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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-4188 , eingereicht am 13. Januar 2015, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Verbrennungsmaschinensteuervorrichtung, die mit einem Filter versehen ist, der Feststoffpartikel in einem Abgas von einer Verbrennungsmaschine einfängt.
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HINTERGRUNDTECHNIK
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Es wird erwartet, dass sich eine Nachfrage nach einer Zylinderinneneinspritzbenzinmaschine erhöht, sowie sich Kraftstoffwirtschaftlichkeitserfordernisse einer Verbrennungsmaschine, die in einem Fahrzeug eingebaut ist, verschärfen. Eine Zylinderinneneinspritzbenzinmaschine kann jedoch möglicherweise eine größere Menge einer PM-(= particulate matter = Feststoffpartikel)Emission haben als eine Ansaugpforteneinspritzbenzinmaschine. Um eine solche Möglichkeit zu eliminieren, ist ein Filter, der PM einfängt, die von der Maschine entladen werden, in einem Abgaskanal der Maschine angeordnet.
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Bei einem System, das mit einem solchen PM-Einfangfilter versehen ist, kann es notwendig werden, eine Menge von abgelagerten PM des Filters (eine Menge von PM, die sich auf dem Filter abgelagert haben) zu schätzen, wenn eine Filterwiederaufbereitungssteuerung (eine Steuerung, um PM, die sich auf dem Filter abgelagert haben, durch Verfeuern von abgelagerten PM zu beseitigen), eine Abnormitätsdiagnose usw. durchgeführt werden.
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Ein Verfahren, um eine Menge von abgelagerten PM eines PM-Einfangfilters zu schätzen, ist in beispielsweise einer Patentliteratur 1 (
JP2007-262983A ) offenbart. Gemäß dem offenbarten Verfahren wird gemäß einem Vorne-hinten-Druckunterschied des Filters, einer Strömungsrate eines Abgases und einer Abgasviskosität eine Menge von abgelagerten PM des Filters berechnet. Eine Abgasviskosität wird gemäß einer Strömungsrate eines Abgases zu einer gleichen Zeit korrigiert.
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Ein Typ des PM-Einfangfilters in der verwandten der Technik hat eine Struktur, bei der einige von mehreren Zellen, mit denen der Filter versehen ist, auf einer Einlassseite geschlossen sind, und die anderen Zellen (das heißt die einlassgeöffneten Zellen) auf einer Auslassseite geschlossen sind.
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LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP2007-262983A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der Filter in der verwandten Technik ist auf eine solche Art und Weise konfiguriert, dass, sobald ein Abgas in die einlassgeöffneten Zellen strömt, im Wesentlichen das gesamte Abgas durch Durchlaufen von teilenden Wänden (Trennwänden), die eine poröse Struktur haben und die Zellen definieren, aus den auslassgeöffneten Zellen hinausströmt, und PM in dem Abgas eingefangen werden, während das Abgas die teilenden Wände durchläuft. Der Filter in der verwandten Technik besitzt jedoch ein Defizit dahingehend, dass sich ein Druckverlust des Abgases erhöht.
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Um einen Druckverlust eines Abgases, der durch den Filter verursacht wird, zu reduzieren, hat der Erfinder ein System untersucht, das mit einem teilweise verstopften bzw. verschlossenen Filter versehen ist, der eine Struktur hat, bei der einige von mehreren Zellen auf der Einlassseite geschlossen sind, und mindestens eine der anderen Zellen auf der Auslassseite geöffnet ist (oder eine Struktur hat, bei der einige Zellen auf der Auslassseite geschlossen sind, und mindestens eine der anderen Zellen auf der Einlassseite geöffnet ist).
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Wenn das System, das mit einem teilweise verstopften Filter versehen ist, genutzt wird, kann ein Druckverlust eines Abgases, der durch den Filter verursacht wird, reduziert werden. Wenn jedoch ein Druckverlust reduziert wird, wird ein Vorne-hinten-Druckunterschied des Filters, der durch abgelagerte PM verursacht wird, klein. Es ist daher schwierig, durch Schätzen einer Menge von abgelagerten PM des Filters unter Verwendung eines Vorne-hinten-Druckunterschieds des Filters als das Verfahren, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, eine Menge von abgelagerten PM des Filters mit einer hohen Genauigkeit zu schätzen. Das Verfahren, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, erfordert zusätzlich einen Druckunterschiedssensor, um einen Vorne-hinten-Druckunterschied des Filters zu erfassen. Der Erfinder hat daher ein Problem entdeckt, dass sich ein Aufwand und eine Komplexität des Systems erhöhen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Verbrennungsmaschinensteuervorrichtung zu schaffen, die fähig ist, eine Menge von abgelagerten PM eines PM-Einfangfilters mit einer hohen Genauigkeit zu schätzen, ohne den Aufwand und die Komplexität eines Systems zu erhöhen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Verbrennungsmaschinensteuervorrichtung einen teilweise verstopften Filter, der Feststoffpartikel in einem Abgas von einer Verbrennungsmaschine einfängt, der eine Mehrzahl von Zellen hat und eine Struktur, bei der einige der Zellen auf einer Einlassseite geschlossen sind, und mindestens eine der anderen Zellen auf einer Auslassseite geöffnet ist, oder eine Struktur, bei der einige der Zellen auf der Auslassseite geschlossen sind, und mindestens eine der anderen Zellen auf der Einlassseite geöffnet ist, hat, einen PM-Sensor, der eine Menge von PM in dem Abgas, das den teilweise verstopften Filter durchlaufen hat, erfasst, und einen Schätzungsabschnitt auf, der gemäß einer Menge von PM, die durch den PM-Sensor erfasst wird, und einer PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters eine Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters schätzt.
