DE112011100156T5

DE112011100156T5 - Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen partikelerfassungssensor

Info

Publication number: DE112011100156T5
Application number: DE112011100156T
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiro Hashida; Hiroki NISHIJIMA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-02-26
Also published as: DE112011100156B4; DE112011100156B8; WO2012114518A1; DE112011100156T8; US20120260636A1; JP5316710B2; JPWO2012114518A1; US9151204B2

Abstract

Beschrieben ist eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine abnorme Partikelerfassung eines Partikelerfassungssensors zu überprüfen. Der Partikelerfassungssensor 10 enthält einen Sensorelementabschnitt 12, der in Kontakt mit Partikeln in einem Abgas in einer Abgasleitung 6 einer Brennkraftmaschine 2 gelangt, und ändert seinen Ausgang entsprechend der Menge an Partikeln, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind. Eine Heizeinrichtung für den Partikelerfassungssensor 10 ist in der Lage, den Sensorelementabschnitt 12 auf eine Partikeleliminierungstemperatur T3 aufzuheizen, bei der die Partikel, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt 12 eliminiert werden. Eine ECU 50 bestimmt entsprechend von Ausgangsänderungen S1 bis S4, die in dem Partikelerfassungssensor 10 während einer Heizeinrichtungssteuerung auftreten, ob der Partikelerfassungssensor 10 abnorm ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor (PM-Sensor), der Partikel bzw. Schwebstoffe in einem Abgas erfasst.
Stand der Technik
Zur Verwendung in einem Abgasemissionssteuersystem, das einen Dieselpartikelfilter (DPF) und einen PM-Sensor zum Erfassen der Menge der Partikel (im Folgenden als PM bezeichnet) in einem Abgas aufweist, ist beispielsweise eine Fehlerbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen, ob der PM-Sensor fehlerhaft ist, in der JP-A-2010-275977 beschrieben. Genauer gesagt wird eine herkömmliche Technologie, die für diese Fehlerbestimmungsvorrichtung verwendet wird, mit einer Konfiguration verwendet, bei der der PM-Sensor stromab des DPF in einer Abgasleitung installiert ist und entsprechend einer Änderung eines Ausgangs eines PM-Sensors, der nach einer Regeneration des DPF vorhanden ist, bestimmt, ob der PM-Sensor fehlerhaft ist.
Wenn das PM-Sammelvermögen des DPF normal ist, kann der DPF die PM, die in dem Abgas vorhanden sind, sammeln. Mit anderen Worten fließt eine extrem geringe Menge an PM stromab des DPF, soweit wie das PM-Sammelvermögen des DPF normal ist. Sogar wenn versucht wird, zu überprüfen, ob der PM-Sensor einen der Ankunft der PM an dem PM-Sensor entsprechenden normalen Ausgang erzeugt, ist es virtuell schwierig, eine derartige Überprüfung durchzuführen, wenn eine extrem geringe Menge an PM stromab des DPF fließt.
Aufgrund der obigen Tatsache bemerkt die obige herkömmliche Technologie die Tatsache, dass sich das PM-Sammelvermögen zeitweilig während einer bestimmten Periode nach der Regeneration des DPF verschlechtert, und bestimmt durch Überprüfen eines Ausgangs des PM-Sensors während der Periode, während der sich das PM-Sammelvermögen verschlechtert, ob der PM-Sensor fehlerhaft ist. Mit anderen Worten, da es für die Menge der PM, die von dem DPF gesammelt werden, eine bestimmte Grenze gibt, ist es notwendig, das PM-Sammelvermögen des DPF durch Regenerieren des DPF nach Bedarf wiederherzustellen. Gemäß der JP-A-2010-275977 verschlechtert sich das PM-Sammelvermögen des DPF unmittelbar nachdem der oben beschriebene DPF-Regenerationsprozess durchgeführt wurde. Während das PM-Sammelvermögen schlechter ist, ist die Menge der PM, die stromab des DPF fließen, größer als während eines normalen PM-Sammelvermögens. Ob der PM-Sensor fehlerhaft ist, kann durch Überprüfen eines Ausgangs des PM-Sensors während der Periode, während der sich das PM-Sammelvermögen verschlechtert hat, bestimmt werden.
Literatur des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP-A-2010-275977
Patentdokument 2: JP-A-2009-144512

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es werden Partikelerfassungssensoren (PM-Sensoren) basierend auf verschiedenen Verfahren verwendet, um die PM in dem Abgas zu erfassen. Es werden beispielsweise ein kapazitiver PM-Sensor, der bei der Vorrichtung, die in der JP-A-2010-275977 beschrieben ist, verwendet wird, und ein elektrischer Widerstands-PM-Sensor, der auf Änderungen eines elektrischen Widerstands basiert, verwendet, um die PM in dem Abgas zu erfassen. Diese PM-Sensoren sind in der Lage, das Vorhandensein und die Menge der PM in dem Abgas entsprechend einer Änderung einer elektrischen physikalischen Größe, die auf den PM, die an einem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, basiert, zu erfassen.
Bei einer Konfiguration, bei der der PM-Sensor stromab des DPF wie in dem Fall der oben beschriebenen herkömmlichen Technologie installiert ist, kann der Ausgang des PM-Sensors verwendet werden, um eine unbeabsichtigte Erhöhung der Konzentration der PM, die stromab des DPF fließen, oder einen Fehler des PM-Sammelvermögens des DPF zu erfassen. Außerdem kann bei einer Konfiguration, bei der der PM-Sensor stromauf des DPF installiert ist, der Ausgang des PM-Sensors verwendet werden, um die Menge der PM in dem Abgas genau zu erfassen, und es können Erfassungsergebnisse erzielt werden, die bei einer Betriebssteuerung einer Brennkraftmaschine reflektiert werden.
Wenn die Änderung eines Ausgangs des PM-Sensors, der sich durch die PM ergibt, normal ist, können die Erfassungsergebnisse, die auf der Änderung des Ausgangs basieren, geeignet verwendet werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch als Ergebnis intensiver Studien herausgefunden, dass Ausgangsänderungen des PM-Sensors ebenfalls durch verschiedene andere Faktoren als durch die PM bewirkt werden. Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM bewirkt werden, sind abnorme Ausgangsänderungen und können nicht als Grundlage zum Erfassen des Vorhandenseins und der Menge der PM verwendet werden. Die Erfassungsergebnisse, die auf derartigen abnormen Ausgangsänderungen basieren, können ebenfalls nicht als Ergebnisse der PM-Mengenerfassung oder Ähnlichem verwendet werden. Ein Fehler bei der genauen Unterscheidung zwischen derartigen abnormen PM-Sensorausgangsänderungen und normalen PM-Sensorausgangsänderungen kann die PM-Erfassungsgenauigkeit des PM-Sensors verringern oder eine fehlerhafte PM-Erfassung verursachen.
Die vorliegende Erfindung entstand, um das obige Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, durch Unterscheiden zwischen normalen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, eine abnorme Partikelerfassung eines Partikelerfassungssensors zu überprüfen bzw. bestimmen.
Lösung für das Problem
Um die obige Aufgabe zu lösen, bildet ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor, der einen Sensorelementabschnitt, der in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine installiert ist, eine Ausgangseinrichtung zum Ändern eines Ausgangs entsprechend der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, und eine Heizeinrichtung, die in der Lage ist, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden, enthält, wobei die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung aufweist:
eine Heizeinrichtungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung zum Heizen des Sensorelementabschnitts; und
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen entsprechend einer Änderung des Ausgangs des Partikelerfassungssensors, der durch Steuerung der Heizeinrichtung durch die Heizeinrichtungssteuereinrichtung resultiert, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung enthält, um den Sensorelementabschnitt aufzuheizen, nachdem sich eine Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, entspricht, bei dem Partikelerfassungssensor gezeigt hat; und
wobei die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, in Abhängigkeit davon, ob eine Ausgangsänderung, die einer Verringerung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, entspricht, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wird, wenn die Temperatur des Sensorelementabschnitts niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur bei einer Situation ist, bei der die Heizeinrichtung zum Heizen des Sensorelementabschnitts gesteuert wird.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung mindestens enthält: eine Heizeinrichtungssteuereinrichtung für eine spezielle Temperatur zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt bei mindestens einer vorbestimmten Temperatur zu halten, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, oder eine Heizeinrichtungssteuereinrichtung für einen speziellen Temperaturbereich zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs zu halten, der eine obere Grenztemperatur aufweist, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung für eine spezielle Temperatur eine Stufen-Heizeinrichtungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung derart, dass der Sensorelementabschnitt die PM-Eliminierungstemperatur durch graduelle Temperaturänderungen in mindestens zwei Stufen erreicht, enthält.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß dem vierten Aspekt, wobei die Stufen-Heizeinrichtungssteuereinrichtung mindestens enthält: eine erste Steuerung zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt auf einer ersten Temperatur zu halten, die nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, und die niedriger als eine Temperatur ist, bei der Kraftstoff, der an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, oder eine zweite Steuerung zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt auf einer zweiten Temperatur zu halten, die nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der Kraftstoff oder organisches Material, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, und die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung zum Heizen des Sensorelementabschnitts mit einer Temperaturerhöhungsrate, die geeignet ist zum Unterscheiden zwischen einer ersten Ausgangsänderung, die eine Ausgangsänderung ist, die der Partikelerfassungssensor zeigt, bevor der Sensorelementabschnitt die PM-Eliminierungstemperatur erreicht, und einer zweiten Ausgangsänderung, die eine Ausgangsänderung ist, die der Partikelerfassungssensor bei einer PM-Eliminierung von dem Sensorelementabschnitt zeigt, wenn der Sensorelementabschnitt die PM-Eliminierungstemperatur erreicht.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß einem der ersten bis sechsten Aspekte, wobei die Bestimmungseinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb eines Temperaturbereichs zeigt, innerhalb dessen Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, wenn die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß einem der ersten bis sechsten Aspekte, wobei die Bestimmungseinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb eines Temperaturbereichs, innerhalb dessen Kraftstoff, der an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, oder eines Temperaturbereichs, innerhalb dessen organisches Material, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, zeigt, wenn die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert.
Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß einem der ersten bis achten Aspekte, wobei der Partikelerfassungssensor einen Halteteil, der mit einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine verbunden ist und den Sensorelementabschnitt an der Innenseite der Abgasleitung sichert bzw. hält, und einen Verdrahtungsabschnitt, der in dem Halteteil angeordnet ist und eine Verdrahtung zum Übertragen eines Signals des Sensorelementabschnitts an die Außenseite enthält, enthält; und wobei die Bestimmungseinrichtung eine Kondensationsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb eines Temperaturbereichs zeigt, innerhalb dessen Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, eliminiert wird, wenn die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert, enthält.
Ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß dem neunten Aspekt, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung aufweist: eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur der Heizeinrichtung derart, dass der Sensorelementabschnitt während einer vorbestimmten Zeitdauer bei einer vorbestimmten Temperatur, bei der Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, eliminiert wird, oder innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs, der eine untere Grenztemperatur, die nicht kleiner als eine Temperatur ist, bei der das Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, eliminiert wird, aufrechterhalten wird; und
wobei die Kondensationsbestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer zeigt, enthält.
Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß einem der ersten bis zehnten Aspekte, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung enthält, um den Sensorelementabschnitt auf die PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen; und
wobei die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor zeigt, wenn der Sensorelementabschnitt auf die PM-Eliminierungstemperatur aufgeheizt wird, enthält.
Ein zwölfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für den Partikelerfassungssensor gemäß einem der ersten bis elften Aspekte, die außerdem aufweist:
eine Bestimmungsstarteinrichtung zum Bewirken, dass die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert und die Bestimmungseinrichtung eine Abnormität in dem Partikelerfassungssensor überprüft, wenn der Partikelerfassungssensor eine Ausgangsänderung zeigt, die stärker ist als durch eine vorbestimmte Änderungsrate angegeben.
Ein dreizehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer Fehlerbestimmungsvorrichtung für ein Partikelsammelsystem, das enthält: einen Partikelfilter, der in einem Abgaspfad in einer Brennkraftmaschine installiert ist, und einen Partikelerfassungssensor, der einen Sensorelementabschnitt, der stromab des Partikelfilters in dem Abgaspfad angeordnet ist, einen Ausgabeabschnitt zum Ändern eines Ausgangs entsprechend der Menge an PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, und eine Heizeinrichtung aufweist, die in der Lage ist, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden, wobei die Fehlerbestimmungsvorrichtung aufweist:
die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis zwölften Aspekte, die eine Abnormität in dem Partikelerfassungssensor überprüft, nachdem eine Ausgangsänderung, die eine PM-Mengenerhöhung angibt, die einem Fehler in dem Partikelfilter entspricht, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wurde; und
eine Fehlerbestimmungseinrichtung zum Folgern, dass der Partikelfilter fehlerhaft ist, wenn die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung folgert, dass der Partikelerfassungssensor nicht abnorm ist.
Ein vierzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln in einem Abgas, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen Partikelerfassungssensor, der aufweist: einen Sensorelementabschnitt, der in einem Verteilungspfad für das Abgas, dessen PM-Inhalt zu erfassen ist, installiert ist, eine Ausgangseinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangs, der sich entsprechend der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, ändert, und eine Heizeinrichtung, die in der Lage ist, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden;
die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis zwölften Aspekte, wobei die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung eine Abnormität in dem Partikelerfassungssensor überprüft, nachdem eine Ausgangsänderung, die eine PM-Mengenerhöhung angibt, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wurde;
eine Ausgangsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen entsprechend einem Abnormitätsbestimmungsergebnis hinsichtlich des Partikelerfassungssensors, das von der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung erzeugt wird, ob die Ausgangsänderung, die eine PM-Mengenerhöhung in dem Partikelerfassungssensor angibt, zur Erfassung der Menge der PM in dem Abgas zu verwenden ist; und
eine PM-Mengenerfassungseinrichtung zum Erfassen der Menge der PM in dem Abgas entsprechend der Ausgangsänderung in dem Partikelerfassungssensor, für die die Ausgangsbestimmungseinrichtung die Verwendung zur Erfassung der Menge der PM in dem Abgas bestimmt hat.
Vorteile der Erfindung
Wenn eine Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor zeigt, durch die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, bewirkt wird, werden die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, bei der PM-Eliminierungstemperatur durch eine Heizeinrichtung, die den Sensorelementabschnitt aufheizt, entfernt, und dieses bewirkt, dass der Partikelerfassungssensor eine Ausgangsänderung entsprechend der Eliminierung der PM zeigt. Wenn im Gegensatz dazu eine Ausgangsänderung, die durch einen Heizbetrieb der Heizeinrichtung bewirkt wird, bei einer anderen Temperatur als der PM-Eliminierungstemperatur vorhanden ist oder eine erwartete Ausgangsänderung nicht auftritt, wenn die vorhandenen PM bei der PM-Eliminierungstemperatur eliminiert werden, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor zeigt, nicht durch die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, bewirkt wird.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann entsprechend einer Ausgangsänderung, die durch den Heizbetrieb der Heizeinrichtung bewirkt wird, bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist. Wenn die Ausgangsänderung, die durch den Heizbetrieb der Heizeinrichtung bewirkt wird, berücksichtigt wird, ist es möglich, zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden. Dieses macht es möglich zu bestimmen, ob eine Partikelerfassung abnorm ist.
Wenn der Partikelerfassungssensor eine Ausgangsänderung zeigt, die einer Verringerung der Menge der vorhandenen PM bei einer Temperatur, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, entspricht, wenn ein Heizbetrieb von der Heizeinrichtung durchgeführt wird, nachdem eine Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, durchgeführt wurde, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung, die der Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, durch einen anderen Faktor als durch die vorhandenen PM bewirkt wird.
Wenn Obiges berücksichtigt wird, kann der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM bewirkt werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM bewirkt werden, unterscheiden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung sicher eine Änderung des Ausgangs des Partikelerfassungssensors bei einer Temperatur, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, überprüfen. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung sicher eine Änderung des Ausgangs des Partikelerfassungssensors bei einer Temperatur, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, überprüfen. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmen, ob eine Ausgangsänderung des Partikelerfassungssensors durch Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, und/oder durch Kraftstoff, der an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, bewirkt wird. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden, während die Ursachen derartiger Ausgangsänderungen identifiziert werden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung sicher eine Änderung des Ausgangs des Partikelerfassungssensors bei einer Temperatur, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, überprüfen. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der siebte Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmen, ob eine Ausgangsänderung des Partikelerfassungssensors durch Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, bewirkt wird. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden, während die Ursachen derartiger Ausgangsänderungen identifiziert werden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der achte Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmen, ob eine Ausgangsänderung des Partikelerfassungssensors durch Kraftstoff oder organisches Material, der bzw. das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, verursacht wird. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden, während die Ursachen derartiger Ausgangsänderungen identifiziert werden.
Wenn eine Heizsteuerung der Heizeinrichtung durchgeführt wird, kann der neunte Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmen, ob eine Ausgangsänderung des Partikelerfassungssensors durch Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, verursacht wird. Dieses macht es möglich, genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu unterscheiden, während die Ursachen derartiger Ausgangsänderungen identifiziert werden.
Der zehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Heizeinrichtungstemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer aufrechterhalten, um mit einer erhöhten Genauigkeit zu bestimmen, ob eine Ausgangsänderung des Partikelerfassungssensors durch kondensiertes Wasser verursacht wird.
Wenn die Heizeinrichtung den Sensorelementabschnitt auf die PM-Eliminierungstemperatur aufheizt, nachdem eine Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wurde, sollten die PM von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden, so dass der Partikelerfassungssensor eine Ausgangsänderung zeigt, die einer Verringerung der Menge der vorhandenen PM entspricht. Wenn jedoch im Gegensatz zu den obigen Erwartungen der Partikelerfassungssensor eine derartige Ausgangsänderung nicht zeigt, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, durch einen anderen Faktor als durch die vorhandenen PM verursacht wird.
Wenn Obiges berücksichtigt wird, kann der elfte Aspekt der vorliegenden Erfindung genau zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, unterscheiden.
Wenn der Partikelerfassungssensor eine plötzliche Ausgangsänderung zeigt, kann der zwölfte Aspekt der vorliegenden Erfindung unmittelbar eine Bestimmung, ob die Ausgangsänderung durch eine Abnormität in dem Partikelerfassungssensor oder durch eine scharfe bzw. starke Änderung der Menge der PM, während der Partikelerfassungssensor normal ist, verursacht wird, starten. Dieses macht es möglich, unmittelbar eine starke Änderung der Menge der PM, die behandelt werden muss, zu identifizieren.
Der dreizehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch Unterscheiden zwischen normalen Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, genau bestimmen, ob das Partikelsammelsystem fehlerhaft ist.
Der vierzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine fehlerhafte PM-Mengenerfassung durch Bestimmen, ob eine Änderung des Ausgangs des Partikelerfassungssensors der Menge der PM entspricht, verhindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm, das einen PM-Sensor gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V eines PM-Sensors und der Menge der passierenden PM darstellt.
4 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine darstellt, die von einer ECU (elektronische Steuereinheit) in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
Modus zum Ausführen der Erfindung
Erste Ausführungsform
(Konfiguration der ersten Ausführungsform)
1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die für einen Partikelerfassungssensor (PM-Sensor) verwendet wird. Diese Figur zeigt außerdem eine Brennkraftmaschine 2, für die die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung verwendet wird. Die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform kann in geeigneter Weise verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein PM-Sensor, der in einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug oder einem anderen beweglichen Körper enthalten ist, abnorm ist.
Die Konfiguration der Brennkraftmaschine 2, die in 1 gezeigt ist, ist nicht speziell beschränkt. Die Brennkraftmaschine 2 kann jedoch mehrere Zylinder (zwei oder mehr Zylinder, beispielsweise vier Zylinder oder sechs Zylinder) enthalten, die auf verschiedene Arten (beispielsweise in Reihe oder in V-Form) angeordnet sind. Es kann beispielsweise ein Viertaktmotor als die Brennkraftmaschine 2 verwendet werden. In der ersten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 2 ein Dieselmotor und eine Mehrzylindermaschine, die allgemein als eine Fahrzeugbrennkraftmaschine verwendet wird. Jeder Zylinder der Brennkraftmaschine 2 weist ein Ansaugventil und ein Abgasventil auf. Die Brennkraftmaschine 2 enthält eine Ventilvorrichtung, die das Ansaugventil und das Abgasventil ansteuert. Es wird ebenfalls angenommen, dass jeder Zylinder außerdem ein Kraftstoffeinspritzventil aufweist.
Ein Ansaugkanal bzw. Ansaugport der Brennkraftmaschine 2 kommuniziert mit einem Ansaugpfad 5. Der Ansaugpfad 5 ist nach Bedarf beispielsweise mit verschiedenen Leitungen (nicht gezeigt) wie beispielsweise einer Ansaugleitung und einem Ansaugkrümmer und verschiedenen Ansaugsensoren (nicht gezeigt) wie beispielsweise einem Ansaugdrucksensor, einem Ansaugtemperatursensor und einem Luftflussmesser versehen. Ein Abgasport bzw. Abgaskanal der Brennkraftmaschine 2 kommuniziert andererseits mit einem Dieselpartikelfilter (DPF) 4 über einen Abgaskrümmer. Der DPF 4 kann Partikel bzw. Schwebstoffe (im Folgenden als PM bezeichnet) in einem Abgas (verbranntem Gas), das von der Brennkraftmaschine 2 ausgegeben wird, sammeln.
Eine Abgasleitung 6 ist stromab des DPF 4 installiert und kommuniziert mit dem DPF 4. Das Abgas, das durch den DPF 4 fließt, fließt in die Abgasleitung 6. Ein PM-Sensor 10 ist in der Abgasleitung 6 angeordnet. Wenn der PM-Sensor 10 stromab des DPF 4 positioniert ist, kann er die Menge der PM in dem Abgas stromab des DPF 4 erfassen. Der PM-Sensor 10 ist mit einem Steuerschaltungsabschnitt 19 verbunden. Der Steuerschaltungsabschnitt 19 dient als eine sogenannte Steuerung für den PM-Sensor 10, ist mit einem Ausgangsanschluss des PM-Sensors 10 verbunden, empfängt ein elektrisches Signal von dem PM-Sensor 10 und überträgt das empfangene elektrische Signal an eine ECU (elektronische Steuereinheit) 50.
