DE112011104817B4

DE112011104817B4 - Controller einer Verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE112011104817B4
Application number: DE112011104817.3T
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Aoki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: US9528419B2; CN103339363A; JP5553114B2; DE112011104817T5; JPWO2012104994A1; CN103339363B; WO2012104994A1; US20130298535A1

Abstract

Controller für eine Verbrennungsmaschine, aufweisend:einen PM-Sensor (16) mit einem Erfassungsabschnitt (22) zum Aufnehmen von Partikeln in einem Abgas und Ausgeben eines Erfassungssignals gemäß dem aufgenommenen Betrag und eine Heizung (26) zum Erhitzen des Erfassungsabschnitts (22);ein PM-Verbrennungsmittel zum Verbrennen und Entfernen der Partikel durch Bestromung der Heizung (26), falls ein vorbestimmter Betrag an Partikeln durch den Erfassungsabschnitt (22) des PM-Sensors (16) aufgenommen wird; undein Nullpunkt-Korrekturmittel zum Erhalten eines Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt (22) ausgegeben wird, als eine Nullpunkt-Ausgabe des PM-Sensors (16) unter der Bedingung, dass eine vorbestimmte Zeit, die für den Abschluss einer Verbrennung der Partikel erforderlich ist, vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung (26) durch das PM-Verbrennungsmittel gestartet wurde und die Bestromung aufrecht erhalten wird, und zum Korrigieren des Erfassungssignals zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis der Nullpunkt-Ausgabe, wobeidas Nullpunkt-Korrekturmittel konfiguriert ist, das Erfassungssignal zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis einer Differenz zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die erhalten wird, wenn eine Bestromung der Heizung (26) eingeschaltet ist, und einem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, der im Voraus gespeichert wird, zu korrigieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Controller für eine Verbrennungsmaschine, der mit einem PM-Sensor zum Erfassen eines Betrags von Partikeln (PM) vorgesehen ist, die zum Beispiel in einem Abgas enthalten sind.
Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik ist, wie beispielsweise in der JP 2009-144 577 A offenbart, ein Controller für eine Verbrennungsmaschine bekannt, der mit einem PM-Sensor vom elektrischen Widerstandstyp vorgesehen ist. Der PM-Sensor des Standes der Technik enthält ein Paar von Elektroden, die auf einem Isolationsmaterial vorgesehen sind, und ist derart konfiguriert, dass sich, wenn PM im Abgas zwischen diesen Elektroden aufgenommen wird, ein Widerstandswert zwischen den Elektroden gemäß dem aufgenommenen Betrag verändert. Dadurch wird der PM-Betrag gemäß dieser Technologie des Standes der Technik im Abgas basierend auf dem Widerstandswert zwischen den Elektroden erfasst. Darüber hinaus ist bei der Technologie des Standes der Technik ein PM-Sensor stromabwärts eines Partikelfilters angeordnet, der die PM im Abgas aufnimmt, und eine Fehlerdiagnose des Partikelfilters wird basierend auf einem erfassten Betrag der PM gemacht.
Zudem offenbart die DE 11 2009 004 746 B4 einen PM-Sensor mit einer Einlassöffnung, durch die ein Teil eines Gases, das von einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine bezogen wird, einströmen kann, einem Filter zum Filtern von Feinstaub (PM) in dem Gas, das durch die Einlassöffnung eingeströmt ist, einem Heizer, der an dem Filter angebracht ist und zum Ändern der Temperatur des Filters im Stande ist, einer Auslassöffnung, durch die das Gas, das das Filter durchlaufen hat, in den Abgaspfad ausströmen kann, und einem Sauerstoffkonzentration-Sensorelement, das auf der Auslassöffnungsseite angeordnet ist und einen eignen Heizer umfasst, wobei das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement bei Aktivierung durch den Heizer auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird und angepasst ist, seine Ausgabe gemäß einer Sauerstoffkonzentration des Gases zu ändern, das das Filter durchlaufen hat, und wobei das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement derart von dem Filter getrennt beabstandet ist, dass das Filter ein Temperaturniveau aufweist, auf dem Feinstaub in dem Filter nicht beseitigt wird, wenn das Sauerstoffkonzentration-Sensorelement selbst auf der vorbestimmten Temperatur ist.
Die DE 10 2010 030 634 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelsensors, wobei der Partikelsensor auf seiner Oberfläche mindestens zwei ineinander greifende interdigitale Elektroden aufweist, an die zur Bestimmung einer Beladung mit Rußpartikeln des Partikelsensors eine Sensorspannung zumindest zeitweise angelegt und ein Sensorstrom über die Elektroden gemessen und ausgewertet wird, wobei zur Entfernung der Rußbeladung zusätzlich ein Heizelement vorgesehen sein kann, mit dem der Partikelsensor in einer Regenerationphase aufgeheizt wird. Weiter ist vorgesehen, dass der Sensorstrom bei Erreichen eines Minimums des Sensorstroms oder nach einer bestimmten Wartezeit nach Unterschreitung einer bestimmten Sensorelementtemperaturschwelle oder direkt bei Unterschreitung der Sensorelementtemperaturschwelle bestimmt und entsprechend des gemessenen Sensorstroms eine Nebenschlussdiagnose des Partikelsensors durchgeführt wird. Ferner ist eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens offenbart, wobei der Partikelsensor mit einer Motorsteuerung oder einer Sensorsteuereinheit in Verbindung steht und die Motorsteuerung oder die Sensorsteuereinheit Einrichtungen zur Diagnose der Rußbeladung des Partikelsensors aufweisen. Dabei ist vorgesehen, dass die Motorsteuerung oder die Sensorsteuereinheit Einrichtungen für eine Bestimmung eines Nebenschlussstroms aufweist und anhand des Nebenschlussstroms eine Korrektur einer Auslöseschwelle für eine Regeneration des Partikelsensors korrigierbar oder eine Eigendiagnose des Partikelsensors durchführbar ist.
Die DE 101 49 333 A1 offenbart eine Sensorvorrichtung zur Messung der Feuchtigkeit von Gasen, die eine auf einem Substrat angeordnete Widerstandsmessstruktur umfasst, wobei die Widerstandsmessstruktur mit einer Rußschicht zusammenwirkt und eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen ist.
In der DE 101 33 384 A1 ist ein Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, mit mindestens zwei Messelektroden beschrieben, die auf einem Substrat aus einem isolierenden Werkstoff angeordnet sind, wobei die Messelektroden zumindest teilweise von einer Fanghülse überdeckt sind.
Darüber hinaus offenbart die DE 11 2008 003 421 B4 ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters, zum Desulfatieren eines Mager-NOx-Filters, und zum Desulfatieren oder Regenerieren eines Reduktionskatalysators, umfassend: Vorsehen eines Oxidationskatalysators stromabwärts eines Verbrennungsmotors und stromaufwärts des Partikelfilters, des Mager-NOx-Filters und des Reduktionskatalysators; Vorsehen eines ersten Sauerstoffsensors stromaufwärts des Oxidationskatalysators; Vorsehen eines zweiten Sauerstoffsensors stromabwärts des Oxidationskatalysators; Vorsehen eines Prozessors zum Wählen und Aufrechterhalten einer erwünschten Änderung der Sauerstoffkonzentration über dem Oxidationskatalysator einen ausgewählten Zeitraum lang, um einen aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstrom vorzusehen, der eine Solltemperatur aufweist; Regenerieren des Partikelfilters durch Leiten des aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstroms durch den Partikelfilter, wobei die Temperatur des durch den Partikelfilter tretenden Abgasstroms und der gewählte Zeitraum ausreichend sind, um den Partikelfilter zu regenerieren; Desulfatieren des Mager-NOx-Filters durch Leiten des aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstroms durch den Mager-NOx-Filter, wobei die Temperatur des durch den Mager-NOx-Filter tretenden Abgasstroms und der ausgewählte Zeitraum ausreichend sind, um den Mager-NOx-Filter zu desulfatieren; und Desulfatieren oder Regenerieren des Reduktionskatalysators durch Leiten des aus dem Oxidationskatalysator austretenden Abgasstroms durch den Reduktionskatalysator, wobei die Temperatur des durch den Reduktionskatalysator tretenden Abgasstroms und der ausgewählte Zeitraum ausreichend sind, um den Reduktionskatalysator zu desulfatieren oder zu regenerieren.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist in den Druckschriften JP 2004 - 251 627 A , JP 2003-314 248 A und JP 2000-282 942 A offenbart.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Technologie des Standes der Technik wird ein PM-Sensor vom elektrischen Widerstandstyp verwendet, um eine Fehlerdiagnose des Partikelfilters durchzuführen. Bei dem PM-Sensor des elektrischen Widerstandstyps kann jedoch eine Nullpunkt-Ausgabe oder die Ausgabeempfindlichkeit abhängig von einer individuellen Differenz, einer Installationsumgebung und dergleichen des Sensors variieren. Somit tritt bei der Technologie des Standes der Technik das Problem einer schlechter werdenden Erfassungsgenauigkeit aufgrund einer Kennwertveränderung des PM-Sensors und von Schwierigkeiten bei einer stabilen Fehlerdiagnose im Partikelfilter auf.