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Eine vorbestimmte Korrelation wird zwischen einer Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters, einer Menge von PM, die durch den PM-Sensor erfasst wird (einer Menge von PM, die den teilweise verstopften Filter durchlaufen hat), und einer PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters ermittelt. Eine Menge von abgelagerten PM kann daher durch Verwenden einer Menge von PM, die durch den PM-Sensor erfasst wird, und einer PM-Einfangrate geschätzt (berechnet) werden. In diesem Fall kann, da eine Menge von abgelagerten PM ohne ein Verwenden eines Vorne-hinten-Druckunterschieds des teilweise verstopften Filters 31 geschätzt werden kann, eine Menge von abgelagerten PM mit einer hohen Genauigkeit selbst dann geschätzt werden, wenn eine Menge von abgelagerten PM klein ist, und daher ein Vorne-hinten-Druckunterschied des teilweise verstopften Filters 31 klein ist. Es ist zusätzlich nicht notwendig, einen Druckunterschiedssensor vorzusehen, um einen Vorne-hinten-Druckunterschied des teilweise verstopften Filters 31 zu erfassen. Eine Erhöhung des Aufwands und der Komplexität des Systems kann daher vermieden werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorhergehenden und anderen Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, offensichtlicher. Es zeigen:
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1 eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Maschinensteuersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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2 eine Schnittansicht eines teilweise verstopften Filters entlang einer Strömungsrichtung eines Abgases;
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3 eine Schnittansicht des teilweise verstopften Filters auf einer Einlassseite entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Strömungsrichtung eines Abgases ist;
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4 eine Schnittansicht des teilweise verstopften Filters auf einer Auslassseite entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Strömungsrichtung eines Abgases ist;
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5 eine Ausgabecharakteristik-Ansicht eines linearen PM-Sensors;
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6 eine Ausgabecharakteristik-Ansicht eines Integrations-PM-Sensors;
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7 ein Zeitdiagramm, das verwendet wird, um eine Wiederaufbereitungssteuerung zu beschreiben;
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8 eine Ansicht, die eine Beziehung einer Menge von abgelagerten PM und einer PM-Einfangrate zeigt;
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9 eine Ansicht, die eine Beziehung einer Strömungsrate eines Abgases und einer PM-Einfangrate zeigt;
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10 eine Ansicht, die eine Beziehung eines Abgasdrucks und einer PM-Einfangrate zeigt;
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11 eine Ansicht, die eine Beziehung einer Temperatur eines Abgases und einer PM-Einfangrate zeigt;
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12 eine Ansicht, die eine Beziehung einer Menge von abgelagerter Asche und einer PM-Einfangrate zeigt; und
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13 ein Flussdiagramm, das einen Fluss von Verfahren bei einer PM-Ablagerungsmengenschätzungsroutine darstellt.
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BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein konkretes Ausführungsbeispiel, um die vorliegende Offenbarung auszuführen, ist im Folgenden beschrieben.
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Eine schematische Konfiguration eines Maschinensteuersystems ist gemäß 1 beschrieben.
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Eine Maschine 11 ist eine Zylinderinneneinspritzverbrennungsmaschine und insbesondere eine Zylinderinneneinspritzbenzinmaschine, die konfiguriert ist, um Benzin als Kraftstoff in Zylinder direkt einzuspritzen. Eine Luftreinigungsvorrichtung 13 ist an einem obersten Stromabschnitt eines Ansaugrohrs 12 der Maschine 11 vorgesehen. Ein Luftströmungsmesser 14, der eine Menge von Ansaugluft erfasst, ist stromabwärts von der Luftreinigungsvorrichtung 13 vorgesehen. Ein Drosselventil 16, das durch einen Motor 15 angetrieben wird, um sich mit einem geregelten Öffnungsgrad zu öffnen, und ein Drosselöffnungsgradsensor 17, der einen Öffnungsgrad des Drosselventils 16 (Grad der Drosselöffnung) erfasst, sind stromabwärts des Luftströmungsmessers 14 vorgesehen.
