DE112019006359T5

DE112019006359T5 - Feinstaub-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019006359T5
Application number: DE112019006359.6T
Authority: DE
Inventors: Takashi Araki; Masato Katsuna
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-09-16
Also published as: US11753981B2; JP7087985B2; JP2020101393A; WO2020129505A1; US20210310397A1

Abstract

Eine Feinstaub-Erfassungsvorrichtung (S) umfasst einen Sensorkörper (S1), welcher eine Sensorvorrichtung (1) aufweist, welche in einem Gehäuse (H) untergebracht ist und an einer Abgasleitung (101) eines Verbrennungsmotors (ENG) angebracht ist sowie Feinstaub, das in Abgas enthalten ist, erfasst, eine Sensortemperaturbestimmungseinheit (2), welche arbeitet, um eine Temperatur der Sensorvorrichtung zu bestimmen, und eine Befestigungszustandsdiagnoseeinheit (3), welche einen Befestigungszustand, in welchem der Sensorkörper in der Abgasleitung befestigt ist, diagnostiziert. Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit enthält eine Diagnoseschwellwerteinstelleinheit (31) und eine Befestigungsfehlerbestimmungseinheit (32). Die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit bestimmt einen Diagnoseschwellwert (Tth), der bei einer Diagnose des Befestigungszustand verwendet wird, als eine Funktion eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors, um einen Temperaturwert aufzuweisen, der niedriger als eine Temperatur der Sensorvorrichtung ist, wenn der Sensorkörper normal in der Abgasleitung befestigt ist. Wenn eine Sensortemperatur (T), die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit bestimmt ist, niedriger als der Diagnoseschwellwert ist, bestimmt die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit, dass ein Fehler im Befestigungszustand vorliegt.

Description

Querverweis auf verwandtes Dokument
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung No. 2018-238316 , eingereicht am 20. Dezember 2018, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Feinstaub-Erfassungsvorrichtung, welche Feinstaub erfasst, der in Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, enthalten ist.
Hintergrund
Es werden Abgasemissionssteuerungssysteme verwendet, welche einen Feinstaubfilter enthalten, der so arbeitet, dass er Feinstaub aus dem Abgas eines Motors von einem Fahrzeug auffängt. Die Abgasemissionssteuerungssysteme sind mit einem Feinstaub(PM)-Sensor ausgestattet, welcher Feinstaub erfasst, der aus dem Feinstaubfilter austritt, wenn dieser beschädigt ist.
In den letzten Jahren wurden Regularien zur Emissionssteuerung restriktiver, weshalb es erforderlich ist, eine Fehlfunktion des Abgasemissionssteuerungssystems schnell zu erfassen. Ein Fehler im Betrieb des PM-Sensors kann zu einem Fehler beim Erfassen der Fehlfunktionen führen, weshalb die Notwendigkeit besteht, eine Fehlfunktion des PM-Sensors selbst zu erfassen, um die Zuverlässigkeit des Betriebs des Abgasemissionssteuerungssystems sicherzustellen. Einer der Faktoren, der eine Funktionsminderung des PM-Sensors verursacht, ist ein korrekt montierter Zustand des PM-Sensors. Es kann in einem Fehler bei der Ausgabe des PM-Sensors zum korrekten Erfassen des Feinstaubs resultieren, falls der PM-Sensor beispielsweise nicht korrekt installiert ist, sodass das Abgas eine Sensorvorrichtung, die in dem PM-Sensor installiert ist, nicht erreicht.
Die obige Veröffentlichung lehrt ein Diagnoseverfahren zum Bestimmen eines Befestigungszustands des PM-Sensors basierend auf einem Vergleich zwischen der Temperatur des PM-Sensors, wenn diese direkt oder indirekt durch eine Sensoreinheit, in welcher der PM-Sensor installiert ist, gemessen wird, und der Temperatur des Abgases, die durch eine andere Sensoreinheit gemessen wird. Normalerweise folgt eine Temperaturänderung des PM-Sensors einer Temperaturänderung des Abgases. Dementsprechend besteht die Gefahr, dass eine Abnormität bei dem PM-Sensor auftreten kann, wenn die Temperatur des PM-Sensors fällt, während sich die Temperatur des Abgases erhöht und eine Differenz zwischen beiden groß wird.
Literatur des Stands der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: DE 102009003091 A1
Kurzfassung der Erfindung
Das obige Verfahren zum Vergleichen der Temperatur des PM-Sensors und der Temperatur des Abgases, wie in Patentliteratur 1 gelehrt, benötigt Sensoren, um solche Temperaturen zu messen, oder eine Vorrichtung, um diese zu berechnen. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur des PM-Sensors und der Temperatur des Abgases hängt von einer Betriebsbedingung des Fahrzeugs sowie dem Typ des Fahrzeugs, der Struktur des Abgasemissionssteuerungssystems oder der Anbringungsposition des PM-Sensors ab. Das System, wie es in der obigen Veröffentlichung gelehrt wird, ist entworfen, um ein Temperaturprofil, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur des PM-Sensors und der Temperatur des Abgases darstellt, zu erhalten, um dieses mit Änderungsraten bei solchen Temperaturen zu vergleichen, um eine Abnormität des PM-Sensors zu diagnostizieren. Dies benötigt daher Zeit, um eine solche Diagnose abzuschließen und kann zu einem Fehler beim Diagnostizieren des Befestigungszustands des PM-Sensors führen.