Die in 1 gezeigte ECU 50 dient als eine Steuervorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine 2. Ein Ansaugsystem und ein Abgassystem der Brennkraftmaschine 2 beinhalten verschiedene Sensoren (nicht gezeigt) zum Steuern der Brennkraftmaschine 2. Es ist beispielsweise ein Kurbelwinkelsensor enthalten, um ein Signal CA entsprechend dem Drehwinkel einer Kurbelwelle auszugeben. Das Signal CA des Kurbelwinkelsensors kann verwendet werden, um eine Motordrehzahl (Anzahl der Umdrehungen je Zeiteinheit) und ein Zylinderinnenvolumen, das durch die Position eines Kolbens bestimmt wird, zu berechnen. Die Menge der PM in dem Abgas ändert sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Die erste Ausführungsform verwendet diese Tatsache, um die ECU 50 einen Schätzprozess durchführen zu lassen, bei dem die Menge der PM in dem Abgas entsprechend den Betriebsbedingungen (einschließlich der Ausgänge der verschiedenen Sensoren) der Brennkraftmaschine 2 geschätzt wird. Die ECU 50 verarbeitet die Signale von den Sensoren und reflektiert die Ergebnisse einer derartigen Verarbeitung in den Betrieben verschiedener Aktuatoren (Aktuatoren zum Steuern der Brennkraftmaschine 2). Das Abgassystem der Brennkraftmaschine 2 enthält einen Katalysator (nicht gezeigt) zum Reinigen des Abgases. Verschiedene Abgassensoren (beispielsweise ein Sensor zum Erfassen der NOx-Konzentration in dem Abgas) können nach Bedarf installiert sein.
2 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm, das den PM-Sensor 10 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Dieses Diagramm stellt die Konfiguration eines Sensorelementabschnitts 12 des PM-Sensors 10 dar. Der PM-Sensor 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein elektrischer Widerstands-PM-Sensor. Der PM-Sensor 10 enthält den Sensorelementabschnitt 12. Der Sensorelementabschnitt 12 weist einen Hauptkörper, der beispielsweise aus Aluminium besteht und eine einheitliche Dicke aufweist, auf. Gegenüberliegende kammförmige Elektroden 16a, 16b aus Platin sind in dem Hauptkörper ausgebildet, wie es beispielsweise in 2 gezeigt ist. Ein Abschnitt des Sensorelementabschnitts 12, in dem die Elektroden 16a, 16b ausgebildet sind, ist in einem Abgasverteilungspfad angeordnet, in dem ein PM-Inhalt erfasst wird, und wird in Kontakt mit den PM in dem Abgas gebracht.
Der PM-Sensor enthält einen Montierdeckel 13 und einen Halteteil 14. Ein Deckelelement (nicht gezeigt) ist über dem Montierdeckel 13 installiert und umgibt den Sensorelementabschnitt 12. Wenn das Deckelelement an seiner Position angeordnet ist, ist der Sensorelementabschnitt 12 zu einem Abgaspfad, d. h. der Abgasleitung 6, freigelegt. Wenn die PM in dem Abgas in das Deckelelement eintreten und an den Elektroden 16 in dem Sensorelementabschnitt 12 anhaften, ändert sich der elektrische Widerstand zwischen den kammförmigen Elektroden 16a, 16b. Die Menge der PM in dem Abgas kann durch Lesen einer derartigen elektrischen Widerstandsänderung eines Ausgangssignals (Ausgangsspannung) des PM-Sensors 10, die durch die vorhandenen bzw. anhaftenden PM verursacht wird, erfasst werden. In der ersten Ausführungsform weist der PM-Sensor 10 Ausgangseigenschaften auf, gemäß denen sich seine Ausgangsspannung V mit einer Erhöhung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind bzw. anhaften, erhöht.
Der PM-Sensor 10 enthält eine Heizeinrichtung (nicht gezeigt), die an der Rückseite des Sensorelementabschnitts 12 (auf der verborgenen Seite des Sensorelementabschnitts 12, der in 2 gezeigt ist) montiert ist, das heißt, gegenüber von den Elektroden 16a, 16b angeordnet ist. Mit anderen Worten weist der Sensorelementabschnitt 12 eine bestimmte Dicke und zwei gegenüberliegende Flächen bzw. Seiten auf. Die Elektroden 16a, 16b sind auf einer der beiden gegenüberliegenden Flächen angeordnet, wohingegen die Heizeinrichtung auf der anderen Fläche angeordnet ist. Die Heizeinrichtung ist mit dem Steuerschaltungsabschnitt 19 verbunden. Die ECU 50 kann die Heizeinrichtung durch den Steuerschaltungsabschnitt 19 steuern. Genauer gesagt kann die ECU 50 die Heiztemperatur der Heizeinrichtung durch Einstellen der Größe des elektrischen Stroms steuern. Die Heizeinrichtung ist in der Lage, nach Bedarf Wärme zu erzeugen, um den Sensorelementabschnitt 12 auf eine PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, d. h. die Temperatur, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, eliminiert werden. Dadurch, dass es der Heizeinrichtung ermöglicht wird, den Sensorelementabschnitt 12 auf die PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, wird es möglich, die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, zu eliminieren und das PM-Erfassungsvermögen des Sensorelementabschnitts 12 wiederherzustellen (zu initialisieren).
Der Halteteil 14 wird verwendet, um den PM-Sensor 10 an einer Innenwand der Abgasleitung 6 zu montieren. Genauer gesagt weist der Halteteil 14 beispielsweise eine Gewindefläche zum Befestigen des PM-Sensors 10 an einer Halterung an der Innenwand der Abgasleitung 6 auf. Ein Verdrahtungsabschnitt, der Anschlüsse 18a, 18b enthält, erstreckt sich in den Halteteil 14. Der Anschluss 18a ist mit der Elektrode 16a verbunden, wohingegen der Anschluss 18b mit der Elektrode 16b verbunden ist. Der Steuerschaltungsabschnitt 19 ist mit den Anschlüssen 18a, 18b verbunden, auch wenn derartige Verbindungen nur kurz in 2 gezeigt sind, und ist in der Lage, Spannungsänderungen, die der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind (die Menge der PM, die sich auf der Oberfläche des Sensorelementabschnitts 12 angesammelt haben), entsprechen, zu empfangen. Entsprechend den Änderungen des elektrischen Widerstands zwischen den Elektroden 16a, 16b kann die ECU 50 die Menge der vorhandenen PM durch den Steuerschaltungsabschnitt 19 erfassen.
In der ersten Ausführungsform wird, wenn der PM-Sensor während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 2 verwendet wird, eine Spannung an den Elektrodenabschnitt (zwischen den Elektroden 16a, 16b) angelegt. Die angelegte Spannung kann eine statische Elektrizität erzeugen, die eine Anhaftung von PM an dem Sensorelementabschnitt 12 fördert.
(Betriebe der ersten Ausführungsform)
(Grundlegender Abnormitätsbestimmungsbetrieb gemäß der ersten Ausführungsform)
Wenn eine Ausgangsänderung des PM-Sensors 10 durch die PM normal verursacht wird, kann das Erfassungsergebnis, das auf der Ausgangsänderung basiert, geeignet verwendet werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch als Ergebnis intensiver Studien herausgefunden, dass Änderungen des Ausgangs des PM-Sensors 10 ebenfalls durch verschiedene andere Faktoren als durch die PM zusätzlich zu normalen Ausgangsänderungen entstehen können. Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM entstehen, sind abnorme Ausgangsänderungen und können nicht als Grundlage zum Erfassen des Vorhandenseins der Menge der PM verwendet werden. Die Erfassungsergebnisse, die auf derartigen abnormen Ausgangsänderungen basieren, können nicht als Ergebnisse der PM-Mengenerfassung oder Ähnlichem verwendet werden. Ein Fehler bei der genauen Unterscheidung zwischen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, und normalen Ausgangsänderungen des PM-Sensors kann die PM-Erfassungsgenauigkeit des PM-Sensors 10 verringern und eine fehlerhafte PM-Erfassung bewirken.
Im Hinblick auf Obiges unterscheidet die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwischen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, und normalen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch die PM verursacht werden, unter Verwendung des später beschriebenen Verfahrens.
Wenn eine Ausgangsänderung des PM-Sensors 10 durch die PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, verursacht wird, heizt die Heizeinrichtung den Sensorelementabschnitt auf, so dass die PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, bei der PM-Eliminierungstemperatur entfernt werden. Dieses bewirkt, dass der PM-Sensor 10 eine Ausgangsänderung entsprechend der Eliminierung der PM zeigt. Wenn im Gegensatz dazu eine Ausgangsänderung, die durch den Heizbetrieb der Heizeinrichtung verursacht wird, bei einer anderen Temperatur als der PM-Eliminierungstemperatur auftritt, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung des PM-Sensors 10 nicht durch die PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, bewirkt wird. Wenn eine erwartete Ausgangsänderung nicht auftritt, wenn die Heizeinrichtung einen Heizbetrieb durchführt, um die vorhandenen PM bei der PM-Eliminierungstemperatur zu eliminieren, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung des PM-Sensors 10 nicht durch die PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, bewirkt wird.
Im Hinblick auf Obiges steuert die erste Ausführungsform die Heizeinrichtung zum Aufheizen des Sensorelementabschnitts 12 und bestimmt entsprechend einer Ausgangsänderung des PM-Sensors, die durch einen derartigen Heizeinrichtungssteuerbetrieb verursacht wird, ob der PM-Sensor 10 abnorm ist. Wenn es notwendig ist zu bestimmen, ob der PM-Sensor 10 abnorm ist, kann das oben beschriebene Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zwischen abnormen Ausgangsänderungen des PM-Sensors 10, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, und normalen Ausgangsänderungen, die durch die PM verursacht werden, unterscheiden. Dieses macht es möglich zu bestimmen, ob eine PM-Erfassung abnorm ist.
(Details des Abnormitätsbestimmungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform)
Die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird im Folgenden genauer beschrieben. Die folgende Beschreibung behandelt zunächst ein konkretes Beispiel, bei dem das PM-Sensorabnormitätsbestimmungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, und behandelt dann eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf wirksame Weise eine PM-Sensorabnormitätsbestimmung bei einer Situation bewirkt, die durch das konkrete Beispiel angegeben wird.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V des PM-Sensors 10 und der Menge der passierenden PM darstellt. Die Menge der passierenden PM (mg), die in 3 gezeigt ist, korreliert mit der kumulativen Menge der passierenden PM an einer Position, bei der der PM-Sensor 10 montiert ist. Die Menge der passierenden PM kann beispielsweise durch Bestimmen der geschätzten Menge der PM entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 2 erhalten werden. Die geschätzte Menge der PM kann beispielsweise durch Schätzen der Menge der ausgegebenen PM entsprechend den Betriebsbedingungen bestimmt werden.