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Ein Ausgleichstank 18 ist stromabwärts des Drosselventils 16 vorgesehen, und der Ausgleichstank 18 ist mit einem Ansaugrohrdrucksensor 19 versehen, der einen Ansaugrohrdruck erfasst. Der Ausgleichstank 18 ist ferner mit einem Ansaugverteiler 20 versehen, der in jeweilige Zylinder der Maschine 11 Luft einleitet. Ein Kraftstoffeinspritzventil 21 ist an jedem Zylinder der Maschine 11 befestigt und spritzt Kraftstoff (Benzin) in den Zylinder direkt ein. Eine Funkenbildungskerze bzw. Zündkerze 22 ist an einem Zylinderkopf der Maschine 11 für jeden Zylinder befestigt. Eine Luft-Kraftstoff-Mischung in jedem Zylinder wird durch eine Funkenentladung der Zündkerze 22, die an dem Zylinder befestigt ist, gezündet.
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Ein Abgassensor 24 (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ein Sauerstoffsensor oder dergleichen), der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases erfasst, oder erfasst, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett ist, ist unterdessen an einem Abgasrohr 23 der Maschine 11 vorgesehen. Ein Katalysator 25, wie zum Beispiel ein Dreiwegekatalysator, der von CO, HC, NOx und so weiter in einem Abgas reinigt, ist stromabwärts des Abgassensors 24 vorgesehen.
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Ein teilweise verstopfter Filter 31, der PM (Feststoffpartikel) in einem Abgas von der Maschine 11 einfängt, ist stromabwärts des Katalysators 25 in dem Abgasrohr 23 der Maschine 11 vorgesehen. Der Katalysator 25 und der teilweise verstopfte Filter 31 können in einem einzelnen Gehäuse aufbewahrt sein oder in getrennten Gehäusen aufbewahrt sein. Ein PM-Sensor 32, der eine Menge von PM in einem Abgas erfasst, das den teilweise verstopften Filter 31 durchlaufen hat, ist ferner stromabwärts des teilweise verstopften Filters 31 vorgesehen.
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Ein Kühlmitteltemperatursensor 26, der eine Kühlmitteltemperatur erfasst, und ein Klopfsensor 27, der ein Klopfen erfasst, sind an einem Zylinderblock der Maschine 11 befestigt. Ein Kurbelwinkelsensor 29, der jedes Mal ein Pulssignal erfasst, wenn sich eine Kurbelwelle 28 über einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht, ist auf einer Außenumfangsseite der Kurbelwelle 28 befestigt. Ein Kurbelwinkel und eine Maschinengeschwindigkeit werden gemäß einem Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 29 erfasst.
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Ausgaben der verschiedenen Sensoren werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) 30 eingegeben. Die ECU 30 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer gebildet und steuert gemäß einer Maschinenbetriebsbedingung durch Ausführen verschiedener Maschinensteuerprogramme, die in einem inneren ROM (Speichermedium) zuvor gespeichert werden, eine Einspritzmenge von Kraftstoff, einen Einspritzzeitpunkt, einen Grad einer Drosselöffnung (eine Menge einer Ansauglust) und so weiter. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Verbrennungsmaschinensteuervorrichtung den teilweise verstopften Filter 31, den PM-Sensor 32 und die ECU 30.
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Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, weist der teilweise verstopfte Filter 31 mehrere Zellen 33 auf, die sich in einer Strömungsrichtung eines Abgases (einer Richtung, die von einer Einlassseite zu einer Auslassseite geht) erstrecken und durch teilende Wände (Trennwände) 34 definiert sind, die eine poröse Struktur haben. Einige der Zellen 33 sind durch ein Verschlussglied 35 an Enden auf einer Einlassseite geschlossen, und alle der Zellen 33 sind auf einer Auslassseite geöffnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei eine Zelle, die auf der Einlassseite geschlossen ist und auf der Auslassseite geöffnet ist, eine einlassgeschlossene Zelle 33A, und eine Zelle, die auf sowohl der Einlassseite als auch der Auslassseite geöffnet ist, sei eine doppelseitig offene Zelle 33B, wobei dann die Zellen 33A und 33B abwechselnd nebeneinander gelegen sind.