Es ist eine Aufgabe dieser Offenbarung, eine Feinstaub-Erfassungsvorrichtung vorzusehen, welche einen Befestigungszustand einer Sensorvorrichtung diagnostizieren kann, um einen erhöhten Grad an Zuverlässigkeit im Betrieb derselben zu erreichen.
Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung ist eine Feinstaub-Erfassungsvorrichtung vorgesehen, welche aufweist: (a) einen Sensorkörper, welcher eine Sensorvorrichtung aufweist, welche in einem Gehäuse aufgenommen ist, das konfiguriert ist, in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors befestigt zu sein, und Feinstaub, das im Abgas enthalten ist, erfasst; (b) eine Sensortemperaturbestimmungseinheit, welche arbeitet, um eine Temperatur der Sensorvorrichtung zu bestimmen; und (c) eine Befestigungszustandsdiagnoseeinheit, welche einen Befestigungszustand diagnostiziert, in welchem der Sensorkörper in der Abgasleitung befestigt ist. Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit enthält eine Diagnoseschwellwerteinstelleinheit und eine Befestigungsfehlerbestimmungseinheit. Die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit bestimmt ein Diagnoseschwellwert, welcher bei der Diagnose des Befestigungszustands verwendet wird, als eine Funktion abhängig von einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors, um einen Temperaturwert aufzuweisen, der niedriger als eine Temperatur der Sensorvorrichtung ist, wenn der Sensorkörper normal in der Abgasleitung befestigt ist. Die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit vergleicht eine Sensortemperatur, die die Temperatur der Sensorvorrichtung ist, die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit bestimmt ist, mit dem Diagnoseschwellwert und bestimmt, dass ein Fehler im Befestigungszustand auftritt, wenn die Sensortemperatur niedriger als der Diagnoseschwellwert ist.
Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit der Feinstaub-Erfassungsvorrichtung ist mit der Diagnoseschwellwerteinstelleinheit ausgestattet, welche den Diagnoseschwellwert zur Verwendung bei der Diagnose des Befestigungszustands der Sensorvorrichtung einstellt. Wenn der Sensorkörper normal befestigt ist, ist die Temperatur der Sensorvorrichtung, die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit gemessen wird, im Wesentlichen gleich zur Temperatur des Abgases in der Abgasleitung. Die Temperatur des Abgases kann unter Verwendung des Betriebszustands berechnet werden, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die Diagnose des Befestigungszustands durch ein vorheriges Herleiten einer Relation zwischen dem Betriebszustand, der Temperatur des Abgases und der Temperatur der Sensorvorrichtung und anschließendem Einstellen des Schwellwerts, sodass dieser niedriger als die Temperatur der Sensorvorrichtung im normalen Befestigungszustand ist, erreicht wird.
Die vorherigen Anordnungen beseitigen die Notwendigkeit für ein Mittel zum direkten Messen oder Berechnen der Temperatur des Abgases oder Herleiten eines Profils, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Sensorvorrichtung und der Temperatur des Abgases für einen Vergleich zwischen beiden darstellt. Die genaue Bestimmung der Verfügbarkeit der Diagnose des Befestigungszustands wird daher durch Bestimmen des Schwellwerts als eine Funktion des aktuellen Betriebszustands erreicht.
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung bei der vorherigen Ausgestaltung kann, wie durch die vorherigen Erläuterungen offensichtlich, den Befestigungszustand der Sensorvorrichtung mit hoher Genauigkeit diagnostizieren und weist einen hohen Grad an Zuverlässigkeit in seinem Betrieb auf.
Figurenliste
Die vorherigen und weitere Aufgaben, Merkmale oder nützlichen Vorteile dieser Offenbarung werden anhand der genauen Beschreibung, die nachstehend gegeben wird, und durch die beigefügten Zeichnungen besser verstanden.

1 ist eine Ansicht, welche eine Gesamtstruktur einer Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche Highlights eines Sensorkörpers einer Feinstaub-Erfassungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, welche Highlights einer Sensorvorrichtung einer Feinstaub-Erfassungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, welche eine Gesamtstruktur eines Abgasemissionssteuerungssystems veranschaulicht, das eine Feinstaub-Erfassungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform enthält.
5 ist ein schematischer Querschnitt zum Erläutern eines Betriebs einer Sensorvorrichtung bei der ersten Ausführungsform.
6 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen einem Heizwiderstand und einer Sensortemperatur zur Verwendung in einer Sensortemperaturbestimmungseinheit einer Feinstaub-Erfassungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm einer Befestigungszustandsdiagnose, die durch eine Befestigungszustandsdiagnoseeinheit einer Feinstaub-Erfassungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform ausführt.