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, wobei es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Controller einer Verbrennungsmaschine zu schaffen, welcher Kennwertveränderungen des PM-Sensors geeignet korrigieren, die Erfassungsgenauigkeit erhöhen und die Zuverlässigkeit des Sensors verbessern kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand des sich daran anschließenden abhängigen Anspruchs.
Gemäß einem ersten Aspekt ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist, einen PM-Sensor mit einem Erfassungsabschnitt zum Aufnehmen von Partikeln in einem Abgas und Ausgeben eines Erfassungssignals gemäß dem aufgenommenen Betrag und eine Heizung zum Erhitzen des Erfassungsabschnitts; ein PM-Verbrennungsmittel zum Verbrennen und Entfernen der Partikel durch elektrische Leitfähigkeit bzw. Bestromung der Heizung, falls ein vorbestimmter Betrag an Partikeln durch den Erfassungsabschnitt des PM-Sensors aufgenommen wird; und ein Nullpunkt-Korrekturmittel zum Erhalten eines Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt ausgegeben wird, als eine Nullpunkt-Ausgabe des PM-Sensors, wenn eine vorbestimmte Zeit, die für eine Verbrennung der Partikel erforderlich ist, vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung durch das PM-Verbrennungsmittel gestartet wurde, und zum Korrigieren des Erfassungssignals zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis der Nullpunkt-Ausgabe.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Nullpunkt-Korrekturmittel konfiguriert, das Erfassungssignal zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis einer Differenz zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die erhalten wird, wenn eine Bestromung der Heizung eingeschaltet wird, und einem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, der im Voraus gespeichert wird, zu korrigieren.
Gemäß einem dritten Aspekt ist die Erfindung mit einem Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungsmittel zum Bestimmen vorgesehen, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt, falls die Nullpunkt-Ausgabe, die durch das Nullpunkt-Korrekturmittel erhalten wird, außerhalb eines vorbestimmten Nullpunkt-Zulassungsbereichs liegt.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist der PM-Sensor ein Sensor vom elektrischen Widerstandstyp, der das Erfassungssignal gemäß dem Widerstandswert ausgibt, wenn sich der Widerstandswert zwischen einem Paar von Elektroden gemäß einem Betrag bzw. einer Menge von Partikeln, die zwischen den Elektroden, die den Erfassungsabschnitt bilden, aufgenommen werden, verändert; und ein Fehlerverursachungsannahmemittel ist vorgesehen, um eine Ursache für einen Fehler auf Basis eines Größenverhältnisses zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die durch das Nullpunkt-Ausgabemittel erhalten wird, und einem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, die im Voraus gespeichert wird, anzunehmen, falls durch das Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungsmittel bestimmt wird, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Empfindlichkeits-Korrekturmittel vorgesehen, das zum Messen eines Parameters entsprechend der Leistung, die zur Heizung zugeführt wird, während sich das Erfassungssignal von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert, der sich von dem Signalwert in einem Zustand, in welchem die Bestromung der Heizung durch das PM-Verbrennungsmittel eingeschaltet wird, unterscheidet, verändert, und zum Korrigieren einer Ausgabeempfindlichkeit des Erfassungssignals bezüglich des aufgenommenen Betrags an Partikeln auf Basis des Parameters, vorgesehen ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Empfindlichkeits-Korrekturmittel vorgesehen, das konfiguriert ist, ein Erfassungssignal nach einer Empfindlichkeitskorrektur durch Berechnen eines Empfindlichkeitskoeffizienten, dessen Wert ansteigt, wenn der Parameter größer wird, und durch Multiplizieren des Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt vor der Empfindlichkeitskorrektur ausgegeben wird, mit dem Empfindlichkeitskoeffizienten, zu berechnen, und ein Controller für eine Verbrennungsmaschine weist ein Empfindlichkeitsabnormalitäts-Bestimmungsmittel zum Bestimmen auf, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt, falls sich der Empfindlichkeitskoeffizient außerhalb eines vorbestimmten Empfindlichkeits-Zulassungsbereichs befindet.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Nullpunkt-Ausgabe einschließlich der Veränderung bezüglich des Sensors, unter Verwendung des Zeitpunkts der Entfernung der PM des Erfassungsabschnitts durch das Verbrennungsmittel, selbst in einem Zustand, in welchem sich der PM-Sensor in einem gewöhnlichen Betrieb befindet, einfach erhalten werden. Darüber hinaus kann, da die Nullpunkt-Ausgabe erhalten wird, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, nachdem eine Bestromung der Heizung eingeschaltet und das Entfernen der PM abgeschlossen wurde, selbst in einem Zustand, in welchem im Abgas zum Beispiel eine große Menge der PM vorliegt, die Nullpunkt-Ausgabe genau erhalten werden, während die Adhäsion von neuen PM am Erfassungsabschnitt verhindert wird. Somit kann die Nullpunkt-Korrektur des PM Sensors einfach auf Basis der erhaltenen Nullpunkt-Ausgabe gemacht werden, und eine Erfassungsgenauigkeit des Sensors kann verbessert werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Nullpunkt-Korrekturmittel das Erfassungssignal zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis einer Differenz zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die während der Bestromung der Heizung erhalten wird, und dem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, der im Voraus gespeichert wird, korrigieren.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann das Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungsmittel bestimmen, ob sich die Nullpunkt-Ausgabenveränderung in einem normalen Bereich befindet, und zwar unter Verwendung der Nullpunkt-Korrektur des PM-Sensors durch das Nullpunkt-Korrekturmittel. Als Ergebnis kann ein Fehler des PM-Sensors, wie der, dass die Nullpunkt-Ausgabe stark verändert bzw. versetzt ist, einfach erfasst werden, ohne eine spezielle Fehlerdiagnoseschaltung und dergleichen vorzusehen. Wenn ein Fehler erfasst ist, kann er mittels einer Steuerung, eines Alarms und dergleichen schnell behandelt werden.
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann das Fehlerverursachungsannahmemittel eine Ursache eines Fehlers auf Basis eines Größenverhältnisses zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die durch das Nullpunkt-Korrekturmittel erhalten wird, und dem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, der im Voraus gespeichert wird, annehmen. Als Ergebnis kann gemäß der Ursache des Fehlers eine geeignete Maßnahme unternommen werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung kann selbst in einem Zustand, in welchem der PM-Sensor wie gewöhnlich in Betrieb ist, eine Empfindlichkeitskorrektur des Sensors unter Verwendung eines Zeitpunkts einer Verbrennung der PM des Erfassungsabschnitts durch das PM-Verbrennungsmittel gemacht werden. Als Ergebnis können eine Veränderung im Nullpunkt und der Empfindlichkeit des PM-Sensors entsprechend korrigiert werden, und eine Erfassungsgenauigkeit des Sensors kann zuverlässig verbessert werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung kann bestimmt werden, ob sich die Ausgabeempfindlichkeitsveränderung in einem normalen Bereich befindet, und zwar unter Verwendung der Empfindlichkeitskorrektur des PM-Sensors durch das Empfindlichkeits-Korrekturmittel. Als Ergebnis kann ein Fehler des PM-Sensors, wie der, dass eine Ausgabeempfindlichkeit stark versetzt ist, einfach erfasst werden, ohne eine spezielle Fehlerdiagnoseschaltung und dergleichen vorzusehen. Wenn ein Fehler erfasst wird, kann er mittels einer Steuerung, eines Alarms und dergleichen schnell behandelt werden.
Figurenliste

[1] 1 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm zum Erläutern einer Systemkonfiguration der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration eines PM-Sensors schematisch darstellt.
[3] 3 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Erfassungsschaltung einschließlich des PM-Sensors darstellt.
[4] 4 zeigt ein Kennliniendiagramm, das Ausgabekennlinien des PM-Sensors darstellt.
[5] 5 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das Zusammenhänge der Nullpunkt-Korrektursteuerung darstellt.
[6] 6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine ECU ausgeführt wird.
[7] 7 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Nullpunkt-Zulassungsbereichs in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[8] 8 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch die ECU in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
[9] 9 zeigt ein Flussdiagramm, dass den Fehlerverursachungsannahme-prozessablauf in 8 darstellt.
[10] 10 zeigt ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern von Zusammenhängen einer Empfindlichkeits-Korrektursteuerung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[11] 11 zeigt ein Kennliniendiagramm zum Berechnen eines Empfindlichkeitskoeffizienten des Sensors auf Basis eines Zuführleistungsintegrationsbetrags einer Heizung.
[12] 12 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch eine ECU in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
[13] 13 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Empfindlichkeits-Zulassungsbereichs in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[14] 14 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das Zusammenhänge der Heizungsausgabeunterdrückungssteuerung darstellt.
