ähnlichen Teilen wird vereinfacht oder weggelassen.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird auf der Grundlage des integrierten Werts der Gaspedalpositionsänderungsrate geschätzt, ob die PM-Auslassmenge groß oder klein ist. Im Gegensatz dazu wird in dieser Ausführungsform auf der Grundlage der Totzonenzeit in vergangenen Folgen der Erfassung der PM-Auslassmenge geschätzt, ob die PM-Auslassmenge groß oder klein ist. Wenn die Totzonenzeit in den vergangenen Folgen der Erfassung der PM-Auslassmenge kurz war, wird die Geschwindigkeit, mit der sich die PM zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, als schnell erachtet, so dass geschätzt werden kann, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, groß zu sein. Wenn im Gegensatz dazu die Totzonenzeit in den vergangenen Folgen der Erfassung der PM-Auslassmenge lang war, wird die Geschwindigkeit, mit der sich die PM zwischen den Elektroden 8, 10 abscheiden, als niedrig erachtet, so dass geschätzt werden kann, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, klein zu sein.
11 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen der Totzonenzeit und dem Korrekturkoeffizienten der angelegten Spannung zeigt. Die Kennlinie, die in 11 gezeigt ist, wird derart festgelegt, dass, je länger die Totzonenzeit ist, umso größer der Korrekturkoeffizient ist. Die ECU 50 berechnet eine Totzonenzeit in den vergangenen Folgen der Erfassung der PM-Auslassmenge (beispielsweise einen mittleren Wert einer vorbestimmten Anzahl von Erfassungsfolgen, die in der Vergangenheit durchgeführt wurden). In dieser Ausführungsform wird in Schritt 104 der 8 der Korrekturkoeffizient auf der Grundlage der Kennlinie, die in 11 gezeigt ist, anstelle der Kennlinie, die in 9 gezeigt ist, gefunden. Die angelegte Standardspannung wird dann mit dem Korrekturkoeffizienten, der so erhalten wurde, multipliziert, um die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung einzustellen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn die Totzonenzeit in den vergangenen Folgen der Erfassung der PM-Auslassmenge relativ lang war, insbesondere wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, klein zu sein, der Korrekturkoeffizient groß eingestellt. Dieses führt dazu, dass die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung größer als die Standardspannung ist. Dieses ermöglicht es, die Totzonenzeit zu verkürzen, so dass verhindert werden kann, dass die Zeit, die für eine Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge benötigt wird, zu lang wird.
Wenn die Totzonenzeit relativ kurz ist, insbesondere wenn geschätzt wird, dass die PM-Auslassmenge dazu tendiert, groß zu sein, wird der Korrekturkoeffizient klein eingestellt. Dieses führt dazu, dass die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung niedriger als die Standardspannung ist. Dieses ermöglicht es, die Häufigkeit, mit der der PM-Sensor 2 zurückgesetzt wird, zu verringern und den Energieverbrauch der Heizung 16 zu begrenzen.
Die Totzonenzeit in der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, entspricht dem „Index“ der ersten und dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Vierte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 12 beschrieben. Es werden hauptsächlich die Unterschiede zu den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, und die Beschreibung ähnlicher Teile wird vereinfacht oder weggelassen.
In dieser Ausführungsform wird die im Folgenden beschriebene Steuerung in Kombination mit einer der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen durchgeführt. Es wird beispielsweise ein Fahrzeug als Beispiel mit einer kurzen mittleren Fahrstrecke je Fahrt beschrieben. Bei einem derartigen Fahrzeug kann die Betriebsperiode der Brennkraftmaschine 20 (die sich von dem Start bis zu dem Stopp erstreckt) kurz sein. Wenn in derartigen Fällen die Totzonenzeit in einer Betriebsperiode zu lang ist, ist es wahrscheinlich, dass die Brennkraftmäschine 20 gestoppt wird, bevor auch nur eine Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge beendet ist. Wenn eine derartige Situation auftritt, kann die ECU 50 derartige Informationen als die PM-Auslassmenge oder ob der Partikelfilter 24 fehlerhaft ist, nicht oder fehlerhaft identifizieren, was nicht wünschenswert ist.
Um dieses Problem zu lösen, wird gemäß dieser Ausführungsform, wenn eine Betriebsperiode der Brennkraftmaschine 20 dazu tendiert, kurz zu sein, eine Korrektur durchgeführt, um die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung zu erhöhen, um dadurch die Totzonenzeit zu verkürzen. Die ECU 50 lernt und berechnet eine mittlere Betriebszeit, die eine mittlere Betriebszeit je Fahrt in derVergangenheit repräsentiert, auf der Grundlage einer Historie der Betriebe der Brennkraftmaschine 20 in der Vergangenheit. Die mittlere Betriebszeit wird beispielsweise durch Teilen einer Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine 20 durch die Anzahl der Starts berechnet. 12 ist eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen der mittleren Betriebszeit und dem Korrekturkoeffizienten der angelegten Spannung zeigt. Die Kennlinie, die in 12 gezeigt ist, ist derart ausgebildet, dass der Korrekturkoeffizient bei kürzeren Betriebszeiten größer ist. In dieser Ausführungsform wird in Schritt 104 der 8 die angelegte Spannung, die durch eines der Verfahren der ersten bis dritten Ausführungsformen berechnet wird, außerdem mit dem Korrekturkoeffizienten multipliziert, der auf der Grundlage der Kennlinie, die in 12 gezeigt ist, erhalten wird, um eine endgültige angelegte Spannung zu erhalten.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die zwischen den Elektroden 8, 10 angelegte Spannung auf größer korrigiert, wenn die mittlere Betriebszeit kurz ist, was es ermöglicht, die Totzonenzeit zu verkürzen. Daher kann sogar bei einer Brennkraftmaschine 20, die bei einer Betriebsbedingung mit einer kurzen Betriebszeit je Fahrt verwendet wird, zumindest eine Folge der Erfassung der PM-Auslassmenge geeignet beendet werden, bevor der Motor stoppt. Die ECU 50 kann dadurch zuverlässig derartige Informationen als die PM-Auslassmenge identifizieren oder identifizieren, ob der Partikelfilter fehlerhaft ist.
In der oben beschriebenen vierten Ausführungsform erzielt die Berechnung der mittleren Betriebszeit durch die ECU 50 auf der Grundlage der vergangenen Betriebshistorie die „Mittelbetriebszeitberechnungseinrichtung“ des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung, und die Korrektur der zwischen den Elektroden 8, 10 angelegten Spannung auf der Grundlage der Kennlinie, die in 12 gezeigt ist, erzielt die „Korrektureinrichtung“ des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