8 ist ein Flussdiagramm eines Bestimmungsbetriebs für eine Diagnoseverfügbarkeit, die durch eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
9 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen einem Normalbereich eines Heizwiderstand und einem Widerstandsschwellwert zur Verwendung in einer Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der ersten Ausführungsform darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm eines Einstellbetriebs für einen Diagnoseschwellwert, der durch eine Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
11 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen einer Temperatur eines Abgases, einer Sensortemperatur und einem Diagnoseschwellwert zur Verwendung in einer Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der ersten Ausführungsform darstellt.
12 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen einer Motordrehzahl, einer Einspritzmenge von Kraftstoff und einer Temperatur des Abgases zur Verwendung in einer Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der ersten Ausführungsform darstellt.
13 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel darstellt, wie ein Diagnoseschwellwert Tth zwischen einem Hochtemperaturzustand und einem Niedrigtemperaturzustand zur Verwendung in einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der ersten Ausführungsform bestimmt wird.
14 ist ein Flussdiagramm eines Bestimmungsbetriebs einer Diagnoseverfügbarkeit, die durch eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit gemäß der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
15 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang eines Normalbereichs einer Sensortemperatur und einem Temperaturschwellwert zur Verwendung in einer Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der zweiten Ausführungsform darstellt.
16 ist ein Flussdiagramm eines Bestimmungsbetriebs einer Diagnoseverfügbarkeit, die durch eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit gemäß der dritten Ausführungsform ausgeführt wird.
17 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen einem Steuermodus eines Motors und einer Sensortemperatur zur Verwendung in einer Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
18 ist ein Flussdiagramm eines Bestimmungsbetriebs einer Diagnoseverfügbarkeit, der durch eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit gemäß der vierten Ausführungsform ausgeführt wird.
19 ist eine Ansicht, welche Zusammenhänge zwischen einem Diagnoseverfügbarkeitsbereich und einem Schwellwert in Bezug auf eine Motordrehzahl und eine Einspritzmenge von Kraftstoff zur Verwendung in einer Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.
20 ist eine Ansicht, welche ein Flussdiagramm eines Bestimmungsbetriebs einer Diagnoseverfügbarkeit durch eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit und einen Zusammenhang zwischen einem Diagnoseverfügbarkeitsbereich in Bezug auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Schwellwert bei einer Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt.
21 eine Ansicht, welche ein Flussdiagramm eines Bestimmungsbetriebs einer Diagnoseverfügbarkeit, der durch eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit ausgeführt wird, und einen Zusammenhang zwischen einem Diagnoseverfügbarkeitsbereich in Bezug auf eine Temperatur des Abgases und einen Schwellwert bei einer Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt.
22 ist ein Flussdiagramm eines Einstellbetriebs eines Diagnoseschwellwerts, der durch eine Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit gemäß der fünften Ausführungsform ausgeführt wird.
23 ist eine Ansicht, welche Zusammenhänge zwischen einer Temperatur des Abgases und einem Diagnoseschwellwert und zwischen einer Sensortemperatur und einem Diagnoseschwellwert zwischen einer hohen Außentemperatur und einer niedrigen Außentemperatur zur Verwendung in einer Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einer Befestigungszustandsdiagnoseeinheit bei der fünften Ausführungsform darstellt.
24 ist eine vergrößerte Ansicht, welche Highlights einer Struktur einer Temperaturmesseinheit veranschaulicht, die in einer Sensortemperaturbestimmungseinheit bei einer Modifizierung der fünften Ausführungsform verwendet wird.

Ausführungsformen der Erfindung
Erste Ausführungsform
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S bei dieser Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug zu den 1 bis 14 beschrieben.
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S, wie in den 1 bis 3 veranschaulicht, enthält den Sensorkörper S1, der mit der Sensorvorrichtung 1 ausgestattet ist, und die Steuervorrichtung S2, die mit der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 und der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgestattet ist. Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S kann, wie in 4 veranschaulicht, mit der Emissionssteuerungsvorrichtung 100 verwendet werden, die an einem Dieselmotor ENG montiert ist, der ein Verbrennungsmotor für Fahrzeuge ist (welcher zudem als ein Motor bezeichnet wird). Der Sensorkörper S1 ist mit dem Gehäuse H ausgestattet, welches an der Abgasleitung 101 des Motors ENG angebracht ist, wobei darin die Sensorvorrichtung 1, die dazu dient, Feinstaub, das im Abgas enthalten ist, zu erfassen, angebracht ist.
Die Steuerungsvorrichtung S2 ist mit der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 ausgestattet, welche in der Sensorsteuerungseinheit (SCU) 20 installiert ist, die mit dem Sensorkörper S1 verbunden ist und arbeitet, um die Temperatur der Sensorvorrichtung 1 zu messen. Die elektronische Steuerungseinheit (ECU) 30, die in dem Fahrzeug installiert ist, ist mit der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgestattet, welche einen Zustand des Sensorkörpers S1, der in der Abgasleitung 101 befestigt ist, diagnostiziert.
Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 enthält die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 und die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit 32. Die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 stellt den Diagnoseschwellwert Tth ein. Die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit 32 bestimmt, ob ein Fehler bei der Befestigung des Sensorkörpers S1 vorliegt. Die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 verwendet einen Betriebszustand des Motors ENG, um den Diagnoseschwellwert Tth zur Verwendung bei der Diagnose des Befestigungszustands auf einen Temperaturwert einzustellen, der niedriger als eine Temperatur der Sensorvorrichtung 1 ist, wenn der Sensorkörper S1 korrekt oder normal an der Abgasleitung 101 befestigt ist. Die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit 32 vergleicht die Sensortemperatur T, die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 bestimmt wird, mit dem Diagnoseschwellwert Tth und bestimmt, dass der Befestigungszustand abnorm ist, d. h., ein Fehler beim Befestigen des Sensorkörpers S1 auftritt, wenn die Sensortemperatur T niedriger als der Diagnoseschwellwert Tth (d. h., T < Tth) ist.
Insbesondere können die Motordrehzahl oder die Einspritzmenge an Kraftstoff als Information über einen Betriebszustand des Motors ENG (welche nachstehend ebenso als Betriebsinformation bezeichnet wird) verwendet werden. Die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 kann zumindest die Motordrehzahl oder die Einspritzmenge an Kraftstoff messen, um den Diagnoseschwellwert Tth zu bestimmen, sodass dieser einen Wert aufweist, der niedriger ist als die Temperatur der Sensorvorrichtung 1, welche den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Sensorvorrichtung 1 und jeweils der Motordrehzahl oder der Einspritzmenge an Kraftstoff erfüllt, was dann der Fall ist, wenn der Sensorkörper S1 korrekt befestigt ist (d. h., der Normalbefestigungszustand).
Der Sensorkörper S1 ist mit der Heizvorrichtung 4 (siehe 3) ausgestattet, welche beispielsweise elektrisch erregt wird, um Wärmeenergie zu erzeugen, um die Temperatur der Sensorvorrichtung 1 zu erhöhen. Die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 kann die Sensortemperatur T als eine Funktion eines Widerstandswerts der Heizvorrichtung 4 bestimmen. Die Steuerungsvorrichtung S2 ist ebenso mit der Heizsteuerungseinheit 21 ausgestattet, welche arbeitet, um einen Betrieb der Heizvorrichtung 4 zu steuern, um die Heizvorrichtung 4 aufzuheizen.
Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ist vorzugsweise mit der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 ausgestattet, welche bestimmt, ob eine korrekte Diagnose des Befestigungszustands des Sensorkörpers S1 verfügbar ist. Insbesondere kann die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 bestimmen, ob die korrekte Diagnose unter der Verwendung der Information über zumindest einen Betriebszustand der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2, einen Steuerzustand der Sensorvorrichtung 1, einen Zustand des Abgases in der Abgasleitung 101 oder einen Betriebszustand des Motors ENG verfügbar ist.
Die Struktur der Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S wird nachstehend im Detail beschrieben.
In 1 enthält der Sensorkörper S1 der Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S das zylindrische Gehäuse H und die Befestigungsschraube H1. Der Sensorkörper S1 weist die Sensorvorrichtung 1 auf, die im Inneren des Gehäuses H koaxial dazu angeordnet ist. Die Befestigungsschraube H1 ist an einem äußeren Umfang des Gehäuses H angeordnet, um den Sensorkörper S1 an der Abgasleitung 101 anzubringen. Das Gehäuse H weist offene Enden auf sowie eine behälter-förmige Vorrichtungsabdeckung 6, die am vorderen Ende davon befestigt ist. Das Gehäuse H weist ebenso die zylindrische Luftabdeckung 12 auf, die am Basisende davon befestigt ist.
Bei den folgenden Erläuterungen wird eine vertikale Richtung, wie in 1 betrachtet, auch als eine axiale Richtung X des Sensorkörpers S1 bezeichnet. Eine Seite am unteren Ende des Sensorkörpers S1 wird auch als eine vordere Endseite bezeichnet. Eine Seite am oberen Ende des Sensorkörpers S1 wird auch als eine Basisendseite bezeichnet.
Die Sensorvorrichtung 1 weist eine längliche rechtwinklige Parallelepiped-Form auf und erstreckt sich in der axialen Richtung X des Sensorkörpers S1. Die Sensorvorrichtung 1 ist mit dem Sensitivitätsabschnitt 10 ausgestattet, welcher am vorderen Ende davon angeordnet ist und arbeitet, um Feinstaub, das im Abgas, das von dem Motor ENG ausgestoßen wird, enthalten ist, zu erfassen. Die Sensorvorrichtung 1 weist entgegengesetzte Enden auf, welche nach außerhalb des Gehäuses H vorstehen und weist ebenso die vordere Endseite auf, die den Sensitivitätsabschnitt 10 enthält, der von der Vorrichtungsabdeckung 6 abgedeckt ist. Die Vorrichtungsabdeckung 6 (welche später im Detail beschrieben wird) schützt die Sensorvorrichtung 1 vor Giftstoffen oder Kondenswasser im Abgas.