[15] 15 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch die ECU in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
[Konfiguration der ersten Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend mit Bezug auf die 1 und 6 beschrieben. 1 zeigt ein GesamtKonfigurationsdiagramm zum Erläutern einer Systemkonfiguration der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein System dieser Ausführungsform ist mit einer Maschine 10 als Verbrennungsmaschine und einem Partikelfilter 14 zum Aufnehmen von PM in einem Abgas, das in einer Abgaspassage 12 der Maschine 10 vorliegt, vorgesehen. Der Partikelfilter 14 besteht zum Beispiel aus einem bekannten Filter mit einem DPF (Diesel-Partikelfilter) und dergleichen. Darüber hinaus ist in der Abgaspassage 12 ein PM-Sensor 16 vom elektrischen Widerstandstyp vorgesehen, der einen PM-Betrag im Abgas stromabwärts des Partikelfilters 14 erfasst. Der PM-Sensor 16 ist mit einer ECU (elektronische Steuereinheit) 18 verbunden, die einen Betriebszustand der Maschine 10 steuert. Die ECU 18 besteht aus einer arithmetischen Prozessoreinheit, die mit einer Speicherschaltung, beispielsweise einschließlich einem ROM, einem RAM, einem nichtflüchtigen Speicher und dergleichen vorgesehen ist, und einem Eingang-/Ausgang-Anschluss, und ist mit verschiedenen Sensortypen und einem Aktor, der an der Maschine 10 montiert ist, verbunden.
Anschließend wird der PM-Sensor 16 mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Zunächst zeigt 2 ein Konfigurationsdiagramm, das die Konfiguration des PM-Sensors schematisch darstellt. Der PM-Sensor 16 ist mit einem Isolationsmaterial 20, Elektroden 22 und 22 und einer Heizung 26 vorgesehen. Die Elektroden 22 und 22 bestehen aus einem metallischen Material und weisen beispielsweise jeweils eine geriffelte bzw. gezackte Form auf, und sind auf der vorderen Oberflächenseite des Isolationsmaterials 20 vorgesehen. Darüber hinaus sind die Elektroden 22 derart angeordnet, dass sie miteinander in Eingriff stehen und zueinander mit einer Lücke 24 mit einer vorbestimmten Abmessung gegenüber liegen. Diese Elektroden 22 sind mit einem Eingangsanschluss der ECU 18 verbunden und bilden einen Erfassungsabschnitt zum Ausgeben eines Erfassungssignals gemäß eines Aufnahmebetrags der PM, die zwischen den Elektroden 22 aufgenommen werden.
Die Heizung 26 besteht aus einem Hitze erzeugenden Widerstandskörper, wie beispielsweise Metall, Keramiken und dergleichen und ist zum Beispiel auf der hinteren Oberflächenseite des Isolationsmaterials 20 an einer Position angeordnet, an der sie jede der Elektroden 22 abdeckt. Die Heizung 26 wird mittels elektrischer Leitfähigkeit bzw. Bestromung von der ECU 18 betrieben und ist konfiguriert, jede der Elektroden 22 und die Lücke 24 zu erhitzen. Die ECU 18 weist eine Funktion zum Berechnen einer Zuführleistung auf Basis einer Spannung und eines Stroms, die an der Heizung 26 angelegt werden, und zum Berechnen eines Zuführleistungs-Integrationsbetrages zur Heizung durch vorübergehendes Integrieren bzw. Berücksichtigen des berechneten Wertes, auf.
Ferner ist der PM-Sensor 16 mit einer Erfassungsschaltung verbunden, die in der ECU 18 ausgebildet ist. 3 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration der Erfassungsschaltung darstellt, die den PM-Sensor enthält. Wie in diesem Diagramm dargestellt, sind jede der Elektroden 22 (Widerstandswert: Rpm) des PM-Sensors 16 und ein Widerstand 30 mit festem Widerstandswert (Widerstandswert: Rs), wie beispielsweise ein Shunt-Widerstand, in Serie mit einer DC-Spannungsquelle 28 der Erfassungsschaltung verbunden. Gemäß dieser Schaltungskonfiguration ist die ECU 18 konfiguriert, da sich eine Potenzialdifferenz V_s zwischen den beiden Endseiten des Widerstands mit festem Widerstandswert 30 gemäß dem Widerstandswert Rpm zwischen den Elektroden 22 verändert, diese Potenzialdifferenz V_s als Erfassungssignal (Sensorausgabe), das vom PM-Sensor 16 ausgegeben wird, zu lesen.
Das System dieser Ausführungsform weist die vorstehende Konfiguration auf, und anschließend wird ihre Grundfunktion beschrieben. Zuerst ist in 4 ein Kennfelddiagramm gezeigt, das Ausgabecharakteristika bzw. -kennlinien des PM-Sensors darstellt, wobei eine durchgehende Linie in der Figur eine Referenz-Ausgabekennlinie darstellt, die beim Herstellen des Sensors oder dergleichen im Voraus eingestellt wird. Die Ausgabekennlinie, die in dieser Figur dargestellt ist, stellt eine tatsächliche Ausgabecharakteristik bzw. -kennlinie des PM-Sensors schematisch dar. Wie durch die durchgehende Linie in 4 dargestellt, ist in einem Ursprungszustand, in welchem keine PM zwischen den Elektroden 22 des Sensors aufgenommen werden, ein Widerstandswert Rpm zwischen den Elektroden 22, die durch die Lücke 24 isoliert sind, ausreichend groß, und eine Sensorausgabe V_s wird auf einem vorbestimmten Spannungswert V0 gehalten. Bei der folgenden Erläuterung wird davon ausgegangen, dass dieser Spannungswert V0 einem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe entspricht. Der Nullpunkt-Ausgabereferenzwert V0 wird als ein Nenn-Spannungswert (zum Beispiel 0 Volt) beim Herstellen des Sensors oder dergleichen bestimmt und wird im Voraus in der ECU 18 gespeichert.
Andererseits, falls im Abgas zwischen den Elektroden 22 jedoch PM aufgenommen werden, wird die Elektrizität bzw. der Strom zwischen den Elektroden 22 durch die PM mit der Leitfähigkeit eingeschaltet bzw. hergestellt, weshalb der Widerstandswert Rpm, wenn der PM-Aufnahmebetrag ansteigt, zwischen den Elektroden 22 niedriger wird. Somit kann gesagt werden, dass, umso höher der PM-Aufnahmebetrag (das heißt, der PM-Betrag im Abgas) ist, desto höher ist bzw. stärker steigt die Sensorausgabe an, und eine Ausgabekennlinie, wie beispielsweise in 4 dargestellt, wird erhalten. Während einer Dauer von dem Zeitpunkt, wenn der PM-Aufnahmebetrag vom Ursprungszustand graduell ansteigt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Elektroden 22 gestartet wird, bleibt der Wert in einer Intensivzone, in welcher sich die Sensorausgabe selbst dann nicht verändert, wenn der Aufnahmebetrag ansteigt.
Darüber hinaus tritt, falls eine große Menge an PM zwischen den Elektroden 22 aufgenommen wird, die Sensorausgabe in einen gesättigten Zustand ein, und die PM-Verbrennungssteuerung wird derart ausgeführt, dass zwischen den Elektroden 22 PM entfernt wird. Bei der PM-Verbrennungssteuerung werden die PM zwischen den Elektroden 22 erhitzt und durch eine elektrische Leitfähigkeit bzw. Bestromung der Heizung 26 verbrannt, und der PM-Sensor wird in seinen Ursprungszustand zurückgeführt. Die PM-Verbrennungssteuerung wird beispielsweise gestartet, wenn die Sensorausgabe größer als ein oberer Grenzewert der Ausgabe entsprechend dem Sättigungszustand wird und gestoppt, wenn eine vorbestimmte Zeit, die zum Entfernen der PM erforderlich ist, vergangen ist, oder die Sensorausgabe in der Nähe der Nullpunkt-Ausgabe gesättigt ist.
Die ECU 18 führt hingegen die Filterfehler-Bestimmungssteuerung aus, die einen Fehler des Partikelfilters 14 auf Basis der Ausgabe vom PM-Sensor 16 diagnostiziert. Bei einem Fehler des Partikelfilters 14 verringert sich seine PM-Aufnahmekapazität, und der PM-Betrag, der stromabwärts des Filters fließt, erhöht sich, weshalb ein Erfassungssignal des PM-Sensors 16 groß wird. Somit wird bei der Filterfehler-Bestimmungssteuerung, falls die Sensorausgabe zum Beispiel größer als ein vorbestimmter Fehler-Bestimmungswert wird (Sensorausgabe, wenn der Filter normal ist), diagnostiziert, dass der Partikelfilter 14 einen Fehler enthielt bzw. nicht mehr fehlerfrei funktioniert.
[Merkmale dieser Ausführungsform]
Im PM-Sensor 16 des elektrischen Widerstandstyps kann, wie durch eine strichdoppelpunktierte Linie in 4 gezeigt, einfach eine Nullpunkt-Ausgabeveränderung (1) oder die Ausgabe-Empfindlichkeitsveränderung (2) bezüglich der Referenz-Ausgabekennlinie auftreten. Die Veränderung der Nullpunkt-Ausgabe V0 wird in verschiedenen Fällen durch eine Veränderung der Erfassungsschaltung oder dergleichen verursacht. Die Veränderung der Ausgabe-Empfindlichkeit (Veränderungsrate der Sensor-Ausgabe zur Veränderung des PM-Betrags) wird durch eine Veränderung der Montageposition oder -richtung des PM-Sensors 16 in der Abgaspassage 12 oder eine Veränderung der elektrischen Feldintensitäts-Verteilung zwischen den Elektroden 22 in verschiedenen Fällen verursacht. Wie vorstehend beschrieben, ist es in einem Zustand, in welchem Veränderungen der Sensorcharakteristika bzw. -kennlinien vorliegen, schwierig, eine genaue Diagnose eines Fehlers im Partikelfilter 14 zu gewährleisten. Somit wird die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung in dieser Ausführungsform, wie anschließend beschrieben, ausgeführt.