In 3 repräsentiert die Kurve, die mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist (kann im Folgenden aus Vereinfachungsgründen als die „Kennlinie 20” bezeichnet werden), die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V und der Menge der passierenden PM, die vorhanden ist, wenn der PM-Sensor 10 und der DPF 4 normal sind. Sogar wenn der DPF 4 normal ist (das heißt, der DPF 4 ist nicht defekt), fließt eine extrem geringe Menge an PM stromab des DPF 4, so dass sich nach und nach wenig PM an dem Sensorelementabschnitt 12 anheften (sich abscheiden). Wenn diese Bedingung während einer erweiterten Zeitdauer andauert, erhöht sich die Menge der vorhandenen PM, so dass sich der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden 16a, 16b ändert. Die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10 ändert sich dann, wie es durch die Kennlinie 20, die in 3 gezeigt ist, angegeben ist. Wenn daher die obige Bedingung während einer ausreichend langen Zeitdauer andauert, ändert sich der Ausgang des PM-Sensors 10 entsprechend einer Erhöhung der Menge der anhaftenden PM, wie es durch die Kennlinie 20 angegeben ist, und zwar sogar dann, wenn der DPF 4 die PM normal ansammelt.
Andererseits repräsentiert die Kurve, die mit dem Bezugszeichen 22 in 3 bezeichnet ist (kann im Folgenden aus Vereinfachungsgründen als die „Kennlinie 22” bezeichnet werden) schematisch Eigenschaften, die vorherrschen, wenn Abgas, das eine hohe PM-Konzentration aufweist, aufgrund eines Fehlers in dem DPF 4 zu dem PM-Sensor 10 fließt. Im Vergleich zu der Kennlinie 20, die eine normale Situation repräsentiert, steigt die Kennlinie 22 stark an. Wenn die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben wird, durch die PM normal verursacht wird, kann der DPF 4 als fehlerhaft bestimmt werden, da die Menge der PM, die stromab des DPF 4 erfasst werden, beachtlich größer als die Menge der den DPF 4 passierenden PM ist, die anhand der Betriebsbedingungen geschätzt wird. Die Ausgangsänderung des PM-Sensors, die durch die Kennlinie 22 angegeben ist, kann jedoch durch verschiedene andere Faktoren als die PM verursacht werden. Mit anderen Worten, wenn der PM-Sensor 10 eine starke Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben ist, zeigt, ist es denkbar, dass sich der PM-Sensor 10 in einem anderen Zustand als einem normalen Zustand (Kennlinie 20) befindet, das heißt, dass er sich in einem abnormen Zustand befindet. Daher sollte die starke Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben ist, vorzugsweise überprüft werden, um zu bestimmen, ob es sich um eine normale Ausgangsänderung handelt, die durch die PM verursacht wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben als Ergebnis intensiver Studien herausgefunden, dass in der ersten Ausführungsform eine Ausgangsänderung des PM-Sensors, die durch die Kennlinie 22, die in 3 gezeigt ist, angegeben ist, durch mindestens vier der unten beschriebenen Faktoren verursacht werden kann:

(A) eine scharfe bzw. starke Erhöhung der Menge der ausgegebenen PM aufgrund eines Fehlers in dem DPF 4,
(B) ein elektrischer Kurzschluss des Elektrodenabschnitts (Elektroden 16a, 16b) des PM-Sensors 10,
(C) Anhaften einer anderen Substanz als die PM (beispielsweise Wasser, Kraftstoff oder organisches Material) an dem Elektrodenabschnitt (Elektroden 16a, 16b) des Sensorelementabschnitts 12, und
(D) Wasserkondensation an dem Verdrahtungsabschnitt (dem Inneren des Halteteils 14) des PM-Sensors 10.

Wenn eine Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben wird, durch den Faktor (A) verursacht wird, kann daraus geschlossen werden, dass das PM-Erfassungsvermögen des PM-Sensors 10 normal ist. Wenn andererseits eine Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben wird, durch den Faktor (B), (C) oder (D) verursacht wird, ist das PM-Erfassungsvermögen des PM-Sensors 10 nicht normal, so dass die Ausgangsänderung des PM-Sensors 10 keine normale Ausgangsänderung ist, die durch die PM verursacht wird.
In der ersten Ausführungsform werden daher die Ergebnisse der Analysen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, um die Faktoren zu untersuchen, die Ausgangsänderungen verursachen, verwendet, um eine Abnormität in dem PM-Sensor 10 entsprechend Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch eine später definierte Heizeinrichtungstemperatursteuerung bewirkt werden, zu prüfen.
4 ist ein Diagram, das einen Betrieb der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die oberste Grafik der 4 zeigt die Temperatur der Heizeinrichtung (nicht gezeigt) für den Sensorelementabschnitt 12. In dieser Grafik wird die Heizeinrichtungstemperatur entlang der vertikalen Achse angegeben, und die Zeit wird entlang der horizontalen Achse angegeben (die Zeit schreitet in der 4 nach rechts fort). Die unteren Grafiken zeigen die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10. In diesen Grafiken wird der Ausgangsspannungswert entlang der vertikalen Achse angegeben, und die Zeit wird entlang der horizontalen Achse angegeben. Die oberste Grafik und die unteren Grafiken der 4 verwenden dieselbe Skalierung auf der horizontalen Achse (Zeitachse). Wie es oben beschrieben wurde, wird in der ersten Ausführungsform angenommen, dass sich die Ausgangsspannung V des PM-Sensors 10 mit einer Erhöhung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, erhöht und dass eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung, die in 4 gezeigt ist, initiiert wird, wenn die Ausgangsspannung V aufgebaut ist (hoch ist).
Eine Heizeinrichtungstemperaturkennlinie („normales PM-Zurücksetzen”), die durch eine gestrichelte Linie in 4 angegeben ist, repräsentiert eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung, die durchgeführt wird, um die PM von dem PM-Sensor zu eliminieren, ohne das Abnormitätsbestimmungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zu verwenden. In dem Fall des „normalen PM-Zurücksetzens” steigt die Heizeinrichtungstemperatur bei einem Einschalten der Heizeinrichtung unmittelbar auf T3 an, so dass der Sensorelementabschnitt 12 auf die PM-Eliminierungstemperatur aufgeheizt wird. Das „normale PM-Zurücksetzen” macht es möglich, die PM unmittelbar zu eliminieren und das PM-Erfassungsvermögen des PM-Sensors 10 in seinen Anfangszustand zu versetzen.
Die Heizeinrichtungstemperaturkennlinie, die durch eine durchgezogene Linie in 4 gezeigt ist, repräsentiert eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung, die unter Verwendung des Abnormitätsbestimmungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Die erste Ausführungsform unterscheidet sich von dem „normalen PM-Zurücksetzen” darin, dass eine stufenweise (graduelle) Heizeinrichtungstemperatursteuerung durchgeführt wird, wie es durch die durchgezogene Linie in 4 dargestellt ist.
4 zeigt den Ausgang des PM-Sensors 10 und die Heizeinrichtungstemperatur nach der Initiierung der Heizeinrichtungstemperatursteuerung entsprechend der ersten Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform wird der PM-Sensor 10 nicht durch die Heizeinrichtung (die Heizeinrichtung wird durch die ECU 50 ausgeschaltet) vor dem Start der Heizeinrichtungstemperatursteuerung, die in 4 gezeigt ist, aufgeheizt. Es wird daher angenommen, dass die Heizeinrichtungstemperatur, die in 4 angegeben ist, T0 beträgt, die niedriger als T1 ist. In der ersten Ausführungsform wird die Temperatur des Sensorelementabschnitts 12 während einer Periode, während der die Heizeinrichtung keinen Heizbetrieb durchführt, beispielsweise ungesteuert und durch die Temperatur des Abgases beeinflusst gelassen.
Im Folgenden werden Betriebe, die für die Heizeinrichtungstemperatursteuerung und eine PM-Sensorabnormitätsbestimmung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, beschrieben. Wenn eine Situation auftritt, bei der der PM-Sensor 10 hinsichtlich einer Abnormität überprüft werden muss, wie es in 3 dargestellt ist, kann das folgende Abnormitätsbestimmungsverfahren durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob der PM-Sensor 10 abnorm ist.
(Temperatur T1)
Zunächst wird die Heizeinrichtung eingeschaltet und gesteuert, um ihre Temperatur auf T1 zu erhöhen. Die Temperatur T1 ist eine Heizeinrichtungstemperatur, die hoch genug ist, um das „Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden ist”, zu verdampfen. Genauer gesagt kann die Temperatur T1 auf näherungsweise innerhalb des Bereichs von näherungsweise 150°C bis 200°C eingestellt werden.
Wenn eine Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben wird, durch das „Wasser, das an dem Elektrodenabschnitt des Sensorelementabschnitts 12 vorhanden ist”, in einer Situation verursacht wird, in der die Temperatur T1 wie oben beschrieben definiert ist, wird das Wasser, das an dem Elektrodenabschnitt vorhanden ist, entfernt, wenn die Heizeinrichtungstemperatur auf T1 angehoben wird. Da das Wasser, das an dem Elektrodenabschnitt vorhanden ist, entfernt wird, ändert sich der Ausgang des PM-Sensors 10 von hoch nach niedrig. Als Ergebnis ändert sich der Ausgang des PM-Sensor 10, wie es durch S1 in 4 angegeben ist, da die Heizeinrichtungstemperatur auf T1 erhöht wird. Eine Überprüfung, ob die Ausgangsänderung S1, die der Temperatur T1 zuzuschreiben ist, erfasst wird, macht es möglich zu bestimmen, ob „Wasser, das an dem Elektrodenabschnitt vorhanden ist”, Teil des obigen Faktors (C) ist.
In der ersten Ausführungsform wird angenommen, dass die Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer („T1-Haltezeit” in 4) auf der Temperatur T1 gehalten wird. Somit kann mit erhöhter Genauigkeit erfasst werden, ob die Ausgangsänderung S1 vorhanden ist.
Wenn andererseits die Ausgangsänderung S1 bei der Temperatur T1 nicht auftritt, kann daraus geschlossen werden, dass die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 der 3 angegeben ist, nicht durch „Wasser, das an dem Elektrodenabschnitt des Sensorelementabschnitts 12 vorhanden ist”, bewirkt wird.
(Temperatur T2)
Wenn die Ausgangsänderung S1, die der Temperatur T1 zuzuschreiben ist, nicht auftritt, wird die Heizeinrichtungstemperatur von T1 auf T2 erhöht. Die Temperatur T2 ist hoch genug, um Kraftstoff, der an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden ist, zu verdampfen. Die Temperatur T2 ist höher als die Temperatur T1 (T1 < T2). Genauer gesagt kann die Temperatur T2 beispielsweise auf näherungsweise 300°C eingestellt werden. Wenn die Verdampfungstemperatur des Kraftstoffs, der an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden ist, sich bis zu einem gewissen Grad in Abhängigkeit von dem Typ des Kraftstoffs, der für die Brennkraftmaschine 2 verwendet wird, ändert, kann die Temperatur T2 alternativ geeignet innerhalb des Verdampfungstemperaturbereichs des vorhandenen bzw. anhaftenden Kraftstoffs eingestellt werden.