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Bei dem teilweise verstopften Filter 31 steigt, wenn ein Abgas in die doppelseitig offenen Zellen 33B von der Einlassseite der doppelseitig offenen Zellen 33B strömt, ein innerer Druck der doppelseitig offenen Zellen 33B. Ein innerer Druck der einlassgeschlossenen Zellen 33A wird dementsprechend relativ zu einem inneren Druck der doppelseitig offenen Zellen 33B niedrig. Ein Teil des Abgases in den doppelseitig offenen Zellen 33B strömt daher durch Durchlaufen der teilenden Wände, die eine poröse Struktur haben, in die einlassgeschlossenen Zellen 33A und strömt von der Auslassseite der einlassgeschlossenen Zellen 33A aus den einlassgeschlossenen Zellen 33A. Während das Abgas auf die vorhergehende Art und Weise hinein- und hinausströmt, haften PM (beispielsweise Rußpartikel, die eine Partikelgröße von 20 bis 100 nm haben) in dem Abgas an Poreninnenabschnitten (Innenwandoberflächen von Poren) und Außenschichten von Wandoberflächen der teilenden Wände und werden somit gefangen. Asche, die eine nicht brennbare Substanz (beispielsweise Aschengehalt, der aus Öl in der Maschine 11 erzeugt wird) in dem Abgas ist, haftet an den Poreninnenabschnitten und den Außenschichten der Wandoberflächen der teilenden Wände 34 und wird somit ebenfalls eingefangen.
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Es ist vorzuziehen, einen linearen PM-Sensor, der eine lineare Ausgabecharakteristik hat, als den PM-Sensor 32 zu verwenden. Ein Integrations-PM-Sensor, der eine Integrationsausgabecharakteristik hat, kann jedoch ebenfalls verwendet werden. Wie in 5 gezeigt ist, variiert eine Sensorausgabe des linearen PM-Sensors linear ansprechend auf eine Menge von PM in einem Abgas. Wie in 6 gezeigt ist, variiert andererseits eine Sensorausgabe des Integrations-PM-Sensors ansprechend auf einen Integrationswert einer Menge von PM, nachdem ein Integrationswert einer Menge von PM, die an dem PM-Sensor haften, einen konstanten Wert erreicht hat oder überschritten hat.
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Bei dem System, das mit einem teilweise verstopften Filter 31 versehen ist, der die PM einfängt, erhöht sich ein Druckverlust eines Abgases, wenn eine Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters 31 (eine Menge von PM, die sich auf dem teilweise verstopften Filter 31 abgelagert haben) zu groß wird. Um eine solche Schwierigkeit zu eliminieren, bereitet die ECU 30, wie in 7 gezeigt ist, den teilweise verstopften Filter 31 durch Durchführen einer Wiederaufbereitungssteuerung, durch die PM, die in dem teilweise verstopften Filter 31 eingefangen werden, durch Verfeuern der eingefangenen PM beseitigt werden (das heißt eine Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters 31 reduziert wird), wieder auf. Die Wiederaufbereitungssteuerung weist beispielsweise eine Kraftstoffabsperrsteuerung auf, die durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Kraftstoffabsperrausführungsbedingung erfüllt wird (beispielsweise während einer Verlangsamung). Wenn eine Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters 31 einen vorbestimmten Wert einer oberen Grenze (siehe 7) überschreitet, führt die ECU 30 eine Steuerung, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager zu machen, oder eine Steuerung, um eine Abgastemperatur anzuheben, als die Wiederaufbereitungssteuerung durch.
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Während der Wiederaufbereitungssteuerung führt die ECU 30 eine PM-Ablagerungsmengenschätzungsroutine von 13 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch, um gemäß einer Menge von sensorerfassten PM, die eine Menge von PM ist, die durch den PM-Sensor 32 erfasst wird, und einer PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters 31 eine Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters 31 zu schätzen.
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Eine vorbestimmte Korrelation (eine Beziehung, die durch eine Gleichung (1) im Folgenden ausgedrückt ist) wird zwischen einer Menge von abgelagerten PM (beispielsweise einer Menge von abgelagerten PM zu einer vorbestimmten Zeit), einer Menge von sensorerfassten PM (beispielsweise einer Menge von PM, die den teilweise verstopften Filter 31 pro vorbestimmter Zeit durchlaufen hat) und einer PM-Einfangrate ermittelt. Eine Menge von abgelagerten PM = eine Menge von sensorerfassten PM × PM-Einfangrate/(1 – PM-Einfangrate) (1)
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Eine Menge von abgelagerten PM kann daher gemäß der Gleichung (1) im Vorhergehenden durch Verwenden einer Menge von sensorerfassten PM und einer PM-Einfangrate geschätzt (berechnet) werden.