(Nullpunkt- Korrektursteuerung)
Bei dieser Steuerung wir eine Veränderung in der Nullpunkt-Ausgabe V0 unter Verwendung der PM-Verbrennungssteuerung korrigiert. Genauer gesagt wird bei der Nullpunkt-Steuerung zuerst eine Bestromung der Heizung 26 durch die PM-Verbrennungssteuerung gestartet und anschließend wird der Ablauf einer vorbestimmten Bestromungszeit, die für eine vollständige Verbrennung der PM zwischen den Elektroden 22 erforderlich ist, abgewartet. Sobald diese Bestromungszeit vorüber ist, befindet sich der PM-Sensor 16 wieder im Ursprungszustand, bei welchem keine PM mehr zwischen den Elektroden 22 vorliegen. Somit wird bei der Nullpunkt-Korrektursteuerung, wenn die vorstehend beschriebene Bestromungszeit vergangen ist, ein Erfassungssignal (Sensorausgabe V_s), das von der Elektrode 22 ausgegeben wurde, als eine Nullpunkt-Ausgabe V_e des PM-Sensors 16 erhalten, während die elektrische Leitfähigkeit bzw. Bestromung zur Heizung 26 fortgeführt wird, und diese Nullpunkt-Ausgabe V_e wird in einem nichtflüchtigen Speicher und dergleichen als ein gelernter Wert einer Veränderung gespeichert. 5 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das Zusammenhänge der Nullpunkt-Korrektursteuerung in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 5 dargestellt, entspricht eine Differenz ΔV (=V_e-V0) zwischen dem gelernten Wert V_e der Nullpunkt-Ausgabe und dem vorstehend beschriebenen Referenzwert V0 der Veränderung der Nullpunkt-Ausgabe.
Anschließend wird, falls eine Ausgabe des PM-Sensors 16 bei der vorstehend beschriebenen Filterfehler-Bestimmungssteuerung und dergleichen verwendet wird, eine Sensorausgabe auf Basis des gelernten Ergebnisses korrigiert. Genauer gesagt wird die Sensorausgabe Vaus durch die folgenden Formeln (1) und (2) auf Basis der Sensorausgabe V_s bei einem beliebigen Zeitpunkt, dem Referenzwert V0 der Nullpunkt-Ausgabe und dem gelernten Wert V_e der Nullpunkt-Ausgabe berechnet. Anschließend wird die Filterfehler-Bestimmungssteuerung wird auf Basis dieser Sensorausgabe V_aus ausgeführt. $Δ V = V_{e} - V 0$
$V_{aus} = {V_{s} - Δ V} * K$
Gemäß der vorstehenden Steuerung kann die Nullpunkt-Ausgabe einschließlich der Veränderung bezüglich des Sensors selbst in einem Zustand, in welchem der PM-Sensor 16 wie gewöhnlich betrieben wird, einfach unter Verwendung eines Entfernungszeitpunkts der PM zwischen den Elektroden 22 mittels der PM-Verbrennungssteuerung erhalten werden. Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform die Nullpunkt-Ausgabe V_e unverzüglich dann erhalten (oder bevorzugt in einem Zustand, in welchem die Bestromung der Heizung 26 eingeschaltet ist, selbst nachdem die PM vollständig entfernt worden sind), wenn die vorbestimmte Bestromungszeit vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung 26 eingeschaltet wird und das Entfernen der PM abgeschlossen ist. Somit kann, selbst wenn eine große Menge der PM im Abgas vorliegt, zum Beispiel die Nullpunkt-Ausgabe V_e genau erhalten werden, während eine Adhäsion neuer PM zwischen den Elektroden 22 verhindert wird.
Die Sensorausgabe Vs bei einem beliebigen Zeitpunkt kann geeignet basierend auf der erhaltenen Nullpunkt-Ausgabe V_e und dem Referenzwert V0 der Nullpunkt-Ausgabe, die im Voraus gespeichert wird, korrigiert werden, und ein Einfluss der Veränderung der Nullpunkt-Ausgabe auf die Sensorausgabe kann zuverlässig entfernt bzw. behoben werden. Daher kann gemäß dieser Ausführungsform die Nullpunkt-Korrektur des PM-Sensors 16 unter Verwendung der vorliegenden PM-Verbrennungssteuerung einfach ausgeführt werden. Die Erfassungsgenauigkeit des PM-Sensors 16 kann verbessert werden, die Filterfehler-Bestimmungssteuerung und dergleichen kann genau ausgeführt werden und die Zuverlässigkeit der gesamten Systems kann verbessert werden.
[Spezifischer Prozessablauf zum Realisieren der ersten Ausführungsform]
Anschließend wird ein spezifischer Prozessablauf zum Realisieren der vorstehend beschriebenen Steuerung bezüglich 6 beschrieben. 6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch die ECU in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Bei einer Routine, die in diesem Flussdiagramm dargestellt ist, wird angenommen, dass sie während eines Betriebs der Maschine wiederholt ausgeführt wird. Bei der Routine, die in 6 dargestellt ist, wird bei Schritt 100 zuerst bestimmt, ob die Maschine gestartet wurde und ob der PM-Sensor 16 normal ist (keine Abnormalität in der Sensorausgabe oder eine Verbindungstrennung in der Heizung).
Anschließend wird bei Schritt 102 bestimmt, ob ein Ausführungstiming bzw. - zeitpunkt der PM-Verbrennungssteuerung beendet ist oder nicht. Genauer gesagt wird bestimmt, ob die Sensorausgabe beispielsweise einen vorbestimmten oberen Grenzwert gemäß eines Sättigungszustands überschritten hat. Falls die Bestimmung positiv ist, wir bei Schritt 104 die Bestromung der Heizung eingeschaltet. Darüber hinaus, falls die Bestimmung bei Schritt 102 negativ ist, schreitet die Routine zu Schritt 114 voran, welcher später beschrieben wird. Anschließend wird bei Schritt 106 bestimmt, ob der Endzeitpunkt der PM-Verbrennungssteuerung erreicht wurde (ob die vorbestimmte Bestromungszeit vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung 26 gestartet wurde), und die Bestromung wird fortgeführt, bis diese Bestimmung positiv ist. Falls die vorbestimmte Bestromungszeit vergangen ist, wird bei Schritt 108 die Sensorausgabe gelesen und der Lesewert bzw. gelesene Wert wird als der gelernte Wert Ve der Nullpunkt-Ausgabe gespeichert, während der Zustand der Bestromung der Heizung 26 gehalten wird. Danach wird bei Schritt 110 die Bestromung der Heizung 26 gestoppt.
Anschließend wird bei Schritt 112 bestimmt, ob die vorbestimmte Zeit vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung 26 gestoppt wurde, und eine Erfüllung der Bestimmung wird abgewartet. Schritt 112 dient dem Zwecke des Abwartens, bis die Temperatur des PM-Sensors 16 ausreichend niedrig ist und die PM-Aufnahmeeffizienz angestiegen ist, ohne die Sensorausgabe zu verwenden. Falls die Bestimmung bei Schritt 112 positiv ist, wird bei Schritt 114 die Verwendung des PM-Sensors 16 gestartet. Das heißt, bei Schritt 114 wird die Sensorausgabe gelesen und der Nullpunkt und die Empfindlichkeitskorrektur werden für diesen Wert unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Formeln (1) und (2) ausgeführt. Anschließend werden die Filterfehler-Bestimmungssteuerung und dergleichen unter Verwendung der korrigierten Sensorausgabe V_aus nach der Empfindlichkeitskorrektur ausgeführt.
Bei der ersten Ausführungsform stehen die Schritte 102, 104, 106 und 110 in 6 für ein spezifisches Beispiel des PM-Verbrennungsmittels in Anspruch 1, und die Schritte 108 und 114 stehen für ein spezifisches Beispiel des Nullpunkt-Korrekturmittels in den Ansprüchen 1 und 2.
Zweite Ausführungsform
Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 7 bis 9 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich zur Konfiguration und Steuerung der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungssteuerung ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform sind für Elemente, die gleich denen der ersten Ausführungsform sind, gleiche Bezugszeichen vorgesehen, wobei auf redundante Erläuterungen verzichtet wird.
[Merkmale der zweiten Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform wird die Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungssteuerung unter Verwendung der Nullpunkt-Ausgabe V_e, die durch die Nullpunkt-Korrektursteuerung erhalten wird, ausgeführt. Bei dieser Steuerung wird bestimmt, dass der PM-Sensor 16 einen Fehler enthielt bzw. nicht mehr fehlerfrei funktioniert, falls sich die Nullpunkt-Ausgabe V_e aus einem vorbestimmten Bereich entfernt (hiernach als Nullpunkt-Zulassungsbereich bezeichnet), und der Nullpunkt-Zulassungsbereich wird im Voraus basierend auf einer Herstellungsspezifikation des Sensors oder der Erfassungsschaltung und dergleichen eingestellt. 7 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel des Nullpunkt-Zulassungsbereichs in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in dieser Figur dargestellt, weist der Nullpunkt-Zulassungsbereich den vorbestimmten oberen Grenzwert Vzmax und den unteren Grenzwert auf, und der untere Grenzwert wird zum Beispiel auf einen Wert gleich dem vorstehend beschriebenen Referenzwert V0 eingestellt. Falls die Nullpunkt-Ausgabe V_e größer als der obere Grenzwert Vzmax ist (V_e>Vzmax), und falls die Nullpunkt-Ausgabe V_e kleiner als der Referenzwert V0 (V_e<V0) ist, wird berücksichtigt, dass die Sensorfunktion aufgrund der Ursache, welche später beschrieben wird, älter bzw. abgenutzt wird, und es wird bestimmt, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt.