Wenn die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben ist, durch „Kraftstoff oder organisches Material, das an dem Elektrodenabschnitt des Sensorelementabschnitts 12 vorhanden ist”, in einer Situation bewirkt wird, in der die Temperatur T2 wie oben beschrieben eingestellt wird, wird der Kraftstoff oder das organische Material, das an dem Elektrodenabschnitt vorhanden ist, eliminiert, wenn die Heizeinrichtungstemperatur auf T2 erhöht wird. Wenn der Kraftstoff oder das organische Material auf die oben beschriebene Weise eliminiert wird, ändert sich der Ausgang des PM-Sensors 10 von hoch nach niedrig. Als Ergebnis ändert sich der Ausgang des PM-Sensors 10, wie es mit S2 in 4 angegeben ist, wenn die Heizeinrichtungstemperatur von T1 auf T2 erhöht wird. Eine Überprüfung, ob die Ausgangsänderung S2, die der Temperatur T2 zuzuschreiben ist, erfasst wird, macht es möglich zu bestimmen, ob „Kraftstoff oder organisches Material, das an dem Elektrodenabschnitt vorhanden ist”, ein Teil des oben beschriebenen Faktors (C) ist.
Wenn andererseits die Ausgangsänderung S2 nicht auftritt, wenn die Temperatur von T1 auf T2 erhöht wird, kann daraus geschlossen werden, dass die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 der 3 angegeben wird, nicht durch „Kraftstoff oder organisches Material, das an dem Elektrodenabschnitt des Sensorelementabschnitts 12 vorhanden ist”, bewirkt wird.
(T2-Haltezeit)
Wenn die Ausgangsänderung S2, die der Temperatur T2 zuzuschreiben ist, nicht auftritt, hält die erste Ausführungsform die Heizeinrichtung auf der Temperatur T2 während einer vorbestimmten Zeitdauer („T2-Haltezeit” in 4), nachdem die Heizeinrichtungstemperatursteuerung durchgeführt wurde, um auf die Temperatur T2 aufzuheizen. Der zuvor genannte Faktor (D) beinhaltet, dass der PM-Sensor 10 die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben wird, aufgrund von „Wasserkondensation an dem Verdrahtungsabschnitt (dem Inneren des Halteteils 14) des PM-Sensors 10” zeigt. Nachdem die Heizeinrichtungstemperatur auf T2 erhöht wurde, verdampft das kondensierte Wasser nicht immer sofort. In einigen Fällen verdampft Wasser graduell, und dann verdampft das kondensierte Wasser nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer, um den Ausgang des PM-Sensors 10 in einen normalen Ausgang wiederherzustellen (zu bewirken, dass sich gemäß der ersten Ausführungsform der Ausgang des PM-Sensors 10 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel erhöht). Eine Ausgangsänderung S3 der 4 repräsentiert einen derartigen Fall. In der ersten Ausführungsform wird angenommen, dass die Ausgangsänderung S3 nicht auftreten kann, bis eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die Heizeinrichtungstemperatur auf T2 erhöht wurde. Daher definiert die erste Ausführungsform die „T2-Haltezeit” als eine „Zeitdauer, die lang genug ist, um Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt (dem Inneren des Halteteils 14) des PM-Sensors 10 kondensiert ist, zu verdampfen”. Dieses macht es möglich, ein Phänomen, das durch den oben beschriebenen Faktor (D) verursacht wird, genau zu überprüfen.
Wenn andererseits die Ausgangsänderung S3 nicht innerhalb der Periode der T2-Haltezeit auftritt, kann daraus geschlossen werden, dass die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 der 3 angegeben wird, nicht durch „Wasserkondensation an dem Verdrahtungsabschnitt (dem Inneren des Halteteils 14) des PM-Sensors 10” verursacht wird.
(Temperatur T3)
Wenn die Ausgangsänderung S3 nicht während der T2-Haltezeit auftritt, erhöht die erste Ausführungsform die Heizeinrichtungstemperatur von T2 auf T3. In der ersten Ausführungsform ist die Temperatur T3 eine Heizeinrichtungstemperatur zum Erhöhen der Temperatur des Sensorelementabschnitts 12 auf die PM-Eliminierungstemperatur, wie es oben beschrieben wurde. Diese ist dieselbe wie eine Solltemperatur, die verwendet wird, wenn eine Steuerung eines „normalen PM-Zurücksetzens” durchgeführt wird. Wenn die Ausgangsänderung, die durch die Kennlinie 22 angegeben wird, durch die „PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind”, bewirkt wird, werden die PM von dem Elektrodenabschnitt eliminiert, wenn die Heizeinrichtungstemperatur auf T2 erhöht wird. Auf die PM-Eliminierung hin ändert sich der Ausgang des PM-Sensors 10 von hoch nach niedrig. Als Ergebnis ändert sich der Ausgang des PM-Sensors 10, wie es mit S4 in 4 angegeben ist, wenn die Heizeinrichtungstemperatur von T2 auf T3 erhöht wird. Eine Überprüfung, ob die Ausgangsänderung S4, die der Heizeinrichtungstemperatursteuerung zum Erhöhen der Temperatur von T2 auf T3 zuzuschreiben ist, erfasst wird, macht es möglich zu bestimmen, ob der PM-Sensor 10 eine normale Ausgangsänderung zeigt, die durch die vorhandenen PM bewirkt wird.
Außerdem kann, wenn das erhaltene Ergebnis angibt, dass eine Änderung des Ausgangs des PM-Sensors 10 normal ist, geschlossen werden, dass die Kennlinie 22 aufgrund des Faktors (A) entsteht, das heißt, „eine starke Erhöhung der Menge der ausgegebenen PM aufgrund eines Fehlers in dem DPF 4”.
Wenn, wie es durch einen Ausgang S5 angegeben ist, der durch eine gestrichelte Linie in 4 angegeben ist, die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10 hoch bleibt, und zwar sogar nachdem die Heizeinrichtungstemperatursteuerung durchgeführt wurde, um die Temperatur auf T3 zu erhöhen, verbleibt der Ausgang des PM-Sensors 10 unverändert, obwohl die PM eliminiert sind. Wenn ein derartiges Phänomen auftritt, ist es denkbar, dass ein Hardware-Fehler in dem PM-Sensor 10 vorhanden ist. In diesem Fall schließt die erste Ausführungsform, dass das aufgetretene Phänomen durch den oben beschriebenen Faktor (B) verursacht wird, was ein „elektrischer Kurzschluss des Elektrodenabschnitts (Elektroden 16a, 16b) des PM-Sensors 10” ist.
Die Temperaturen T1, T2, T3 sollten entsprechend den Ergebnissen von Experimenten definiert werden, die anhand der oben beschriebenen Prinzipien und unter Berücksichtigung detaillierter Spezifikationen der einzelnen PM-Sensorprodukte durchgeführt werden. Außerdem sollte die ECU 50 oder eine Heizeinrichtungssteuerschaltung, wenn sie vorgesehen ist, eine Stufen-Heizeinrichtungstemperatursteuerung durchführen, wie es durch die oberste Grafik in 4 gezeigt ist.
(Details des Prozesses, der gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird)
Im Folgenden wird ein Prozess, der von der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, genauer mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine darstellt, die von der ECU 50 gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Die Routine wird ausgeführt, während die Brennkraftmaschine 2 betrieben wird. Es wird angenommen, dass die Routine wiederholt in vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird.
Die in 5 gezeigte Routine führt zunächst den Schritt S100 durch, in dem die ECU 50 bestimmt, ob ein vordefinierter PM-Sensorausgang erzeugt wird. In Schritt S100 führt die ECU 50 einen vorbestimmten Bestimmungsprozess durch, um zu bestimmen, ob eine scharfe bzw. starke Ausgangsänderung, die beispielsweise durch die oben beschriebene Kennlinie 22 der 3 angegeben wird, vorhanden ist. Der Bestimmungsprozess wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine Rate einer Änderung der Ausgangsspannung des PM-Sensors 10 größer als ein vorbestimmter Wert ist, das heißt, ob die Änderung des Ausgangs des PM-Sensors 10 stärker als eine Änderung ist, die durch die vorbestimmte Änderungsrate angegeben wird. Die Ausgangsspannungsänderungsrate kann ein Wert sein, der „die Größe der Ausgangsspannungsänderung je Einheitsmenge der passierenden PM” angibt. Die Einheitsmenge der passierenden PM kann durch Bestimmen der geschätzten Menge der PM entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 2, wie es in Verbindung mit 3 beschrieben wurde, und anschließendes Berechnen der geschätzten Menge der passierenden PM stromab des DPF 4 unter Verwendung der bestimmten geschätzten Menge der PM erhalten werden. Der Wert, der auf diese Weise berechnet wird, kann als die Einheitsmenge der passierenden PM verwendet werden. Ein Prozess zum Schätzen der Menge der PM kann von der ECU 50 separat von der Routine, die in 5 gezeigt ist, durchgeführt werden. Wenn die Ausgangsspannungsänderungsrate des PM-Sensors 10 auf der Grundlage der Größe der Ausgangsspannungsänderung je Einheitsmenge der passierenden PM ausgewertet bzw. bestimmt wird, kann geeignet für verschiedene Situationen, in denen die Menge der erzeugten PM variiert (d. h. unter verschiedenen Betriebsbedingungen), bestimmt werden, ob die Änderung des Ausgangs des PM-Sensors 10 stark genug ist, um eine Abnormitätsbestimmung zu bedingen. Eine Alternative besteht darin, die Größe der Ausgangsspannungsänderung je Einheitszeit bzw. Zeiteinheit anstelle der Größe der Ausgangsspannungsänderung je Einheitsmenge der passierenden PM zu bestimmen.
Wenn der vordefinierte PM-Sensorausgang in Schritt S100 nicht erzeugt wird, wird die Routine beendet, so dass der Prozess zurückkehrt.
Wenn das Bestimmungsergebnis, das in Schritt S100 erhalten wird, positiv ist (die Frage in Schritt S100 wird mit „JA” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S102 und schaltet die Spannung, die an den PM-Sensor 10 angelegt wird, aus. Bei Beendigung des Schritts S102 gelangt die Förderung der Anhaftung der PM an dem Sensorelementabschnitt 12 zu einem Halt. In Schritt S102 ist der Ausgang des PM-Sensors 10 „hoch”, um eine Erhöhung der Menge der vorhandenen PM oder die Erfassung einer signifikanten PM-Menge anzugeben.
Anschließend schreitet die ECU 50 zum Schritt S104 und führt eine Steuerung zum Erhöhen der Heizeinrichtungstemperatur auf T1 durch. In Schritt S104 schaltet die ECU 50 die Heizeinrichtung, die ausgeschaltet war, ein und stellt die Größe des elektrischen Stroms, der der Heizeinrichtung zugeführt wird, nach Bedarf ein, um die Heizeinrichtungstemperatur auf T1 zu erhöhen.