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Der teilweise verstopfte Filter 31 hat eine Charakteristik, dass eine PM-Einfangrate mit einer Menge von abgelagerten PM variiert. Wie in 8 gezeigt ist, lagern sich genauer gesagt, nachdem die PM aus dem teilweise verstopften Filter 31 durch die Wiederaufbereitungssteuerung oder dergleichen beseitigt wurden (eine Menge von abgelagerten PM auf im Wesentlichen null reduziert wurde), PM in den Poren der teilenden Wände 34 ab, und dann lagern sich PM auf den Außenschichten der Wandoberflächen der teilenden Wände 34 ab. In einer Poreninnenablagerregion, in der sich PM in den Poren der teilenden Wände 34 ablagern, (einer Region, in der eine Menge von abgelagerten PM relativ klein ist) steigt eine PM-Einfangrate einmal mit einer Erhöhung der Menge von abgelagerten PM und verringert sich später. Eine PM-Einfangrate verbleibt danach im Wesentlichen in einer Außenschichtablagerregion konstant, in der sich PM auf den Außenschichten den Wandoberflächen der teilenden Wände 34 ablagern. Indem die Charakteristik wie im Vorhergehenden in Betracht gezogen wird, ändert sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ansprechend auf einen letzten Wert (einen Integrationswert bis zu einer letzten Zeit) der Menge von abgelagerten PM eine PM-Einfangrate, die bei einer Schätzung einer Menge von abgelagerten PM verwendet wird.
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Der teilweise verstopfte Filter 31 hat eine weitere Charakteristik, dass eine PM-Einfangrate mit einer Strömungsrate eines Abgases, das den teilweise verstopften Filter 31 durchläuft, variiert. Wie in 9 gezeigt ist, wird genauer gesagt eine PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters 31 in einer Region im Wesentlichen konstant, in der eine Strömungsrate eines Abgases relativ niedrig ist, während sich eine PM-Einfangrate in einer Region verringert, in der eine Strömungsrate eines Abgases relativ hoch ist, da eine Strömungsrate eines Abgases, das an dem teilweise verstopften Filter 31 vorbeiströmt, ohne die teilenden Wände 34 zu durchlaufen, steigt (das heißt, eine Strömungsrate eines Abgases, das die teilenden Wände 34 durchläuft, fällt), sowie eine Strömungsrate eines Abgases steigt. Indem die Charakteristik wie im Vorhergehenden in Betracht gezogen wird, ändert sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ansprechend auf eine Strömungsrate eines Abgases, das den teilweise verstopften Filter 31 durchläuft, eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird.
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Der teilweise verstopfte Filter 31 hat noch eine weitere Charakteristik, dass eine PM-Einfangrate mit einem Abgasdruck auf einer Stromaufwärtsseite des teilweise verstopften Filters 31 variiert. Wie in 10 gezeigt ist, steigt genauer gesagt eine PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters 31, sowie ein Abgasdruck höher wird, da eine Strömungsrate eines Abgases, das die teilenden Wände 34 durchläuft, steigt. Indem die Charakteristik wie im Vorhergehenden in Betracht gezogen wird, ändert sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ansprechend auf einen Abgasdruck auf der Stromaufwärtsseite des teilweise verstopften Filters 31 eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird.
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Der teilweise verstopfte Filter 31 hat noch eine weitere Charakteristik, dass eine PM-Einfangrate mit einer Temperatur eines Abgases, das in den teilweise verstopften Filter 31 strömt, variiert. Wie in 11 gezeigt ist, steigt genauer gesagt eine PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters 31, sowie eine Temperatur eines Abgases steigt, da eine Brownsche Bewegung der PM aktiver wird. Indem diese Charakteristik wie im Vorhergehenden in Betracht gezogen wird, ändert sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ansprechend auf eine Temperatur eines Abgases, das in den teilweise verstopften Filter 31 strömt, eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge der abgelagerten PM verwendet wird. Eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird, kann sich alternativ ansprechend auf eine Temperatur eines Abgases, das aus dem teilweise verstopften Filter 31 hinausströmt, oder eine Temperatur des teilweise verstopften Filters 31 ändern.
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Der teilweise verstopfte Filter 31 hat noch eine weitere Charakteristik, dass eine PM-Einfangrate mit einer Menge einer abgelagerten Asche des teilweise verstopften Filters 31 variiert. Wie in 12 gezeigt ist, verringert sich genauer gesagt eine PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters 31, sowie sich eine Menge von abgelagerter Asche erhöht, da eine Strömungsrate eines Abgases, das die teilenden Wände 34 durchläuft, und eine Strömungsrate eines Abgases, das mit den teilenden Wänden 34 in Berührung kommt, fallen. Indem die Charakteristik wie im Vorhergehenden in Betracht gezogen wird, ändert sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ansprechend auf eine Menge einer abgelagerten Asche des teilweise verstopften Filters 31 eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ändert sich kurz gesagt ansprechend auf Parameter, wie zum Beispiel eine Menge von abgelagerten PM, eine Strömungsrate eines Abgases, einen Abgasdruck, eine Temperatur eines Abgases und eine Menge von abgelagerter Asche in Anbetracht der Charakteristiken, dass eine PM-Einfangrate mit den im Vorhergehenden spezifizierten Parametern variiert, eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird.