Der Sensorkörper S1 ist, wie in 4 veranschaulicht, in der Abgasleitung 101 der Emissionssteuerungsvorrichtung 100 installiert. Die sichere Befestigung des Gehäuses H des Sensorkörpers S1 wird durch Einsetzen des Gehäuses H in ein Befestigungsloch, das in der Abgasleitung 101 ausgebildet ist, und durch eine Gewindeschraubenbefestigung der Befestigungsschraube H1 darin erreicht, sodass die vordere Endseite der Sensorvorrichtung 1, die von der Vorrichtungsabdeckung 6 abgedeckt ist, ins Innere der Abgasleitung 101 vorsteht. Die Luftabdeckung 12 deckt die Basisendseite der Sensorvorrichtung 1, die außerhalb der Abgasleitung 101 angeordnet ist, ab. Die Sensorvorrichtung 1 und die SCU 20 sind unter Verwendung der Leitungen 13, die sich von der Basisendseite der Luftabdeckung 12 aus erstrecken, elektrisch miteinander verbunden.
Die Sensorvorrichtung 1 ist, wie als ein Beispiel in den 2 und 3 veranschaulicht, durch eine gestapelte Vorrichtung mit einer Stapelstruktur implementiert und weist die abgeflachte rechteckige Parallelepiped-Isolierbasis 11 auf, dessen vordere Endoberfläche den Sensitivitätsabschnitt 10 definiert. Der Sensitivitätsabschnitt 10 weist eine Vielzahl von linearen Elektroden auf, die daran befestigt sind und die die Sensierelektroden 10a und 10b enthalten, welche eine Vielzahl von Elektrodenpaaren definieren, die in der Polarität zueinander unterschiedlich sind. Der Sensitivitätsabschnitt 10 wird beispielsweise durch Vorbereiten eines Stapels hergestellt, der aus einer Vielzahl von Isolierplatten, welche die Isolierbasis 11 werden, und aus Elektrodenschichten besteht, welche die Sensierelektroden 10a und 10b werden und die jeweils zwischen zwei der Isolierplatten eingesetzt werden, wobei der Stapel anschließend gebrannt wird. Die Elektrodenschichten sind zumindest teilweise in der Isolierbasis 11 eingebettet, um Kanten aufzuweisen, die zur Außenseite an der vorderen Endoberfläche der Isolierbasis 11 in der Form von Linien freiliegen, um die Sensierelektroden 10a und 10b zu definieren. Die Isolierbasis 11 ist beispielsweise aus einem isolierenden Keramikmaterial, wie etwa Aluminiumoxid, hergestellt.
Die Isolierbasis 11 weist Leitungen, die nicht gezeigt sind, auf, die darin eingebettet sind und welche mit den Sensierelektroden 10a und 10b verbunden sind. Die Leitungen erstrecken sich zur Basisendseite der Sensorvorrichtung 1 und bilden eine Verbindung zur PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 der SCU 20 (siehe 1). Die PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 ist mit einer Spannungsanlegeschaltung ausgestattet, die arbeitet, um eine PM-Erfassungsspannung an die Sensierelektroden 10a und 10b anzulegen, um zwischen den Sensierelektroden 10a und 10b für einen bestimmten Zeitraum PM elektrostatisch anzusammeln.
Prinzipien zum Erfassen von PM werden nachstehend mit Bezug zur schematischen Ansicht aus 5 beschrieben. Der Sensitivitätsabschnitt 10 der Sensorvorrichtung 1 weist die Sensierelektroden 10a und 10b auf, welche in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet und einander an der Oberfläche des Sensitivitätsabschnitts 10 zugewandt sind. In einem initialen Zustand sind die Sensierelektroden 10a und 10b nicht elektrisch erregt. Wenn ein PM-Erfassungszeitraum eingegeben wird, liegt die PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 eine bestimmte Spannung an die Sensierelektroden 10a und 10b an, um ein elektrisches Feld dazwischen zu erzeugen, wobei dadurch PM angezogen wird. Der PM wird anschließend graduell an den Sensierelektroden 10a und 10b angesammelt, bis er letztendlich die Sensierelektroden 10a und 10b elektrisch miteinander verbindet. Dies verursacht, dass sich der Widerstandswert der Sensierelektroden 10a und 10b als eine Funktion abhängig von der angesammelten Menge an PM ändert. Die PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 misst dann den elektrischen Strom, der zwischen den Sensierelektroden 10a und 10b fließt.
Mit Bezug zu 3 weist die Isolierbasis 11 eine Heizelektrode, ein Paar von Leitungen 42 und 43 und die Sensierleitung 44 auf, die in einem Abschnitt nahe der vorderen Endoberfläche, an welcher die Sensierelektroden 10a und 10b ausgebildet sind, eingebettet sind. Die Heizelektrode besteht aus dem Heizerzeugungsabschnitt 41 der Heizvorrichtung 4. Die Leitungen 42 und 43 werden verwendet, um den Heizerzeugungsabschnitt 41 elektrisch zu erregen. Die Leitungen 42, 43 und 44 erstrecken sich zur Basisendseite der Sensorvorrichtung 1 und bilden über die Leitungen 13 eine Verbindung zur Heizsteuerungseinheit 21 der SCU 30 (siehe 1).