Anschließend schreitet die ECU 50 zum Schritt S106 und bestimmt, ob eine vordefinierte Ausgangsänderung von dem PM-Sensor 10 gezeigt wird. In Schritt S106 bestimmt die ECU 50, ob sich die Ausgangsspannung entsprechend einer Heizeinrichtungstemperaturerhöhung auf T1 verringert, wie es durch die zuvor genannte Ausgangsänderung S1 der 4 angegeben ist. Genauer gesagt kann die ECU 50 beispielsweise bestimmen, ob die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10, die in Schritt S100 hoch war, weiterhin hoch ist. Wie es in Verbindung mit 4 beschrieben wurde, wird angenommen, dass die erste Ausführungsform sicher die Ausgangsänderung S1 durch Halten der Temperatur T1 während der vorbestimmten T1-Haltezeit überprüft.
Wenn die vordefinierte Sensorausgangsänderung in Schritt S106 nicht auftritt (die Frage in Schritt S106 wird mit „NEIN” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S108 und führt eine Steuerung zum Erhöhen der Heizeinrichtungstemperatur auf T2 durch. In Schritt S108 stellt die ECU 50 die Größe des elektrischen Stroms, der der Heizeinrichtung zugeführt wird, nach Bedarf ein, um eine Heizeinrichtungstemperaturerhöhungssteuerung durchzuführen, so dass sich die Temperatur von T1 auf T2 erhöht, wie es durch die stufige Temperaturkennlinie, die in 4 gezeigt ist, angegeben ist.
Anschließend schreitet die ECU 50 zum Schritt S110 und bestimmt, ob die vordefinierte Sensorausgangsänderung S2 von dem PM-Sensor 10 gezeigt wird. In Schritt S110 bestimmt die ECU 50, ob sich die Ausgangsspannung entsprechend einer Heizeinrichtungstemperaturerhöhung auf T2 verringert, wie es durch die zuvor genannte Ausgangsänderung S2 der 4 angegeben wird. Genauer gesagt kann die ECU 50 beispielsweise bestimmen, ob die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10 weiterhin hoch ist.
Wenn die vordefinierte Sensorausgangsänderung S2 in Schritt S110 nicht auftritt (die Frage in Schritt S110 wird mit „NEIN” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S112 und hält die Temperatur T2 während einer vorbestimmten Zeitdauer. In Schritt S112 hält die ECU 50 die Heizeinrichtungstemperatur auf T2 und sieht von einer Änderung der Heizeinrichtungstemperatur ab (verhindert eine Erhöhung der Heizeinrichtungstemperatur), bis die verstrichene Zeit nach der Temperatursteuerung auf T2 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der Prozess, der in Schritt S112 durchgeführt wird, ist ein Teil eines Abnormitätsbestimmungsprozesses hinsichtlich der zuvor genannten T2-Haltezeit.
Bei Beendigung des obigen Schritts schreitet die ECU 50 zum Schritt S114 und bestimmt erneut, ob die vordefinierte Ausgangsänderung S3 von dem PM-Sensor 10 gezeigt wird. In Schritt S114 bestimmt die ECU 50, ob sich die Ausgangsspannung während der T2-Halteperiode, während der die Temperatur T2 gehalten wird, verringert, wie es durch die zuvor genannte Ausgangsänderung S3 der 4 angegeben ist. Genauer gesagt kann die ECU 50 beispielsweise bestimmen, ob die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10 weiterhin hoch ist.
Wenn die vordefinierte Sensorausgangsänderung S3 in Schritt S114 nicht auftritt (die Frage in Schritt S114 wird mit „NEIN” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S116 und führt eine Steuerung zum Erhöhen der Heizeinrichtungstemperatur auf T3 aus. In Schritt S116 stellt die ECU 50 die Größe des elektrischen Stroms, der der Heizeinrichtung zugeführt wird, nach Bedarf ein, um eine Heizeinrichtungstemperaturerhöhungssteuerung auszuführen, so dass sich die Temperatur von T2 auf T3 erhöht, wie es durch die stufige Temperaturkennlinie der 4 gezeigt ist.
Anschließend schreitet die ECU 50 zum Schritt S118 und bestimmt, ob die vordefinierte Ausgangsänderung S4 von dem PM-Sensor 4 gezeigt wird. In Schritt S118 bestimmt die ECU 50, ob sich die Ausgangsspannung entsprechend einer Heizeinrichtungstemperaturerhöhung auf T3 verringert, wie es durch die zuvor genannte Ausgangsänderung S4 der 4 angegeben ist. Genauer gesagt kann die ECU 50 beispielsweise bestimmen, ob die Ausgangsspannung des PM-Sensors 10 weiterhin hoch ist.
Wenn die vordefinierte Sensorausgangsänderung S4 in Schritt S118 nicht auftritt (die Frage in Schritt S118 wird mit „NEIN” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S122 und gibt ein Abnormitätsbestimmungsergebnis aus, um anzugeben, dass der Sensor fehlerhaft ist (dass es einen Kurzschluss in dem Elektrodenabschnitt gibt). Wenn die Heizeinrichtung den Sensorelementabschnitt 12 auf die PM-Eliminierungstemperatur aufheizt, nachdem eine Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, von dem PM-Sensor 10 gezeigt wurde (nachdem ein Ausgang in Schritt S100 erzeugt wurde), sollten die PM von dem Sensorelementabschnitt 12 eliminiert werden, so dass der PM-Sensor 10 die Ausgangsänderung S4 zeigt, die einer Verringerung der Menge der vorhandenen PM entspricht. Wenn jedoch der PM-Sensor 10 im Gegensatz zu der obigen Erwartung die Ausgangsänderung nicht zeigt, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, durch einen anderen Faktor als durch die vorhandenen PM verursacht wird. Wenn Obiges berücksichtigt wird, kann die erste Ausführungsform zwischen normalen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden (genauer gesagt nimmt die erste Ausführungsform an, dass es einen Kurzschluss in dem Elektrodenabschnitt gibt), genau unterscheiden. Anschließend wird die Routine beendet, so dass der Prozess zurückkehrt.
Wenn im Gegensatz dazu die vordefinierte Sensorausgangsänderung S4 in Schritt S118 auftritt (die Frage in Schritt S118 wird mit „JA” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S120 und gibt ein Bestimmungsergebnis aus, um anzugeben, dass der Sensorausgang normal ist. Somit gibt das erhaltene Bestimmungsergebnis an, dass der PM-Sensor 10 normal ist. Wenn die PM, die an dem PM-Sensor vorhanden sind, eliminiert werden müssen, nachdem das obige Bestimmungsergebnis erhalten wurde, kann das zuvor genannte „normale PM-Zurücksetzen” durchgeführt werden.
Anschließend schreitet die ECU 50 zum Schritt S121 und gibt ein Bestimmungsergebnis aus, um anzugeben, dass der DPF 4 fehlerhaft ist. In dem ersten Schritt (Schritt S100) der Routine, die in 5 gezeigt ist, führt die ECU 50 den vorbestimmten Bestimmungsprozess durch, um zu bestimmen, ob eine starke Ausgangsänderung, die beispielsweise durch die oben genannte Kennlinie 22 der 3 angegeben wird, vorhanden ist. Wenn der PM-Sensor 10 normal ist, kann geschlossen werden, dass die starke Ausgangsänderung, die in Schritt S100 vorkommt, durch eine „starke Erhöhung der Menge der ausgegebenen PM aufgrund eines Fehlers in dem DPF 4” verursacht wird. Da die erste Ausführungsform ein Bestimmungsergebnis in Schritt S121 ausgeben kann, um anzugeben, dass ein Fehler in dem DPF 4 vorhanden ist, ist es möglich, unmittelbar den Fehler in dem DPF 4 zu handhaben. Anschließend wird die Routine beendet, so dass der Prozess zurückkehrt.
Wenn andererseits eine Sensorausgangsänderung in Schritt S106, S110 oder S114 auftritt (die Frage in Schritt S106, S110 oder S114 wird mit „JA” beantwortet), schreitet die ECU 50 zum Schritt S124 und gibt ein Bestimmungsergebnis aus, um anzugeben, dass der Sensorausgang abnorm ist. In Schritt S124 kann die ECU 50 auch ein Bestimmungsergebnis ausgeben, um anzugeben, dass der PM-Sensorausgang, der in Schritt S100 erzeugt wird, abnorm ist.
Anschließend schreitet die ECU 50 zum Schritt S126 und führt einen Prozess zum Durchführen des „normalen PM-Zurücksetzens” aus. In Schritt S126 stellt die ECU 50 die Heizeinrichtungstemperatur auf T3 ein und ermöglicht es dem Sensorelementabschnitt 12, unmittelbar entsprechend der Heizeinrichtungstemperaturkennlinie („normales PM-Zurücksetzen”), die durch eine gestrichelte Linie in 4 angegeben ist, aufgeheizt zu werden. Die Substanzen einschließlich der PM, die sich an dem PM-Sensor 10 befinden, werden dann eliminiert, so dass das PM-Erfassungsvermögen des PM-Sensors 10 wiederhergestellt werden kann.
Bei Beendigung des Schritts S126 schreitet die ECU 50 zum Schritt S128 und schaltet die angelegte Spannung ein, die in Schritt S102 ausgeschaltet wurde. Anschließend wird die Routine beendet, so dass der Prozess zurückkehrt.
Die Durchführung des oben beschriebenen Prozesses macht es möglich, entsprechend den PM-Sensorausgangsänderungen, die durch die Heizeinrichtungssteuerung erzielt werden, zu bestimmen, ob der PM-Sensor 10 abnorm ist. Wenn es notwendig ist, eine Abnormität in dem PM-Sensor 10 aufgrund einer starken Ausgangsänderung, die beispielsweise durch die Kennlinie 22 der 3 angegeben wird, zu überprüfen, ist es möglich, eine abnorme PM-Erfassung des PM-Sensors durch Unterscheiden zwischen normalen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch die PM verursacht werden, und abnormen Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, zu überprüfen.
In der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform kann die ECU 50 einen Heizeinrichtungssteuerungsprozess durchführen, um den Sensorelementabschnitt 12 aufzuheizen, nachdem PM-Sensor 10 eine Ausgangsänderung gezeigt hat, die einer Erhöhung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 (oder dem Elektrodenabschnitt) vorhanden sind, entspricht. Außerdem kann die ECU 50 überprüfen, ob Ausgangsänderungen (S1, S2, S3), die einer Verringerung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt 12 vorhanden sind, entsprechen, aufgrund der Heizeinrichtungssteuerung, die durchgeführt wird, um den Sensorelementabschnitt 12 aufzuheizen, auftreten, während die Temperatur des Sensorelementabschnitts 12 niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur T3 (gleich oder größer als T0 und kleiner als T3) ist. Als Ergebnis dieser Überprüfung kann die ECU 50 bestimmen, ob der PM-Sensor 10 abnorm ist. Wenn eine Ausgangsänderung, die einer Verringerung der Menge der vorhandenen PM entspricht, aufgrund des Aufheizens durch die Heizeinrichtung auftritt, obwohl die Temperatur niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, nachdem eine Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, von dem PM-Sensor 10 gezeigt wurde, ist es denkbar, dass die Ausgangsänderung, die einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM entspricht, durch einen anderen Faktor als durch die vorhandenen PM verursacht wird. Wenn dieses berücksichtigt wird, ist es möglich, zwischen normalen Ausgangsänderungen des PM-Sensors, die durch die PM verursacht werden, und Ausgangsänderungen, die durch andere Faktoren als durch die PM verursacht werden, genau zu unterscheiden.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform entspricht der PM-Sensor 10 dem „Partikelerfassungssensor” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung; der Sensorelementabschnitt 12 entspricht dem „Sensorelementabschnitt” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung; der Verdrahtungsabschnitt (einschließlich der Anschlüsse 18a, 18b) und der Steuerschaltungsabschnitt 19 entsprechen der „Ausgangseinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung; und die Heizeinrichtung (nicht gezeigt) auf der Rückseite des Sensorelementabschnitts 12 entspricht der „Heizeinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Außerdem wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die „Heizeinrichtungssteuereinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 50 die Schritte S104, S108, S112 und S116 der Routine, die in 5 gezeigt ist, durchführt; und die „Bestimmungseinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 50 die Schritte S106, S110, S114, S118, S120 und S124 durchführt.