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Das Folgende beschreibt einen Inhalt von Verfahren bei der PM-Ablagerungsmengenschätzungsroutine von 13, die durch die ECU 30 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
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Die PM-Ablagerungsmengenschätzungsroutine, die in 13 gezeigt ist, wird in vorbestimmten Zyklen wiederholt durchgeführt, während eine Leistungsversorgung der ECU 30 eingeschaltet ist, und funktioniert als ein Schätzungsabschnitt. Wenn die Routine gestartet wird, wird bei 101 bestimmt, ob die Wiederaufbereitungssteuerung durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die Wiederaufbereitungssteuerung durchgeführt wird, wird die Routine beendet, ohne Verfahren bei und nach 102 durchzuführen.
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Wenn unterdessen bei 101 bestimmt wird, dass die Wiederaufbereitungssteuerung nicht durchgeführt wird, wird eine Weiterschaltung zu 102 vorgenommen, bei dem eine Menge von abgelagerten PM an einem Ende der Wiederaufbereitungssteuerung als ein Anfangswert einer Menge von abgelagerten PM berechnet wird. In einem Fall, in dem eine Durchführungszeit der Wiederaufbereitungssteuerung solange wie oder länger als eine vorbestimmte Zeit (Zeit, die notwendig ist, um PM, die sich auf dem teilweise verstopften Filter 31 abgelagert haben, zu beseitigen) ist, wird ein Anfangswert einer Menge von abgelagerten PM auf „0” eingestellt. In einem Fall, in dem andererseits eine Durchführungszeit der Wiederaufbereitungssteuerung kürzer als die vorbestimmte Zeit ist, wird gemäß einer Menge von abgelagerten PM zu einem Beginn der Wiederaufbereitungssteuerung, einer Durchführungszeit der Wiederaufbereitungssteuerung, einer Temperatur des teilweise verstopften Filters 31 und so weiter unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder gemäß einer mathematischen Formel ein Anfangswert einer Menge von abgelagerten PM (eine Menge von abgelagerten PM an einem Ende der Wiederaufbereitungssteuerung) berechnet.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 103 vorgenommen, bei dem eine Menge von PM, die durch den PM-Sensor 32 erfasst wird, (beispielsweise eine Menge von PM, die den teilweise verstopften Filter 31 pro vorbestimmter Zeit durchlaufen hat) als eine Menge von sensorerfassten PM geladen wird.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 104 vorgenommen, bei dem gemäß dem Anfangswert oder dem letzten Wert einer Menge von abgelagerten PM unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder gemäß einer mathematischen Formel eine Basis-PM-Einfangrate berechnet wird. Eine Basis-PM-Einfangrate unmittelbar nach einem Ende der Wiederaufbereitungssteuerung (erste Zeit nach einem Ende der Wiederaufbereitungssteuerung) wird gemäß dem Anfangswert einer Menge von abgelagerten PM unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder dergleichen berechnet. Die Basis-PM-Einfangrate wird danach gemäß dem letzten Wert einer Menge von abgelagerten PM (einem Integrationswert bis zu einer letzten Zeit) unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder dergleichen berechnet. Eine Abbildung oder eine mathematische Formel der Basis-PM-Einfangrate wird im Voraus gemäß Testdaten, Entwurfsdaten und so weiter in Anbetracht einer Beziehung einer Menge von abgelagerten PM und einer PM-Einfangrate (siehe 8) vorbereitet und in dem ROM der ECU 30 zuvor gespeichert.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 105 vorgenommen, bei dem gemäß einer Strömungsrate eines Abgases, das den teilweise verstopften Filter 31 durchläuft, unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder gemäß einer mathematischen Formel ein erster Korrekturkoeffizient einer PM-Einfangrate berechnet wird. Eine Strömungsrate einer Ansaugluft wird hierin als Informationen alternativ zu einer Strömungsrate eines Abgases verwendet. Eine Strömungsrate eines Abgases kann alternativ gemäß einer Maschinenbetriebsbedingung (beispielsweise einer Maschinengeschwindigkeit oder einer Maschinenlast) berechnet werden. Eine Abbildung oder eine mathematische Formel des ersten Korrekturkoeffizienten wird im Voraus gemäß Testdaten, Entwurfsdaten und so weiter in Anbetracht einer Beziehung einer Strömungsrate eines Abgases und einer PM-Einfangrate (siehe 9) vorbereitet und in dem ROM der ECU 30 zuvor gespeichert.