Die Heizsteuerungseinheit 21 ist beispielsweise mit einer Pulsbreiten-Modulations-Schaltung ausgestattet, die arbeitet, um eine Pulsbreite eines Heizansteuerungssignals zu steuern, wobei sie dazu dient, den Grad an elektrischer Erregung des Heizerzeugungsabschnitt 41 unter Verwendung eines Gütefaktors bzw. Dutyfaktors (welcher auch als eine Heizgüte (Güte der Heizvorrichtung) bezeichnet wird) des Pulssignals zu steuern. Daher steuert die Heizsteuerungseinheit 21 die Wärmemenge, die durch die Heizvorrichtung 4 erzeugt wird, um die Sensorvorrichtung 1 auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizen. Beispielsweise kann, wenn eine Anforderung für die PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 besteht, PM zu erfassen, zuerst ein Sensor-Regenerationsbetrieb ausgeführt werden, um den Sensitivitätsabschnitt 10 über eine Temperatur aufzuheizen, bei welcher PM normalerweise verbrennt, um angesammelten PM auf der Sensorvorrichtung 1 weg zu brennen, wobei dadurch der initiale Zustand wiederhergestellt wird oder sich die Sensorvorrichtung 1 regeneriert.
Bei dieser Ausführungsform verwendet die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 einen Widerstandswert (welcher auch als ein Heizwiderstand bezeichnet wird) des Heizerzeugungsabschnitt 41 der Heizvorrichtung 4, die in der Sensorvorrichtung 1 verbaut ist, um die Sensortemperatur T zu bestimmen. Insbesondere ist, wie aus 6 ersichtlich, die Sensortemperatur T proportional zum Heizwiderstand. Daher ist es möglich, einen solchen proportionalen Zusammenhang zu verwenden, um die Sensortemperatur T zu bestimmen. Die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 ist daher mit einer Heizwiderstandsmessschaltung, die nicht gezeigt ist, ausgestattet, welche einen elektrischen Strom misst, welcher im Heizerzeugungsabschnitt 41 der Heizvorrichtung 4 während des Anlegens der Spannung an den Heizerzeugungsabschnitt 41 durch die Sensierleitung 44 strömt, und welche anschließend den Heizwiderstand berechnet (d. h., der Heizwiderstand = angelegte Spannung/gemessenen Strom).
Die Vorrichtungsabdeckung 6 weist die Form eines Doppelwandbehälters auf, der eine Öffnung aufweist, die dem Gehäuse H zugewandt ist und besteht aus der äußeren Abdeckung 6a und der inneren Abdeckung 6b, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die äußere Abdeckung 6a ist aus einem Zylinder, dessen Durchmesser im Wesentlichen konstant ist, und einer vorderen Endoberfläche, die ein Ende des Zylinders verschließt, hergestellt. Die äußere Abdeckung 6a weist auch eine Vielzahl an Gastströmung-Durchgangslöchern 61 auf, welche in einer Umfangsoberfläche nahe der vorderen Endoberfläche darin ausgebildet sind und durch welche Abgas das in der Abgasleitung 100 einströmt, ins Innere der äußeren Abdeckung 6a eintritt. Die innere Abdeckung 6b weist das Gasströmung-Durchgangsloch 62 auf, welches in der vorderen Endoberfläche darin ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen dem inneren Raum der inneren Abdeckung 6b und dem inneren Raum der äußeren Abdeckung 6a bildet.
Die innere Abdeckung 6b weist eine Vielzahl von Gasströmung-Durchgangslöchern 621 auf, die in einer Seitenoberfläche nahe der Basisendseite darin ausgebildet sind. Die Führungen 63 sind in den Gasströmung-Durchgangslöchern 621 angeordnet. Die Führungen 63 sind nach innen in die innere Abdeckung 6b geneigt. Das Abgas, das in die äußere Abdeckung 6a eingetreten ist, wird entlang der äußeren Oberfläche der inneren Abdeckung 6b in Richtung der Basisendseite geführt und anschließend ins Innere der inneren Abdeckung 6b über die Gasströmung-Durchgangslöcher 621 eingeleitet. Die Führungen 63 weisen vordere Enden auf, die dem Sensitivitätsabschnitt 10 der Sensorvorrichtung 1 zugewandt sind, welcher an einer Achse der inneren Abdeckung 6b angeordnet ist, wobei sie dazu dienen, das Abgas, das in die innere Abdeckung 6b eingetreten ist, in Richtung des Sensitivitätsabschnitts 10 auszurichten, wobei dies wiederum bedeutet, dass es bzw. das Abgas durch das Gasströmung-Durchgangsloch 62 in der vorderen Endoberfläche abgeführt wird und es sich mit einer Strömung des Abgases, das von der Innenseite zur Außenseite der äußeren Abdeckung 6a austritt, vereint.