Außerdem wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die „Speziell-Temperaturheizeinrichtungssteuereinrichtung” gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 50 eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung in den Schritten S104 und S106 der Routine, die in 5 gezeigt ist, durchführt oder wenn die ECU 50 eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung in den Schritten S108, S110 und S112 durchführt.
Weiterhin wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine dreistufige Temperatursteuerung durchgeführt, um die Temperatur von T0 über T1 und T2 auf T3 zu erhöhen, wie es in 4 gezeigt ist, wenn die ECU 50 die Schritte S104, S108, S112 und S116 durchführt. Die „Stufen-Heizeinrichtungssteuereinrichtung” gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch die oben beschriebene dreistufige Temperatursteuerung implementiert.
Außerdem wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die „erste Steuerung” gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 50 die Heizeinrichtungstemperatursteuerung der Schritte S104 und S106 der Routine, die in 5 gezeigt ist, durchführt; und die „zweite Steuerung” gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 50 die Heizeinrichtungstemperatursteuerung der Schritte S108, S110 und S112 durchführt.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform entsprechen die Ausgangsänderungen S1, S2, S3 des PM-Sensors 10 der „ersten Ausgangsänderung” gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und die Ausgangsänderung S4 des PM-Sensors 10 entspricht der „zweiten Ausgangsänderung” gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Außerdem entspricht in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der PM-Sensor 10 dem „PM-Sensor” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung; der Sensorelementabschnitt 12 entspricht dem „Sensorelementabschnitt” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung; der Halteteil 14 entspricht dem „Halteteil” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung; und der Verdrahtungsabschnitt einschließlich der Anschlüsse 18a, 18b entspricht dem „Verdrahtungsabschnitt” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Außerdem wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die „Bestimmungsstarteinrichtung” gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 50 den Schritt S100 durchführt.
Außerdem entspricht in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der DPF 4 dem „Partikelfilter” gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der PM-Sensor 10 entspricht dem „PM-Sensor” gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und die „Fehlerbestimmungseinrichtung” der „Fehlerbestimmungseinrichtung für ein Partikelsammelsystem” gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 50 den Schritt S121 der Routine, die in 5 gezeigt ist, durchführt.
(Beispielhafte Modifikationen der ersten Ausführungsform)
In der Hardware-Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform wird ein elektrischer Widerstands-PM-Sensor 10 als Partikelerfassungssensor verwendet. Gemäß der Größe einer Ausgangsspannung kann der PM-Sensor 10 die Menge der vorhandenen PM und das Vorhandensein einer signifikanten Menge an PM angeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen PM-Sensor beschränkt. Es können verschiedene andere PM-Sensoren ebenfalls verwendet werden, solange sie in der Lage sind, ihren Ausgang (Ausgangsspannung, Ausgangsstrom oder anderes Ausgangssignal) entsprechend den anhaftenden bzw. vorhandenen PM zu ändern und die vorhandenen PM mittels einer Heizeinrichtung zu eliminieren. Es kann beispielsweise ein Kapazitäts-PM-Sensor anstelle eines elektrischen Widerstands-PM-Sensors verwendet werden. Außerdem ändert der PM-Sensor, der in der ersten Ausführungsform verwendet wird, seine Ausgangsspannung von niedrig nach hoch entsprechend einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen PM-Sensor beschränkt. Aufgrund beispielsweise von Schaltungskonfigurationsunterschieden zwischen einzelnen Sensoren kann die erste Ausführungsform einen PM-Sensor verwenden, dessen Ausgangsspannung sich umgekehrt von hoch nach niedrig entsprechend einer Erhöhung der Menge der vorhandenen PM ändert. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls für einen derartigen PM-Sensor verwendbar, solange Ausgangsänderungen, die durch eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung erzielt werden, überprüft werden können.
In der ersten Ausführungsform wird eine dreistufige Heizeinrichtungstemperatursteuerung durchgeführt, um die Temperatur von T0 über T1 und T2 auf T3 zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Heizeinrichtungstemperatursteuerung beschränkt. Die Heizeinrichtungstemperatursteuerung kann alternativ in zwei Stufen oder vier oder mehr Stufen durchgeführt werden. Die Heizeinrichtungstemperatursteuerung muss nicht immer sämtliche drei Stufen durchführen. Eine der drei Stufen kann weggelassen werden. Genauer gesagt kann die Heizeinrichtungstemperatursteuerung beispielsweise durchgeführt werden, um nur die Temperatur auf T1 zu erhöhen und die Ausgangsänderung S1 zu überprüfen. Alternativ kann die Heizeinrichtungstemperatursteuerung ausgeführt werden, um nur die Temperatur auf T2 zu erhöhen und die Ausgangsänderung S2 zu überprüfen. Weiterhin kann die T2-Haltezeit weggelassen werden. Dadurch wird es möglich, zu verhindern, dass die Erfassung eines Fehlers in dem DPF 4 aufgrund eines zeitintensiven Abnormitätsbestimmungsprozesses für den PM-Sensor 10 verzögert wird. Eine andere Alternative besteht darin, eine Heizeinrichtungstemperatursteuerung zum Zwecke nur der Erhöhung der Temperatur auf T3 und zum Überprüfen, ob die Ausgangsänderung S4 bei einer PM-Eliminierung normal auftritt, durchzuführen.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Ausführungsform beschränkt, bei der eine Temperaturerhöhungsfolge und eine Temperaturhaltefolge sich abwechseln, wie es in 4 gezeigt ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Fall beschränkt, bei dem ein Steuerwert (die Größe des zugeführten elektrischen Stroms) fixiert ist, nachdem eine Sollheizeinrichtungstemperatur (die Größe des der Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Stroms) erreicht ist. Alternativ kann eine Steuerung in Temperaturbereichen zwischen T0 und T1, zwischen T1 und T2 und zwischen T2 und T3 durchgeführt werden, um die Temperatur (Solltemperatur) auf lineare oder gekrümmte Weise mit einer moderaten Temperaturänderungsrate zu erhöhen oder zu verringern. In einem derartigen Fall können die Temperaturänderungsraten in den einzelnen Temperaturbereichen (beispielsweise die Temperaturbereiche zwischen T1 und T2, zwischen T2 und T3) gleich bleiben oder sich voneinander unterscheiden.
Außerdem wird in der ersten Ausführungsform die Heizeinrichtungstemperatursteuerung durch Einstellen der Größe des der Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Stroms ausgeführt, um Solltemperaturen T1, T2 und T3 zu erzielen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein derartiges Heizeinrichtungstemperatursteuerverfahren beschränkt. Die Heizeinrichtungstemperatursteuerung kann beispielsweise alternativ ausgeführt werden, um die Größe des der Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Stroms derart einzustellen, dass die Heizeinrichtungstemperatur innerhalb „eines Temperaturbereichs, der gleich oder größer als eine Temperatur ist, bei der die Ausgangsänderung S1 bewirkt wird, und die niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Ausgangsänderung S2 bewirkt wird” oder „eines Temperaturbereichs, der gleich oder größer als eine Temperatur ist, bei der die Ausgangsänderung S2 bewirkt wird, und die niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Ausgangsänderung S4 bewirkt wird”, gesteuert wird.
Außerdem ist die Heizeinrichtungstemperatursteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die stufenweise Temperaturanstiegssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, beschränkt. Es kann eine beliebige Heizeinrichtungstemperatursteuerung durchgeführt werden, solange die Ausgangsänderung S4, die durch die PM-Eliminierung verursacht wird, von den Ausgangsänderungen S1, S2, die durch die Eliminierung von „einer anderen anhaftenden Substanz als den PM von dem Sensorelementabschnitt 12” verursacht wird, und der Ausgangsänderung S3, die durch die Eliminierung von „Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt in dem Halteteil 14 kondensiert ist” verursacht wird, unterschieden werden kann. Daher kann die Größe des der Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Stroms erhöht werden und eingestellt werden, um die Heizeinrichtungstemperatur mit einer Temperaturanstiegsrate zu erhöhen, bei der die Ausgangsänderungen S1, S2, S3 in dem PM-Sensor 10, die auftreten, bevor der Sensorelementabschnitt 12 die Temperatur T3 erreicht, von einer PM-Sensorausgangsänderung unterschieden werden können, die auftritt, wenn die PM bei der Temperatur T3 eliminiert werden. In diesem Fall muss die Heizeinrichtungstemperaturkennlinie nicht immer deutlich stufenartig sein, wie es in 4 gezeigt ist.
In der Routine, die in 5 gezeigt ist, gibt die ECU 50 ein Bestimmungsergebnis in Schritt S124 aus, um anzugeben, dass der Sensorausgang abnorm ist. Die ECU 50 kann jedoch alternativ ein Bestimmungsergebnis in Schritt S124 ausgeben, um nicht nur einen abnormen Sensorausgang, sondern ebenfalls „die Identifizierung einer Abnormität des PM-Sensors 10” zu melden. Mit anderen Worten kann der Schritt S124 durchgeführt werden, um ein Bestimmungsergebnis auszugeben, um „Informationen, die den Typ der Abnormität in dem PM-Sensor 10 angeben” in Abhängigkeit davon, ob eine Ausgangsänderung in einem Bestimmungsprozess, der in Schritt S106, S108 oder S114 durchgeführt wird, auftritt, zu erzeugen.