Darüber hinaus wird bei der Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungssteuerung, falls bestimmt wird, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt, eine Ursache eines Fehlers (Typs) auf Basis einer Größe einer Differenz zwischen der Nullpunkt-Ausgabe V_e und dem Referenzwert V0 angenommen. Genauer gesagt tritt zuerst, falls die Nullpunkt-Ausgabe V_e größer als der obere Grenzwert Vzmax ist (d.h., falls die Nullpunkt-Ausgabe V_e außerhalb des Nullpunkt-Zulassungsbereichs und größer als der Referenzwert V0 ist), selbst wenn die PM-Verbrennungssteuerung ausgeführt wird, ein Phänomen auf, bei welchem der Widerstandswert zwischen den Elektroden 22 nicht ausreichend verringert wurde. In diesem Fall wird angenommen, dass die PM-Entfernungskapazität, zum Beispiel aufgrund eines Fehlers der Heizung 26, einer Bindung bzw. Festsetzung der PM, oder eines Fehlers, wie der eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden, der durch Fremdsubstanzen oder dergleichen verursacht wird, schlechter wird. Falls hingegen die Nullpunkt-Ausgabe V_e kleiner als der Referenzwert V0 ist, da der Widerstandswert zwischen den Elektroden 22 seit dem Start einer Verwendung des PM-Sensors angestiegen ist, wird angenommen, dass die Elektroden 22 verbraucht wurden, während der Sensor verwendet wird, und ein Fehler wie ein Phänomen, bei welchem sich ein Elektrodenabstand vergrößert (Elektrodenkoagulation), oder dergleichen, aufgetreten ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Steuerung kann, unter Verwendung der Nullpunkt-Korrektursteuerung, bestimmt werden, ob sich die Veränderung der Nullpunkt-Ausgabe V_e in einem normalen Bereich befindet oder nicht. Als Ergebnis kann ein Fehler des PM-Sensors 16, wie zum Beispiel der, dass die Nullpunkt-Ausgabe stark verändert ist, einfach entdeckt werden, ohne eine spezielle Fehlerdiagnoseschaltung oder dergleichen vorzusehen, und wenn ein Fehler erfasst ist, kann er mittels der Steuerung, eines Alarms und dergleichen schnell behandelt werden. Darüber hinaus kann, gemäß dieser Ausführungsform, eine Ursache eines Fehlers auf Basis der Größe einer Differenz zwischen der Nullpunkt-Ausgabe und dem Referenzwert angenommen werden und, gemäß der Ursache des Fehlers, kann eine geeignete Gegenmaßnahme ergriffen werden.
[Spezifischer Prozessablauf zum Realisieren der vierten Ausführungsform]
Anschließend wird ein spezifischer Prozessablauf zum Realisieren der vorstehend beschriebenen Steuerung mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben. Zuerst zeigt 8 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch die ECU in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Bei einer Steuerroutine, die in diesem Flussdiagramm dargestellt ist, wird angenommen, dass sie während eines Betriebs der Maschine wiederholt ausgeführt wird. Bei der in 8 dargestellten Routine wird zuerst, bei den Schritten 200 bis 208, ein Prozessablauf ähnlich dem der Schritte 100 bis 108 in der ersten Ausführungsform (6) ausgeführt.
Anschließend wird bei Schritt 210 bestimmt, ob die Sensorausgabe V_e im Nullpunkt-Zulassungsbereich liegt oder nicht (d.h., ob die Sensorausgabe V_e nicht größer als der obere Grenzwert Vzmax und nicht kleiner als der Referenzwert V0 ist oder nicht). Falls die Bestimmung positiv ist, wird bestimmt, dass der PM-Sensor 16 normal ist, und bei Schritt 212 wird die Bestromung der Heizung 26 gestoppt. Anschließend wird bei den Schritten 214 und 216 ein Prozessablauf ausgeführt, der dem der Schritte 112 bis 114 in der ersten Ausführungsform ähnlich ist.
Falls bei Schritt 210 hingegen bestimmt wird, dass die Sensorausgabe V_e außerhalb des Nullpunkt-Zulassungsbereichs liegt (d.h., die Sensorausgabe V_e entweder größer als der obere Grenzwert Vzmax oder kleiner als der Referenzwert V0 ist), wird bei Schritt 218 bestimmt, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt. Anschließend wird bei Schritt 220 die Fehlerverursachungsannahme-Prozessverarbeitung, welche später beschrieben wird, ausgeführt, und bei Schritt 222 wird die Bestromung der Heizung 26 gestoppt.
Nachfolgend wird der Fehlerverursachungsannahme-Prozessablauf mit Bezug auf 9 beschrieben. 9 zeigt ein Flussdiagramm, das die Fehlerverursachungsannahme-Prozessverarbeitung in 8 darstellt. Bei der Fehlerverursachungsannahme-Prozessverarbeitung wird zuerst bei Schritt 300 bestimmt, ob die Sensorausgabe V_e größer als der obere Grenzwert Vzmax ist oder nicht. Falls diese Bestimmung positiv ist, wird bei Schritt 302 angenommen, dass der Fehler des PM-Sensors 16 aufgrund der Alterung der Entfernungskapazität oder eines Fehlers, wie der eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden 22 und dergleichen, aufgetreten ist. Falls die Bestimmung bei Schritt 300 hingegen negativ ist, wird bei Schritt 504 bestimmt, ob die Sensorausgabe V_e kleiner als der Referenzwert V0 ist oder nicht. Falls diese Bestimmung positiv ist, wird bestimmt, dass der Fehler durch die vorstehend beschriebene Elektrodenkoagulation oder dergleichen verursacht wurde. Darüber hinaus wird, falls die Bestimmung bei Schritt 304 negativ ist, bei Schritt 308 angenommen, dass der Fehler durch andere Gründe verursacht wurde.
Bei der vorstehen beschriebenen vierten Ausführungsform stellen die Schritte 202, 204, 206, 212 und 222 in 8 ein spezifisches Beispiel des PM-Verbrennungsmittels in Anspruch 1 dar, und die Schritte 208 und 216 stellen ein spezifisches Beispiel des Nullpunkt-Korrekturmittels in den Ansprüchen 1 und 2 dar. Darüber hinaus stellen die Schritte 210 und 218 ein spezifisches Beispiel des Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungsmittels in Anspruch 3 dar und die Schritte 300 bis 308 in 9 stellen ein spezifisches Beispiel des Fehlerverursachungsannahmemittels in Anspruch 4 dar.
Weiterhin wird gemäß der zweiten Ausführungsform der untere Grenzwert des Nullpunkt-Zulassungsbereichs auf einen Wert gleich dem Referenzwert V0 der Nullpunkt-Ausgabe eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der untere Grenzwert des Nullpunkt-Zulassungsbereichs kann auf einen beliebigen Wert eingestellt werden, der sich von dem vorstehend beschriebenen Referenzwert V0 unterscheidet.
Dritte Ausführungsform
Anschließend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 10 bis 12 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird, zusätzlich zur Konfiguration und Steuerung der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, die Nullpunkt-Korrektursteuerung ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform sind Elemente, die gleich denen der ersten Ausführungsform sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei auf eine redundante Erläuterung verzichtet wird.
[Merkmale der dritten Ausführungsform]
Bei dieser Steuerung wird die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung zum Korrigieren einer Veränderung in der Sensor-Ausgabeempfindlichkeit unter Verwendung der PM-Verbrennungssteuerung ausgeführt. 10 zeigt ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern von Zusammenhängen der Empfindlichkeits-Korrektursteuerung in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Figur dargestellt, steigen der PM-Aufnahmebetrag sowie die Sensorausgabe über die Zeit an, während der PM-Sensor betrieben wird. Wenn die Sensorausgabe einen vorbestimmten oberen Grenzwert Vh der Ausgabe entsprechend dem gesättigten Zustand erreicht, wird die PM-Verbrennungssteuerung ausgeführt, und eine elektrische Leitfähigkeit bzw. Bestromung der Heizung 26 wird gestartet. In diesem Zustand fällt die Sensorausgabe graduell in Richtung der Nullpunkt-Ausgabe ab, da die PM zwischen den Elektroden 22 verbrannt und graduell entfernt werden.