Die Gasströmung-Durchgangslöcher 61 und 62 der äußeren Abdeckung 6a und der inneren Abdeckung 6b nahe der vorderen Endseiten davon sind beispielsweise kreisförmig. Die Gasströmung-Durchgangslöcher 621 der inneren Abdeckung 6b nahe der Basisendseite davon sind in der axialen Richtung X verlängert und sind integral mit den plattenähnlichen Führungen 63 ausgebildet, die durch Schneiden der Seitenoberfläche der inneren Abdeckung 6b gebildet werden. Die Konfigurationen der äußeren Abdeckung 6a, der inneren Abdeckung 6b und der Gasströmung-Durchgangslöcher 61, 62 und 621 sind nicht auf die vorherigen beschränkt, sondern können optional verändert werden. Die Führungen 63 können bei den Gasströmung-Durchgangslöchern 621 ausgespart sein. Die Anzahl oder die Ausgestaltung der Gasströmung-Durchgangslöcher 61, 62 und 621 kann optional verändert werden. Es ist jedoch empfehlenswert, dass die Gasströmung-Durchgangslöcher 61 und 621 in gleichen Intervallen zueinander über die gesamte Umfangsoberfläche der äußeren Abdeckung 6a und der inneren Abdeckung 6b angeordnet werden, wobei dabei bewirkt wird, dass die äußere Abdeckung 6a und innere Abdeckung 6b keine Richtwirkung auf die Gasströmung aufweisen.
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S bei dieser Ausführungsform weist, wie in 4 veranschaulicht, den Sensorkörper S1 auf, der in der Wand der Abgasleitung 101 stromabwärts des Dieselpartikelfilters 102 (welcher auch nachstehend als DPF bezeichnet wird) installiert ist, um die Emissionssteuerungsvorrichtung 100 zu bilden. Der Sensorkörper S1 weist eine vordere Hälfte auf, die im Inneren der Abgasleitung 101 frei liegt. Der Sensitivitätsabschnitt 10 der Sensorvorrichtung 1, der im Inneren der Vorrichtungsabdeckung 6 angeordnet ist, wird durch einen Befehl von der PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 der SCU 20 aktiviert, um Feinstaub, der aus dem DPF 102 entweicht, zu erfassen. Als Reaktion auf einen Befehl von der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2, wird ein Signal, das die Sensortemperatur T als eine Funktion des Heizwiderstand der Heizvorrichtung 4 der Sensorvorrichtung 1 erfasst, zur SCU 20 ausgegeben.
Der Temperatursensor 103 ist in der Abgasleitung 101 zwischen dem DPF 102 und dem Sensorkörper S1 installiert, um die Temperatur des Gases in der Abgasleitung 101 stromabwärts des DPF 102 zu messen. Ein Messsignal wird von dem Temperatursensor 103 zur ECU 30 als repräsentative Information über die Temperatur des Gases ausgegeben. Zusätzlich zur Abgasinformation bezüglich der Gastemperatur vom Temperatursensor 103, werden ebenso Sensorinformationen und Heizvorrichtungsinformationen von der SCU 20 zur ECU 30 ausgegeben. Die ECU 30 analysiert solche Informationen, um eine Diagnose einer Fehlfunktion des DPF 102 und eine Diagnose eines Befestigungszustands des Sensorkörpers S1 auszuführen.
Die ECU 30 ist mit der Betriebszustandserfassungseinheit 5 ausgestattet, welche einen Betriebszustand des Motors ENG erfasst. Eine Ansaugluftmenge, die beispielsweise durch einen Luftströmungsmesser gemessen wird, der nicht gezeigt ist, und Messinformationen, die von einem Drehzahlsensor, einem Beschleunigerpositionssensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Umgebungstemperatursensor stammen, werden in die Betriebszustandserfassungseinheit 5 eingegeben. Die ECU 30 bestimmt eine Einspritzmenge an Kraftstoff und einen Einspritzzeitpunkt unter Verwendung der Informationen, die in die Betriebszustandserfassungseinheit 5 eingegeben werden, um den Motor ENG in einen optimalen Betriebszustand zu bringen, und steuert das gesamte Fahrzeug unter Verwendung derartiger Betriebsinformationen.
Die ECU 30 ist zudem mit der DPF-Regenerierungssteuerungseinheit 51 und der DPF-Fehlfunktionsdiagnoseeinheit 52 ausgestattet (siehe 1). Die DPF-Regenerierungssteuerungseinheit 51 arbeitet, um die Regeneration des DPF 102 zu steuern. Die DPF-Fehlfunktionsdiagnoseeinheit 52 arbeitet, um eine Fehlfunktion des DPF 102 zu diagnostizieren. Die DPF-Regenerierungssteuerungseinheit 51 bestimmt unter Verwendung von beispielsweise einem Betriebszustand des Fahrzeugs, ob es für den DPF 102 erforderlich ist, dass er regeneriert wird. Die DPF-Fehlfunktionsdiagnoseeinheit 52 analysiert beispielsweise die PM-Erfassungsinformationen, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion des DPF 102 beispielsweise infolge einer Bruchstelle aufgetreten ist.