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 106 vorgenommen, bei dem gemäß einem Abgasdruck auf der Stromaufwärtsseite des teilweise verstopften Filters 31 unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder gemäß einer mathematischen Formel ein zweiter Korrekturkoeffizient einer PM-Einfangrate berechnet wird. Ein Abgasdruck wird hierin gemäß einer Maschinenbetriebsbedingung (beispielsweise einer Maschinengeschwindigkeit und einer Maschinenlast) berechnet. In einem Fall, in dem das System einen Drucksensor aufweist, der einen Abgasdruck auf der Stromaufwärtsseite des teilweise verstopften Filters 31 erfasst, wird alternativ ein Abgasdruck, der durch den Drucksensor erfasst wird, verwendet. Eine Abbildung oder eine mathematische Formel des zweiten Korrekturkoeffizienten wird im Voraus gemäß Testdaten, Entwurfsdaten und so weiter in Anbetracht einer Beziehung eines Abgasdrucks und einer PM-Einfangrate (siehe 10) vorbereitet und in dem ROM der ECU 30 zuvor gespeichert.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 107 vorgenommen, bei dem gemäß einer Temperatur eines Abgases, das in den teilweise verstopften Filter 31 strömt, unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder gemäß einer mathematischen Formel ein dritter Korrekturkoeffizient einer PM-Einfangrate berechnet wird. Eine Temperatur eines Abgases wird hierin gemäß einer Maschinenbetriebsbedingung (beispielsweise einer Maschinengeschwindigkeit und einer Maschinenlast) berechnet. In einem Fall, in dem das System einen Temperatursensor aufweist, der eine Temperatur eines Abgases, das in den teilweise verstopften Filter 31 strömt, erfasst, wird alternativ eine Temperatur eines Abgases, die durch den Temperatursensor erfasst wird, verwendet. Eine Abbildung oder eine mathematische Formel des dritten Korrekturkoeffizienten wird im Voraus gemäß Testdaten, Entwurfsdaten und so weiter in Anbetracht einer Beziehung einer Temperatur eines Abgases und einer PM-Einfangrate (siehe 11) vorbereitet und in dem ROM der ECU 30 zuvor gespeichert. Der dritte Korrekturkoeffizient einer PM-Einfangrate kann alternativ gemäß einer Temperatur eines Abgases, das aus dem teilweise verstopften Filter 31 hinausströmt, oder einer Temperatur des teilweise verstopften Filters 31 unter Bezugnahme auf die Abbildung oder gemäß der mathematischen Formel berechnet werden.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 108 vorgenommen, bei dem gemäß einer Menge einer abgelagerten Asche des teilweise verstopften Filters 31 unter Bezugnahme auf eine Abbildung oder gemäß einer mathematischen Formel ein vierter Korrekturkoeffizient einer PM-Einfangrate berechnet wird. Eine Menge einer abgelagerten Asche wird hierin gemäß einer Maschinenbetriebsbedingung (beispielsweise einer Maschinengeschwindigkeit und einer Maschinenlast) berechnet. Eine Abbildung oder eine mathematische Formel des vierten Korrekturkoeffizienten wird im Voraus gemäß Testdaten, Entwurfsdaten und so weiter in Anbetracht einer Beziehung einer Menge einer abgelagerten Asche und einer PM-Einfangrate (siehe 12) vorbereitet und in dem ROM der ECU 30 zuvor gespeichert.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 109 vorgenommen, bei dem durch Korrigieren der Basis-PM-Einfangrate unter Verwendung der ersten bis vierten Korrekturkoeffizienten eine End-PM-Einfangrate gefunden wird. Durch die Verfahren bei 104 bis 109 im Vorhergehenden wird ansprechend auf Parameter, wie zum Beispiel eine Menge von abgelagerten PM, eine Strömungsrate eines Abgases, einen Abgasdruck, eine Temperatur eines Abgases und eine Menge einer abgelagerten Asche, in Anbetracht der Charakteristiken, dass eine PM-Einfangrate mit den im Vorhergehenden spezifizierten Parametern variiert, eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird, geändert.
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Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 110 vorgenommen, bei dem gemäß der vorhergehenden Gleichung (1) durch Verwenden einer Menge von sensorerfassten PM und einer PM-Einfangrate eine gegenwärtige Menge von abgelagerten PM (beispielsweise eine Menge von abgelagerten PM pro vorbestimmter Zeit) geschätzt (berechnet) wird. Eine Weiterschaltung wird anschließend zu 111 vorgenommen, bei dem durch Addieren der gegenwärtigen Menge von abgelagerten PM zu einem Integrationswert einer Menge von abgelagerten PM bis zu der letzten Zeit ein Integrationswert einer Menge von abgelagerten PM bis zu einer gegenwärtigen Zeit gefunden wird.