2: PM-Sensor
6: Elementabschnitt
8, 10: Elektrode
12: Isolierschicht
14: Temperatursensor
16: Heizung
20: Brennkraftmaschine
22: Abgaspassage
24: Partikelfilter
50: ECU

Claims

Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln (PM) für eine Brennkraftmaschine (20) eines Fahrzeugs, die aufweist: einen Sensor (2), der in einer Abgaspassage (22) einer Brennkraftmaschine (20) angeordnet ist, wobei der Sensor (2) zwei Elektroden (8, 10) zum Einfangen von Partikeln (PM) enthält; eine Spannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (8, 10); eine Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung zum Beschaffen eines vorbestimmten Index, der einer Auslassmenge der Partikel (PM) zugeordnet ist; und eine Spannungsanpassungseinrichtung zum Anpassen der Spannung, die zwischen den Elektroden (8, 10) anzulegen ist, auf der Grundlage des Index, der von der Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung beschafft wird, derart, dass die Spannung niedriger ist, wenn der Index groß ist, als wenn der Index klein ist, wobei der Index ein zeitlich integrierter Wert einer Änderungsrate einer Gaspedalposition des Fahrzeugs, wenn sich die Gaspedalposition in Richtung einer Plus-Richtung ändert, ist.
Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln (PM) für eine Brennkraftmaschine (20) eines Fahrzeugs, die aufweist: einen Sensor (2), der in einer Abgaspassage (22) einer Brennkraftmaschine (20) angeordnet ist, wobei der Sensor (2) zwei Elektroden (8, 10) zum Einfangen von Partikeln (PM) enthält; eine Spannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (8, 10); eine Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung zum Beschaffen eines vorbestimmten Index, der einer Auslassmenge der Partikel (PM) zugeordnet ist; und eine Spannungsanpassungseinrichtung zum Anpassen der Spannung, die zwischen den Elektroden (8, 10) anzulegen ist, auf der Grundlage des Index, der von der Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung beschafft wird, derart, dass die Spannung niedriger ist, wenn der Index groß ist, als wenn der Index klein ist, wobei der Index ein Zeitintegrationswert einer Änderung einer Luftflussrate in Richtung einer Plus-Richtung wie von einem Luftflussmesser (26) erfasst, der eine Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine (20) erfasst, ist.
Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln (PM) für eine Brennkraftmaschine (20) eines Fahrzeugs, die aufweist: einen Sensor (2), der in einer Abgaspassage (22) einer Brennkraftmaschine (20) angeordnet ist, wobei der Sensor (2) zwei Elektroden (8, 10) zum Einfangen von Partikeln (PM) enthält; eine Spannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (8, 10); eine Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung zum Beschaffen eines vorbestimmten Index, der einer Auslassmenge der Partikel (PM) zugeordnet ist; und eine Spannungsanpassungseinrichtung zum Anpassen der Spannung, die zwischen den Elektroden (8, 10) anzulegen ist, auf der Grundlage des Index, der von der Auslassmengenindexbeschaffungseinrichtung beschafft wird, derart, dass die Spannung niedriger ist, wenn der Index klein ist, als wenn der Index groß ist, wobei der Index eine Zeit in den vergangenen Folgen einer Erfassung der Auslassmenge der Partikel (PM)ist, die verstreicht, bevor eine Änderung eines Ausgangs des Sensors (2) auftritt, nachdem Partikel (PM), die sich an dem Sensor (2) abgeschieden haben, entfernt wurden.
Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln (PM) für eine Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die aufweist: eine Mittelbetriebszeitberechnungseinrichtung zum Berechnen einer mittleren Betriebszeit, die eine mittlere Betriebszeit der Brennkraftmaschine (20) je Fahrt repräsentiert; und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Spannung, die zwischen den Elektroden (8, 10) anzulegen ist, derart, dass die Spannung größer ist, wenn die mittlere Betriebszeit, die von der Mittelbetriebszeitberechnungseinrichtung berechnet wird, kurz ist, als wenn die mittlere Betriebszeit lang ist.