Hierbei fällt die Sensorausgabe in einem PM-Sensor mit einer hohen Sensor-Ausgabeempfindlichkeit (eine Veränderungsrate der Sensorausgabe bezüglich der Veränderung des Betrags der aufgenommenen PM) relativ schnell ab, wenn die Bestromung der Heizung (Entfernung der PM) voranschreitet, wie durch eine durchgehende Linie in 10 dargestellt. Bei einem Sensor mit einer niedrigen Ausgabeempfindlichkeit fällt die Sensorausgabe hingegen nur leicht ab, selbst wenn der Strom zur Heizung unter denselben Bedingungen wie bei dem Sensor mit der hohen Ausgabeempfindlichkeit eingeschaltet wird, wie durch eine gepunktete Linie in 10 dargestellt. Das heißt, ein Zuführ-Leistungsbetrag der Heizung, der zum Verändern der Sensorausgabe um einen bestimmten Betrag erforderlich ist, tendiert dazu, stärker anzusteigen, falls die Sensor-Ausgabeempfindlichkeit niedriger ist bzw. wird. Bei der Empfindlichkeits-Korrektursteuerung wird eine Veränderung der Ausgabeempfindlichkeit unter Verwendung bzw. Berücksichtigung dieser Tendenz korrigiert.
Genauer gesagt, wird bei der Empfindlichkeits-Korrektursteuerung zuerst, in einem Zustand, in welchem der Strom zur Heizung 26 durch die PM-Verbrennungssteuerung eingeschaltet wird, eine Dauer T erfasst, während welcher sich die Sensorausgabe von einem ersten Signalwert V1 auf einen zweiten Signalwert V2 (V1>V2) verändert. Eine Differenz zwischen den Signalwerten V1 und V2 ist bevorzugt so groß wie möglich eingestellt, um eine Veränderungs-Korrekturgenauigkeit zu verbessern. Anschließend wird ein Zuführleistungs-Integrationsbetrag W gemessen, welcher eine Gesamtsumme einer Leistung ist, die zur Heizung 26 in der Dauer T zugeführt wird, und ein Empfindlichkeitskoeffizient K, welcher ein Korrekturkoeffizient der Ausgabeempfindlichkeit ist, wird auf Basis dieses Zuführleistungs-Integrationsbetrags W berechnet. Der Empfindlichkeitskoeffizient K ist ein Korrekturkoeffizient zum Berechnen einer Sensorausgabe nach einer Empfindlichkeitskorrektur durch Multiplikation mit der Sensorausgabe vor der Empfindlichkei tskorrektur.
11 stellt ein Kennfelddiagramm zum Berechnen eines Empfindlichkeitskoeffizienten des Sensors auf Basis des Zuführleistungs-Integrationsbetrages der Heizung dar. Wie in dieser Figur dargestellt, wird der Empfindlichkeitskoeffizient K derart eingestellt, dass „K=1‟, wenn der gemessene Zuführleistungs-Integrationsbetrag W gleich einem vorbestimmten Referenzwert W0 ist. Dieser Referenzwert W0 entspricht der Referenz-Ausgabekennlinie, die beispielsweise in der ersten Ausführungsform (7) beschrieben ist. Er wird derart eingestellt, dass, je stärker der Empfindlichkeitskoeffizient K ansteigt, desto größer der Zuführleistungs-Integrationsbetrag W als der Referenzwert W0 wird, das heißt, desto niedriger wird die Sensor-Ausgabeempfindlichkeit. Der Empfindlichkeitskoeffizient K, der wie vorstehend berechnet wird, wird als ein gelernter Wert gespeichert, der die Veränderung der Ausgabeempfindlichkeit in einem nichtflüchtigen Speicher und dergleichen darstellt.
Anschließend wird bei der vorstehend beschriebenen Filterfehler-Bestimmungssteuerung und dergleichen, falls eine Ausgabe des PM-Sensors 16 zu verwenden ist, eine Sensorausgabe auf Basis des vorstehend gelernten Ergebnisses korrigiert. Genauer gesagt wird eine Sensorausgabe V_aus nach der Empfindlichkeitskorrektur durch die folgende Formel (3) auf Basis der Sensorausgabe V_s zu einem beliebigen Zeitpunkt und des gelernten Werts K des Empfindlichkeitskoeffizienten, und den vorstehenden Formeln (1) und (2) berechnet. Diese Sensorausgabe V_aus zeigt die finale Sensorausgabe, die durch die vorstehend beschriebene Empfindlichkeits-Korrektursteuerung und die Nullpunkt-Korrektursteuerung korrigiert wird, und wird für die Filterfehler-Bestimmungssteuerung und dergleichen verwendet. $V_{aus} = {V_{s} - (V_{e} - V 0)} * K$
Gemäß der vorstehend beschriebenen Steuerung kann, selbst in einem Zustand, in welchem der PM-Sensor 16 wie gewöhnlich betrieben wird, der Empfindlichkeitskoeffizient K einschließlich der Veränderung bezüglich des Sensors unter Verwendung des Timings der Verbrennung der PM zwischen den Elektroden 22 durch die PM-Verbrennungssteuerung einfach berechnet werden. Somit kann die Sensorausgabe V_s zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis des berechneten Empfindlichkeitskoeffizienten K genau korrigiert werden, und ein Einfluss, der durch die Veränderung der Ausgabeempfindlichkeit auf die Sensorausgabe wirkt, kann zuverlässig entfernt bzw. behoben werden. Daher kann, gemäß dieser Ausführungsform, die Empfindlichkeitskorrektur des PM-Sensors unter Verwendung der vorliegenden PM-Verbrennungssteuerung einfach gemacht werden, und eine Erfassungsgenauigkeit des Sensors kann zuverlässig verbessert werden.
Bei der vorstehenden Beschreibung liegt eine Konfiguration derart vor, dass die Sensor-Ausgabeempfindlichkeit auf Basis des Zuführleistungs-Integrationsbetrages W während der Dauer T korrigiert wird. Allerdings ist, unter der Annahme, dass der Leistungs-Zuführzustand der Heizung 26 über die Zeit konstant ist, der Zuführleistungs-Integrationsbetrag W proportional zur Zeitdauer (vergangene Zeit) t der Dauer T. Daher kann die vorliegende Erfindung konfiguriert sein, die Ausgabeempfindlichkeit auf Basis einer vergangenen Zeit t zu korrigieren, während über die Zeit die konstante Leistung zur Heizung 26 zugeführt wird.
Genauer gesagt, wenn die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung ausgeführt wird, wird die vergangene Zeit t, die während der Dauer T, während welcher sich die Sensorausgabe vom Signalwert V1 auf den Signalwert V2 verändert, vergangen ist, in einem Zustand gemessen, in welchem eine Spannung und ein Strom, die an der Heizung 26 angelegt werden, konstant bleiben. Darüber hinaus kann durch Vorbereiten von Daten, bei welchen die Daten-Horizontalachse, die in 11 dargestellt ist, durch eine Achse bezüglich der vergangenen Zeit t im Voraus ersetzt wird, der Empfindlichkeitskoeffizient K auf Basis dieser Daten und eines gemessenen Wertes der vergangenen Zeit t berechnet werden. Gemäß dieser Konfiguration kann die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung nur durch Messen einer Zeit ohne Integration bzw. Berücksichtigung der Zuführleistung zur Heizung 26 ausgeführt werden, und eine Steuerung kann vereinfacht werden.
[Spezielle Prozessverarbeitung zum Realisieren der dritten Ausführungsform]
Anschließend wird eine spezielle Prozessverarbeitung zum Realisieren der vorstehend beschriebenen Steuerung mit Bezug auf 12 beschrieben. 12 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch die ECU in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Bei einer Steuerroutine, die in diesem Flussdiagramm dargestellt wird, wird angenommen, dass sie während eines Betriebes der Maschine wiederholt ausgeführt wird. Bei der Routine, die in 12 dargestellt ist, wird zuerst bei den Schritten 400 bis 404 eine Prozessverarbeitung ausgeführt, die ähnlich der bei den Schritten 100 bis 104 in der ersten Ausführungsform (6) ist. Dadurch wird die Heizung betrieben und die Sensorausgabe beginnt abzufallen, weshalb bei Schritt 106 bzw. 406 bestimmt wird, ob die Sensorausgabe auf einen ersten Erfassungswert V1 abgefallen ist oder nicht und auf eine positive Bestimmung gewartet wird.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 406 positiv ist, wird bei Schritt 408 eine Zuführleistung zur Heizung 26 integriert bzw. berücksichtigt, und eine Berechnung des Zuführleistungs-Integrationsbetrags W wird gestartet (alternativ wird eine Messung der vergangenen Zeit in einem Zustand gestartet, bei welchem die Leistungszufuhr zur Heizung über die Zeit konstant gehalten wird). Anschließend wird bei Schritt 410 bestimmt, ob die Sensorausgabe auf einen zweiten Erfassungswert V2 abgefallen ist bzw. verringert wurde oder nicht, und die vorstehende Messung wird fortgeführt, bis die Bestimmung positiv ist. Falls die Bestimmung bei Schritt 410 positiv ist, wird eine Messung des Zuführleistungs-Integrationsbetrags W (vergangene Zeit) bei Schritt 412 gestoppt. Bei Schritt 414 wird der Empfindlichkeitskoeffizient K auf Basis des vorstehend beschriebenen Messergebnisses berechnet, und der Wert wird als gelernter Wert gespeichert.