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Bei dem im Vorhergehenden beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel wird gemäß einer Menge von PM, die durch den PM-Sensor 32 erfasst wird, (einer Menge von sensorerfassten PM) und einer PM-Einfangrate des teilweise verstopften Filters 31 eine Menge von abgelagerten PM des teilweise verstopften Filters 31 geschätzt. Eine vorbestimmte Korrelation wird zwischen einer Menge von abgelagerten PM, einer Menge von sensorerfassten PM und einer PM-Einfangrate ermittelt. Eine Menge von abgelagerten PM kann daher durch Verwenden einer Menge von sensorerfassten PM und einer PM-Einfangrate geschätzt (berechnet) werden. In diesem Fall kann, da eine Menge von abgelagerten PM geschätzt werden kann, ohne einen Vorne-hinten-Druckunterschied des teilweise verstopften Filters 31 zu verwenden, eine Menge von abgelagerten PM selbst dann mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden, wenn eine Menge von abgelagerten PM klein ist, und daher ein Vorne-hinten-Druckunterschied des teilweise verstopften Filters 31 klein ist. Es ist zusätzlich nicht notwendig, einen Druckunterschiedssensor vorzusehen, um einen Vorne-hinten-Druckunterschied des teilweise verstopften Filters 31 zu erfassen. Eine Erhöhung des Aufwands und der Komplexität des Systems kann daher vermieden werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ändert sich ansprechend auf Parameter, wie zum Beispiel eine Menge von abgelagerten PM, eine Strömungsrate eines Abgases, einen Abgasdruck, eine Temperatur eines Abgases und eine Menge einer abgelagerten Asche, in Anbetracht der Charakteristiken, dass eine PM-Einfangrate mit den im Vorhergehenden spezifizierten Parametern variiert, eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird. Eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird, kann dementsprechend durch Ändern der PM-Einfangrate, um zu einer Varianz der PM-Einfangrate ansprechend auf eine Menge von abgelagerten PM, eine Strömungsrate eines Abgases, einen Abgasdruck, eine Temperatur eines Abgases, eine Menge einer abgelagerten Asche und so weiter zu passen, auf einen passenden Wert eingestellt werden. Eine Schätzwertgenauigkeit einer Menge von abgelagerten PM kann folglich erhöht werden.
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Das vorhergehende Ausführungsbeispiel ist auf eine solche Art und Weise konfiguriert, dass eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird, ansprechend auf sowohl eine Menge von abgelagerten PM, eine Strömungsrate eines Abgases, einen Abgasdruck, eine Temperatur eines Abgases als auch eine Menge einer abgelagerten Asche geändert wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die vorhergehende Konfiguration begrenzt. Eine PM-Einfangrate, die bei der Schätzung der Menge von abgelagerten PM verwendet wird, kann ansprechend auf eine(n) oder zwei oder mehr von einer Menge von abgelagerten PM, einer Strömungsrate eines Abgases, einem Abgasdruck, einer Temperatur eines Abgases und einer Menge einer abgelagerten Asche geändert werden.
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Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung auf ein System angewendet, das mit einem teilweise verstopften Filter versehen ist, der eine Struktur hat, bei der einige Zellen auf einer Einlassseite geschlossen sind und alle Zellen auf einer Auslassseite geöffnet sind. Eine Anwendung der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf das vorhergehende System begrenzt. Die vorliegende Offenbarung kann auf ein System angewendet sein, das mit einem teilweise geschlossenen Filter versehen ist, der eine Struktur hat, bei dem einige Zellen auf einer Einlassseite geschlossen sind, und einige der anderen Zellen (einlassgeöffneten Zellen) auf einer Auslassseite geschlossen sind. Die vorliegende Offenbarung wird alternativ auf ein System angewendet, das mit einem teilweise verstopften Filter, der eine Struktur hat, bei dem einige Zellen auf einer Auslassseite geschlossen sind, und alle Zellen auf einer Einlassseite geöffnet sind, oder einem teilweise verstopften Filter versehen ist, der eine Struktur hat, bei dem einige Zellen auf einer Auslassseite geschlossen sind, und einige der anderen Zellen (auslassgeöffneten Zellen) auf einer Einlassseite geschlossen sind. Die vorliegende Offenbarung kann kurz gesagt auf irgendein System angewendet sein, das mit einem teilweise verstopften Filter versehen ist, der eine Struktur hat, bei dem einige Zellen auf sowohl einer Einlassseite als auch einer Auslassseite geöffnet sind.
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Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung auf ein System angewendet, das mit einer Zylinderinneneinspritzbenzinmaschine ausgestattet ist. Eine Anwendung der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf das vorhergehende System begrenzt. Die vorliegende Offenbarung kann auf irgendein System angewendet sein, das mit einem teilweise verstopften Filter versehen ist, selbst wenn das System mit einer Dieselmaschine oder einer Ansaugpforteneinspritzbenzinmaschine ausgestattet ist.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele derselben beschrieben ist, versteht es sich von selbst, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und den Aufbau begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Trotz der verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen sind zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.