Wenn die Frage in Schritt S106 mit „JA” beantwortet wird (das Bestimmungsergebnis, das in Schritt S106 erhalten wird, ist positiv), tritt die Ausgangsänderung S1 auf. Wenn die Frage in Schritt S110 mit „JA” beantwortet wird, tritt die Ausgangsänderung S2 auf. Wenn die Frage in Schritt S114 mit „JA” beantwortet wird, tritt die Ausgangsänderung S3 auf. Wie es bereits mit Bezug auf 4 erläutert wurde, kann die Ursache einer Abnormität des PM-Sensors 10 als Faktor (C) oder Faktor (D) entsprechend der vorkommenden Ausgangsänderung (S1, S2 oder S3) identifiziert werden. In Schritt S124 kann daher die ECU 50 ein Bestimmungsergebnis ausgeben, um anzugeben, dass die Abnormität „Wasser, das an dem Elektrodenabschnitt des Sensorelementabschnitts 12 vorhanden ist”, zuzuschreiben ist, wenn die Frage in Schritt S106 mit „JA” beantwortet wird (die Ausgangsänderung S1 wird erfasst), um anzugeben, dass die Abnormität „Kraftstoff oder organischem Material, das an dem Elektrodenabschnitt des Sensorelementabschnitts 12 vorhanden ist” zuzuschreiben ist, wenn die Frage in Schritt S110 mit „JA” beantwortet wird (die Ausgangsänderung S2 erfasst wird), und um anzugeben, dass die Abnormität „Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt (in dem Halteteil 14) des PM-Sensors 10 kondensiert ist” zuzuschreiben ist, wenn die Frage in Schritt S114 mit „JA” beantwortet wird (die Ausgangsänderung S3 erfasst wird). Dieses macht es möglich, zwischen einer abnormen PM-Sensorausgangsänderung und einer normalen PM-Sensorausgangsänderung genau zu unterscheiden und den Typ der auftretenden Abnormität zu identifizieren.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung für ein Partikelsammelsystem verwendet, bei dem der PM-Sensor 10 stromab des DPF 4 installiert ist, um die PM stromab des DPF 4 zu erfassen. Das System gemäß der ersten Ausführungsform verwendet den PM-Sensor 10, um einen Fehler in dem DPF 4 zu erfassen, und verwendet einen geschätzten Wert auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 2, um die Menge der PM in dem Abgas zu erfassen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt.
In einem herkömmlichen bekannten System ist ein PM-Sensor zwischen dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine 2 und dem DPF 4 (d. h. stromauf des DPF 4) installiert, so dass das System die Menge der PM in dem Abgas entsprechend einem Wert, der von dem PM-Sensor erfasst wird, erfasst. Die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann für das obige System verwendet werden.
Genauer gesagt wird in der hier beschriebenen beispielhaften Modifikation die Routine, die in 5 gezeigt ist, in der Hardware-Konfiguration, die beispielsweise in 1 gezeigt ist, ausgeführt, um zu bestimmen, ob eine normale Ausgangsänderung von dem PM-Sensor, der zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem DPF 4 installiert ist, gezeigt wird. Der installierte PM-Sensor sollte seinen Ausgang entsprechend der Menge der vorhandenen PM ändern und kann von demselben elektrischen Widerstandstyp wie der PM-Sensor 10 sein. In der hier beschriebenen beispielhaften Modifikation entspricht die Abgasleitung 6 dem „Abgasverteilungspfad, in dem ein PM-Inhalt erfasst wird”, gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung; und der PM-Sensor 10 entspricht dem „PM-Sensor” gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wenn der Sensorausgang als normal bestimmt wird (Schritt S120), wird in dieser Situation die Menge der PM (durch Durchführen beispielsweise eines Rechenprozesses) entsprechend einem Ausgangswert des PM-Sensors erfasst. Wenn andererseits der Sensorausgang als abnorm bestimmt wird (Schritt S124), wird die Verwendung des Ausgangswerts des PM-Sensors verhindert. In der hier beschriebenen beispielhaften Modifikation ist der Schritt S121 von der Routine, die in 5 gezeigt ist, ausgeschlossen. Dieses implementiert die „Ausgangsbestimmungseinrichtung” und die „PM-Mengenerfassungseinrichtung” gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

2: Brennkraftmaschine
4: Dieselpartikelfilter (DPF)
5: Ansaugpfad
6: Abgasleitung
10: PM-Sensor
12: Sensorelementabschnitt
13: Montierdeckel
14: Halteteil
16a, 16b: Elektroden
18a: Anschluss
18a: Verdrahtungsabschnitt
18b: Anschluss
19: Steuerschaltungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-275977 A [0002, 0004, 0005, 0006]
JP 2009-144512 A [0005]

Claims

Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor, der einen Sensorelementabschnitt, der in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine installiert ist, eine Ausgangseinrichtung zum Ändern eines Ausgangs entsprechend einer Menge an PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, und eine Heizeinrichtung, die in der Lage ist, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur zu heizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden, enthält, wobei die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung aufweist: eine Heizeinrichtungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung zum Heizen des Sensorelementabschnitts, und eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen entsprechend einer Änderung eines Ausgangs des Partikelerfassungssensors, der durch eine Steuerung der Heizeinrichtungssteuereinrichtung der Heizeinrichtung auftritt, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung enthält, um den Sensorelementabschnitt aufzuheizen, nachdem eine Ausgangsänderung, die einer Änderung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, entspricht, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wurde; und die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, in Abhängigkeit davon, ob eine Ausgangsänderung, die einer Verringerung der Menge der PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, entspricht, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wird, wenn die Temperatur des Sensorelementabschnitts niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur bei einer Situation ist, bei der die Heizeinrichtung gesteuert wird, um den Sensorelementabschnitt zu heizen.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung mindestens enthält: eine Speziell-Temperaturheizeinrichtungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt auf mindestens einer vorbestimmten Temperatur zu halten, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist, oder eine Speziell-Temperaturbereichheizeinrichtungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs zu halten, der eine obere Grenztemperatur aufweist, die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Speziell-Temperaturheizeinrichtungssteuereinrichtung eine Stufen-Heizeinrichtungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung derart, dass der Sensorelementabschnitt die PM-Eliminierungstemperatur durch graduelle Temperaturänderungen in mindestens zwei Stufen erreicht, enthält.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach Anspruch 4, wobei die Stufen-Heizeinrichtungssteuereinrichtung mindestens enthält: eine erste Steuerung zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt auf einer ersten Temperatur zu halten, die nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, und die niedriger als eine Temperatur ist, bei der Kraftstoff, der an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, oder eine zweite Steuerung zum Steuern der Heizeinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer, um den Sensorelementabschnitt auf einer zweiten Temperatur zu halten, die nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der Kraftstoff oder organisches Material, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, und die niedriger als die PM-Eliminierungstemperatur ist.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung, um den Sensorelementabschnitt mit einer Temperaturanstiegsrate zu heizen, die geeignet ist zum Unterscheiden zwischen einer ersten Ausgangsänderung, die eine Ausgangsänderung ist, die der Partikelerfassungssensor zeigt, bevor der Sensorelementabschnitt die PM-Eliminierungstemperatur erreicht, und einer zweiten Ausgangsänderung, die eine Ausgangsänderung ist, die der Partikelerfassungssensor auf eine PM-Eliminierung von dem Sensorelementabschnitt hin zeigt, wenn der Sensorelementabschnitt die PM-Eliminierungstemperatur erreicht.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung (50) zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb eines Temperaturbereichs zeigt, innerhalb dessen Wasser, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, wenn die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert, enthält.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb eines Temperaturbereichs, innerhalb dessen Kraftstoff, der an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, oder eines Temperaturbereichs zeigt, innerhalb dessen organisches Material, das an dem Sensorelementabschnitt vorhanden ist, eliminiert wird, wenn die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert, enthält.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Partikelerfassungssensor einen Halteteil, der mit einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine verbunden ist und den Sensorelementabschnitt an der Innenseite der Abgasleitung sichert, und einen Verdrahtungsabschnitt enthält, der in dem Halteteil angeordnet ist und eine Verdrahtung zum Übertragen eines Signals des Sensorelementabschnitts an eine Außenseite enthält; und die Bestimmungseinrichtung eine Kondensationsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb eines Temperaturbereichs zeigt, innerhalb dessen Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, eliminiert wird, wenn die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert, enthält.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach Anspruch 9, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur der Heizeinrichtung derart, dass der Sensorelementabschnitt während einer vorbestimmten Zeitdauer auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird, bei der Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, eliminiert wird, oder innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs gehalten wird, der eine untere Grenztemperatur aufweist, die nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der Wasser, das an dem Verdrahtungsabschnitt kondensiert ist, eliminiert wird, enthält; und die Kondensationsbestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer zeigt, enthält.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Heizeinrichtungssteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung enthält, um den Sensorelementabschnitt auf die PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen; und die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen, ob der Partikelerfassungssensor abnorm ist, entsprechend einer Ausgangsänderung, die der Partikelerfassungssensor zeigt, wenn der Sensorelementabschnitt auf die PM-Eliminierungstemperatur aufgeheizt wird, enthält.
Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die außerdem aufweist: eine Bestimmungsstarteinrichtung zum Bewirken, dass die Heizeinrichtungssteuereinrichtung die Heizeinrichtung steuert und die Bestimmungseinrichtung eine Abnormität des Partikelerfassungssensors überprüft, wenn der Partikelerfassungssensor eine Ausgangsänderung zeigt, die stärker ist als von einer vorbestimmten Änderungsrate angegeben.
Fehlerbestimmungsvorrichtung für ein Partikelsammelsystem, das einen Partikelfilter, der in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine installiert ist, und einen Partikelerfassungssensor enthält, der einen Sensorelementabschnitt, der stromab des Partikelfilters in dem Abgaspfad angeordnet ist, einen Ausgangsabschnitt zum Ändern eines Ausgangs entsprechend einer Menge an PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, und eine Heizeinrichtung aufweist, die in der Lage ist, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden, wobei die Fehlerbestimmungsvorrichtung aufweist: eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die eine Abnormität des Partikelerfassungssensors überprüft, nachdem eine Ausgangsänderung, die eine PM-Mengenerhöhung angibt, die einem Fehler in dem Partikelfilter entspricht, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wurde; und eine Fehlerbestimmungseinrichtung zum Folgern, dass der Partikelfilter fehlerhaft ist, wenn die Abnormitätsbestimmungsvorrichtung folgert, dass der Partikelerfassungssensor nicht abnorm ist.
Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln in einem Abgas, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Partikelerfassungssensor, der einen Sensorelementabschnitt, der in einem Verteilungspfad für das Abgas installiert ist, dessen PM-Inhalt zu erfassen ist, eine Ausgangseinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangs, der sich entsprechend einer Menge an PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, ändert, und eine Heizeinrichtung aufweist, die in der Lage ist, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur aufzuheizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden; eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die eine Abnormität des Partikelerfassungssensors überprüft, nachdem eine Ausgangsänderung, die eine PM-Mengenerhöhung angibt, von dem Partikelerfassungssensor gezeigt wurde; eine Ausgangsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen entsprechend einem Abnormitätsbestimmungsergebnis hinsichtlich des Partikelerfassungssensors, das von der Abnormitätsbestimmungsvorrichtung erzeugt wird, ob die Ausgangsänderung, die eine PM-Mengenerhöhung in dem Partikelerfassungssensor angibt, zum Erfassen der Menge an PM in dem Abgas zu verwenden ist; und eine PM-Mengenerfassungseinrichtung zum Erfassen der Menge an PM in dem Abgas entsprechend der Ausgangsänderung des Partikelerfassungssensors, die die Ausgangsbestimmungseinrichtung zur Verwendung zum Erfassen der Menge an PM in dem Abgas bestimmt hat.