Anschließend wird bei Schritt 416 bestimmt, ob ein Endzeitpunkt der PM-Verbrennungssteuerung eingetreten ist oder nicht, und eine Bestromung wird fortgeführt, bis die Bestimmung positiv ist. Wenn die vorstehend beschriebene Bestromungszeit vergangen ist, wird die Bestromung der Heizung 26 bei Schritt 418 ausgeschaltet und anschließend, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist und die Temperatur der Elektroden 22 ausreichend niedriger geworden ist, wird die Messung der PM durch den PM-Sensor gestartet. Anschließend wird bei Schritt 420 die Sensorausgabe gelesen, und die Ausgabe-Empfindlichkeitskorrektur wird für den Wert durch die vorstehend beschriebene Formel (3) ausgeführt. Dann werden die Filterfehler-Bestimmungssteuerung und dergleichen unter Verwendung der Sensorausgabe V_aus nach der Korrektur ausgeführt.
Bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform stellen die Schritte 402, 404, 416 und 418 in 12 ein spezifisches Beispiel des PM-Verbrennungsmittels in Anspruch 1 dar, und die Schritte 406, 408, 410, 412, 414 und 420 stellen ein spezifisches Beispiel des Empfindlichkeits-Korrekturmittels in den Ansprüchen 5 und 6 dar.
Vierte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 13 bis 15 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich zur Konfiguration und Steuerung der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform eine Empfindlichkeitsabnormalitäts-Bestimmungssteuerung ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform sind Elemente, die gleich denen der ersten Ausführungsform sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei auf entsprechend redundante Erläuterungen verzichtet wird.
[Merkmale der vierten Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform wird eine Empfindlichkeitsabnormalitäts-Bestimmungssteuerung unter Verwendung des Empfindlichkeitskoeffizienten K ausgeführt, der durch die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung erhalten wird. Bei dieser Steuerung wird bestimmt, dass der PM-Sensor 16 einen Fehler enthielt, falls der Empfindlichkeitskoeffizient K aus einem vorbestimmten Bereich fällt (hiernach als Empfindlichkeits-Zulassungsbereich bezeichnet), und der Empfindlichkeits-Zulassungsbereich wird im Voraus auf Basis einer Herstellungsspezifikation des Sensors oder der Erfassungsschaltung und dergleichen eingestellt. 13 zeigt ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel des Empfindlichkeits-Zulassungsbereichs in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in dieser Figur dargestellt, weist der Empfindlichkeits-Zulassungsbereich einen vorbestimmten oberen Grenzwert Vkmax und einen unteren Grenzwert Vkmin auf. Falls der Empfindlichkeitskoeffizient K größer als der obere Grenzwert Vkmax ist (K>Vkmax) und falls der Empfindlichkeitskoeffizient K kleiner als der untere Grenzwert Vkmin ist (K<Vkmin), wird berücksichtigt, dass die Sensorfunktion älter bzw. schlechter geworden ist, und es wird bestimmt, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Steuerung kann festgestellt werden, ob die Veränderung der Ausgabeempfindlichkeit in einem normalen Bereich liegt, und zwar unter Verwendung der Empfindlichkeits-Korrektursteuerung. Als ein Ergebnis kann ein Fehler des PM-Sensors 16, wie zum Beispiel, dass die Ausgabeempfindlichkeit stark versetzt bzw. verändert wurde, einfach erfasst werden, ohne eine spezielle Fehlerdiagnoseschaltung oder dergleichen vorzusehen, und wenn ein Fehler erfasst ist, kann mittels einer Steuerung, eines Alarms und dergleichen schnell gehandelt werden.
Darüber hinaus wird, falls die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung oder die Empfindlichkeitsabnormalitäts-Bestimmungssteuerung auszuführen ist, die Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung zum Unterdrücken einer Ausgabe der Heizung 26 stärker als gewöhnlich ausgeführt. 14 zeigt ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen von Zusammenhängen der Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung. Diese Steuerung unterdrückt die Zuführleistung zur Heizung um zum Beispiel ca. 70% der normalen PM-Verbrennungssteuerung (wenn die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung nicht ausgeführt wird), und die PM zwischen den Elektroden 22 werden langsam verbrannt. Spezielle Verfahren zum Unterdrücken der Zuführleistung enthalten bevorzugt das Verringern einer Spannung, die an der Heizung anzulegen ist, beispielsweise mittels einer PWM und dergleichen, oder Verringern einer Solltemperatur, wenn die Temperatursteuerung für die Heizung ausgeführt wird.
Gemäß der Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung können die folgenden Arbeits- bzw. Wirkeffekte erhalten werden. Zuerst, falls die Heizung 26 bei maximaler Ausgabe (100%), wie bei der gewöhnlichen PM-Verbrennungssteuerung, betrieben wird, werden die PM zwischen den Elektroden 22 umgehend verbrannt und entfernt, weshalb sich die Sensorausgabe vom Signalwert V1 auf den Signalwert V2 in kurzer Zeit verändert. Bei diesem Zustand kann eine große Differenz bezüglich des vorstehend beschriebenen Zuführleistungs-Integrationsbetrags W, oder der vergangenen Zeit t zwischen dem Sensor mit der hohen Ausgabeempfindlichkeit und dem Sensor mit der niedrigen Ausgabeempfindlichkeit nicht leicht auftreten. Gemäß der Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung hingegen können die PM zwischen den Elektroden 22 langsam entfernt werden, und die Dauer T, während welcher sich die Sensorausgabe vom Signalwert V1 auf den Signalwert V2 verändert, kann verlängert werden. Als Ergebnis kann eine Differenz bezüglich des Zuführleistungs-Integrationsbetrags W oder der vergangenen Zeit t zwischen dem Sensor mit der hohen Ausgabeempfindlichkeit und dem Sensor mit der niedrigen Ausgabeempfindlichkeit vergrößert werden. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Ausgabeempfindlichkeit bei der Empfindlichkeits-Korrektursteuerung verbessert werden, und bei der Empfindlichkeitsabnormalitäts-Bestimmungssteuerung kann die Bestimmungsgenauigkeit verbessert werden.
[Spezifische Prozessschritte zum Realisieren der vierten Ausführungsform]
Anschließend wird ein spezifischer Prozessablauf zum Realisieren der vorstehend beschriebenen Steuerung bezüglich 15 beschrieben. 15 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung darstellt, die durch die ECU in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Es wird angenommen, dass eine Steuerroutine, die in diesem Flussdiagramm dargestellt ist, während eines Betriebs der Maschine wiederholt ausgeführt wird. Bei der Routine, die in 15 dargestellt ist, wird zuerst bei Schritt 500 und 502 ein Prozessablauf ähnlich dem in den Schritten 400 und 402 der ersten Ausführungsform (12) ausgeführt. Falls die Bestimmung bei Schritt 502 positiv ist, wird die gewöhnliche PM-Verbrennungssteuerung bei Schritt 504 ausgeführt, und die elektrische Leitfähigkeit bzw. Bestromung zur Heizung 26 wird gestartet. Anschließend wird bei den Schritten 506 bis 510 ein Prozessablauf ähnlich dem in den Schritten 416 bis 420 der dritten Ausführungsform ausgeführt, und diese Routine wird beendet.
Falls die Bestimmung bei Schritt 502 hingegen negativ ist, wird die PM-Verbrennungssteuerung zu diesem Zeitpunkt nicht ausgeführt, weshalb bei Schritt 512 bestimmt wird, ob ein Ausführungszeitpunkt der Empfindlichkeits-Korrektursteuerung, der im Voraus eingestellt wird, vorliegt oder nicht (eine Empfindlichkeits-Korrektursteuerung wird zum Beispiel einmal bei jedem Betrieb der Maschine und dergleichen ausgeführt). Falls die Bestimmung bei Schritt 512 positiv ist, wird bei den Schritten 514 bis 524 die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung ausgeführt. Genauer gesagt, wird zuerst bei Schritt 514 die vorstehend beschriebene Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung ausgeführt, und die Bestromung der Heizung 26 wird gestartet. Als Ergebnis wird die Heizung 26 betrieben, und die Sensorausgabe beginnt, niedriger zu werden, weshalb bei den Schritten 516 bis 524 ein ähnlicher Prozessablauf als der bei den Schritten 406 bis 414 ausgeführt wird, und der Empfindlichkeitskoeffizient K wird berechnet und gespeichert.
Anschließend wird bei Schritt 526 bestimmt, ob der berechnete Empfindlichkeitskoeffizient K in einem Empfindlichkeitszulassungsbereich liegt oder nicht. Genauer gesagt wird bei Schritt 526 bestimmt, ob Vkmax ≥K≥Vkmin ist, und zwar bezüglich des oberen Grenzwertes Vkmax und des unteren Grenzwertes Vkmin des Empfindlichkeitszulassungsbereichs. Falls diese Bestimmung positiv ist, werden, da der Empfindlichkeitskoeffizient K normal ist, die vorstehend beschriebenen Schritte 506 bis 510 ausgeführt, und diese Routine wird beendet. Falls hingegen die Bestimmung bei Schritt 526 negativ ist, wird bei Schritt 528 bestimmt, da der Empfindlichkeitskoeffizient K abnormal ist, dass der PM-Sensor einen Fehler enthielt. Anschließend wird bei Schritt 530 die Bestromung der Heizung 26 ausgeschaltet.
Bei der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform stehen die Schritte 502, 504, 506, 508, 514 und 530 in 15 für ein spezifisches Beispiel des PM-Verbrennungsmittels in Anspruch 1, und die Schritte 510, 516, 518, 520, 522 und 524 für ein spezifisches Beispiel des Empfindlichkeits-Korrekturmittels in den Ansprüchen 5 und 6. Darüber hinaus stehen die Schritte 526 und 528 für ein spezifisches Beispiel des Empfindlichkeits-Abnormalitäts-Bestimmungsmittels in Anspruch 6.
Darüber hinaus werden in der ersten bis vierten Ausführungsform individuelle Konfigurationen beschrieben. Die vorliegende Erfindung enthält jedoch auch eine Konfiguration, in welcher die erste und die zweite Ausführungsform kombiniert sind, eine Konfiguration, in welcher die erste und die dritte Ausführungsform kombiniert sind, eine Konfiguration, in welcher die erste, dritte und vierte Ausführungsform kombiniert sind, eine Konfiguration, in welcher die erste bis dritte Ausführungsform kombiniert sind, und eine Konfiguration, in welcher die erste bis vierte Ausführungsform kombiniert sind. Darüber hinaus wird in der vierten Ausführungsform angenommen, dass in einer Konfiguration, in welcher die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung und die Empfindlichkeits-Abnormalitäts-Bestimmungssteuerung ausgeführt werden, die Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung ausgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und bei einer Konfiguration, bei welcher nur die Empfindlichkeits-Korrektursteuerung ausgeführt wird (dritte Ausführungsform), kann konfiguriert sein, dass die Heizungsausgabe-Unterdrückungssteuerung ausgeführt wird.
Darüber hinaus wird bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der PM-Sensor 16 des elektrischen Widerstandstyps als Beispiel zur Erläuterung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, weshalb auch PM-Sensoren vorgesehen werden können, die anders als die des elektrischen Widerstandstyps sind, solange der PM-Sensor vom Aufnahmetyp die PM zum Erfassen des PM-Betrags im Abgas aufnehmen kann. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel auch bei einem PM-Sensor des elektrostatischen Kapazitätstyps, der den PM-Betrag im Abgas durch Messen der elektrostatischen Kapazität eines Erfassungsabschnitts, die sich gemäß des aufgenommenen Betrags der PM verändert, und einem PM-Sensor vom Verbrennungstyp, der den PM-Betrag im Abgas durch Messen der Zeit, die für die Verbrennung der aufgenommenen PM benötigt wird, oder eines Hitzeerzeugungsbetrags während der Verbrennung, erfasst, vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

10: Maschine (Verbrennungsmaschine)
12: Verbrennungspassage
14: Partikelfilter
16: PM-Sensor
18: ECU
20: Isolationsmaterial
22: Elektrode (Erfassungsabschnitt)
24: Lücke
26: Heizung
28: Spannungsquelle
30: Widerstand mit festem Widerstandswert
W: Zuführleistungs-Integrationsbetrag (Parameter)
t: vergangene Zeit (Parameter)

Claims

Controller für eine Verbrennungsmaschine, aufweisend: einen PM-Sensor (16) mit einem Erfassungsabschnitt (22) zum Aufnehmen von Partikeln in einem Abgas und Ausgeben eines Erfassungssignals gemäß dem aufgenommenen Betrag und eine Heizung (26) zum Erhitzen des Erfassungsabschnitts (22); ein PM-Verbrennungsmittel zum Verbrennen und Entfernen der Partikel durch Bestromung der Heizung (26), falls ein vorbestimmter Betrag an Partikeln durch den Erfassungsabschnitt (22) des PM-Sensors (16) aufgenommen wird; und ein Nullpunkt-Korrekturmittel zum Erhalten eines Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt (22) ausgegeben wird, als eine Nullpunkt-Ausgabe des PM-Sensors (16) unter der Bedingung, dass eine vorbestimmte Zeit, die für den Abschluss einer Verbrennung der Partikel erforderlich ist, vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung (26) durch das PM-Verbrennungsmittel gestartet wurde und die Bestromung aufrecht erhalten wird, und zum Korrigieren des Erfassungssignals zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis der Nullpunkt-Ausgabe, wobei das Nullpunkt-Korrekturmittel konfiguriert ist, das Erfassungssignal zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis einer Differenz zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die erhalten wird, wenn eine Bestromung der Heizung (26) eingeschaltet ist, und einem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, der im Voraus gespeichert wird, zu korrigieren.
Controller für eine Verbrennungsmaschine, aufweisend: einen PM-Sensor (16) mit einem Erfassungsabschnitt (22) zum Aufnehmen von Partikeln in einem Abgas und Ausgeben eines Erfassungssignals gemäß dem aufgenommenen Betrag und eine Heizung (26) zum Erhitzen des Erfassungsabschnitts (22); ein PM-Verbrennungsmittel zum Verbrennen und Entfernen der Partikel durch Bestromung der Heizung (26), falls ein vorbestimmter Betrag an Partikeln durch den Erfassungsabschnitt (22) des PM-Sensors (16) aufgenommen wird; und ein Nullpunkt-Korrekturmittel zum Erhalten eines Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt (22) ausgegeben wird, als eine Nullpunkt-Ausgabe des PM-Sensors (16) unter der Bedingung, dass eine vorbestimmte Zeit, die für den Abschluss einer Verbrennung der Partikel erforderlich ist, vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung (26) durch das PM-Verbrennungsmittel gestartet wurde und die Bestromung aufrecht erhalten wird, und zum Korrigieren des Erfassungssignals zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis der Nullpunkt-Ausgabe, wobei der Controller ferner aufweist: ein Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungsmittel zum Bestimmen, dass der PM-Sensor (16) einen Fehler enthielt, falls die Nullpunkt-Ausgabe, die durch das Nullpunkt-Korrekturmittel erhalten wird, außerhalb eines vorbestimmten Nullpunkt-Zulassungsbereichs liegt, wobei der PM-Sensor (16) ein Sensor vom elektrischen Widerstandstyp ist, der das Erfassungssignal gemäß dem Widerstandswert ausgibt, wenn sich der Widerstandswert zwischen einem Paar von Elektroden (22) gemäß einem Betrag bzw. einer Menge von Partikeln, die zwischen den Elektroden (22), die den Erfassungsabschnitt (22) bilden, aufgenommen werden, verändert; und ein Fehlerverursachungsannahmemittel vorgesehen ist, um eine Ursache für einen Fehler auf Basis eines Größenverhältnisses zwischen der Nullpunkt-Ausgabe, die durch das Nullpunkt-Ausgabemittel erhalten wird, und einem Referenzwert der Nullpunkt-Ausgabe, die im Voraus gespeichert wird, anzunehmen, falls durch das Nullpunkt-Abnormalitäts-Bestimmungsmittel bestimmt wird, dass der PM-Sensor (16) einen Fehler enthielt.
Controller für eine Verbrennungsmaschine, aufweisend: einen PM-Sensor (16) mit einem Erfassungsabschnitt (22) zum Aufnehmen von Partikeln in einem Abgas und Ausgeben eines Erfassungssignals gemäß dem aufgenommenen Betrag und eine Heizung (26) zum Erhitzen des Erfassungsabschnitts (22); ein PM-Verbrennungsmittel zum Verbrennen und Entfernen der Partikel durch Bestromung der Heizung (26), falls ein vorbestimmter Betrag an Partikeln durch den Erfassungsabschnitt (22) des PM-Sensors (16) aufgenommen wird; und ein Nullpunkt-Korrekturmittel zum Erhalten eines Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt (22) ausgegeben wird, als eine Nullpunkt-Ausgabe des PM-Sensors (16) unter der Bedingung, dass eine vorbestimmte Zeit, die für den Abschluss einer Verbrennung der Partikel erforderlich ist, vergangen ist, nachdem die Bestromung der Heizung (26) durch das PM-Verbrennungsmittel gestartet wurde und die Bestromung aufrecht erhalten wird, und zum Korrigieren des Erfassungssignals zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis der Nullpunkt-Ausgabe, wobei der Controller ferner aufweist: ein Empfindlichkeits-Korrekturmittel, das zum Messen eines Parameters entsprechend der Leistung, die zur Heizung (26) zugeführt wird, vorgesehen ist, während sich das Erfassungssignal von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert, der sich von dem Signalwert in einem Zustand, in welchem die Bestromung der Heizung (26) durch das PM-Verbrennungsmittel eingeschaltet wird, unterscheidet, verändert, und zum Korrigieren einer Ausgabeempfindlichkeit des Erfassungssignals bezüglich des aufgenommenen Betrags an Partikeln auf Basis des Parameters, vorgesehen ist.
Controller für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 3, wobei das Empfindlichkeits-Korrekturmittel konfiguriert ist, ein Erfassungssignal nach einer Empfindlichkeitskorrektur durch Berechnen eines Empfindlichkeitskoeffizienten, dessen Wert ansteigt, wenn der Parameter größer wird, und durch Multiplizieren des Erfassungssignals, das vom Erfassungsabschnitt (22) vor der Empfindlichkeitskorrektur ausgegeben wird, mit dem Empfindlichkeitskoeffizienten, zu berechnen, und der Controller für eine Verbrennungsmaschine ein Empfindlichkeitsabnormalitäts-Bestimmungsmittel zum Bestimmen aufweist, dass der PM-Sensor (16) einen Fehler enthielt, falls sich der Empfindlichkeitskoeffizient außerhalb eines vorbestimmten Empfindlichkeits-Zulassungsbereichs befindet.