Die Gastemperatur kann durch einen Wert, der durch den Temperatursensor 103 gemessen wird, oder durch einen Wert, der als eine Funktion eines Betriebszustands des Motors ENG berechnet wird, bestimmt sein. Die Abgasinformationen enthalten zusätzlich zur Gastemperatur Informationen über die Gasmenge, die in der Abgasleitung 101 strömt sowie Regenerierungsinformationen zum DPF 102. Der Motor ENG ist nicht auf einen Dieselmotor beschränkt, sondern kann alternativ als ein Benzinmotor implementiert sein. In einem solchen Fall wird ein Benzinpartikelfilter (welcher auch als GPF bezeichnet wird) anstelle des DPF 102 verwendet.
Als Nächstes wird die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 der ECU 30 im Detail beschrieben.
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S verwendet bei der Diagnose der Fehlfunktion des DPF 102 in der DPF-Fehlfunktionsdiagnoseeinheit 52 der ECU 30 hauptsächlich die PM-Erfassungsinformationen, wie sie von der PM-Erfassungssteuerungseinheit 22 der SCU 20 ausgegeben werden. Um die Beständigkeit bei der Diagnose der Fehlfunktion des DPF 102 sicherzustellen, ist es für die Sensorvorrichtung 1 notwendig, den PM korrekt zu erfassen. Zu diesem Zweck ist es essenziell, dass der Sensorkörper S1, der die Sensorvorrichtung 1 enthält, an der korrekten Stelle angeordnet ist.
Beispielsweise wird, wenn der Sensorkörper S1 bewusst oder versehentlich aus der Abgasleitung 101 entfernt wird und der Motor ENG gestartet wurde, verursacht, dass kein Abgas die Sensorvorrichtung 1 erreicht. Bei einer solchen Begebenheit wird die Sensorvorrichtung 1 kein PM-Erfassungssignal ausgeben, was darin resultiert, dass keine Fehlfunktion diagnostiziert oder Fahrzeugbediener nicht gewarnt wird, selbst falls der DPF 102 eine Fehlfunktion aufweist. Dies führt zu einer Gefahr, dass der Feinstaub zur Außenseite des Fahrzeugs ausgestoßen wird. Auf ähnliche Weise wird, wenn der Sensorkörper S1 inkorrekt in der Abgasleitung 101 befestigt ist oder in einer inkorrekten Ausrichtung angeordnet ist, was in einem Fehler bei einer erforderten Abgasmenge, die in die Vorrichtungsabdeckung 6 einströmt, resultiert, verursacht, dass die Sensorvorrichtung 1 ein Signal ausgibt, das einen Fehler enthält, was zu einem Fehler bei der Erfassung des PM führen kann.
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S ist mit der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgestattet, welche den Befestigungszustand des Sensorkörpers S1 diagnostizieren kann (was auch als eine Befestigungszustandsdiagnose bezeichnet wird). Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit wird unter Verwendung der Sensortemperaturinformationen über den Sensorkörper S1 vorgenommen. Die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit 32 vergleicht einen gemessenen Wert der Sensortemperatur T, die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 bestimmt wird, mit dem Diagnoseschwellwert Tth, um zu bestimmen, ob ein Fehler im Befestigungszustand vorliegt. Der Diagnoseschwellwert Tth, der bei der Befestigungszustandsdiagnose verwendet wird, wird durch die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 als eine Funktion eines Betriebszustands des Motors ENG zur Zeit der Diagnose bestimmt.
Der sehr zuverlässige Vergleich unter Verwendung des Diagnoseschwellwerts Tth erfordert eine Auswahl an Bedingungen zu der Zeit der Diagnose, die für die Befestigungszustandsdiagnose geeignet sind. Zu diesem Zweck ist die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 mit der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 ausgestattet, um zu bestimmen, ob die Befestigungszustandsdiagnose vor der Diagnose des Befestigungszustands unter Verwendung der Sensortemperaturinformationen korrekt verfügbar ist. Eine Abfolge von Schritten für die vorherige Bestimmung, die durch die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgeführt wird, wird nachstehend mit Bezug zu 7 beschrieben. Die Schritte S1 und S2 entsprechen Vorgängen in der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3. Die Schritte S3 und S4 entsprechen Vorgängen in der Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31. Die Schritte S5 bis S7 entsprechen Vorgängen in der Befestigungsfehlerbestimmungseinheit 32.
In 7 fährt die Routine nach dem Start der Befestigungszustandsdiagnose bei Schritt S1 fort, wobei eine Bestimmung der Verfügbarkeit einer Diagnose des Befestigungszustands des Sensorkörpers S1 vorgenommen wird. Eine solche Bestimmung wird beispielsweise in einer Abfolge von Schritten, die in 8 veranschaulicht sind, vorgenommen. Nach dem Starten der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit in Schritt S1, fährt die Routine bei Schritt S11 in 8 fort, wobei der Heizwiderstand als ein Teil von Betriebsinformationen der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 erfasst wird. Die Routine fährt zu Schritt S12 fort, wobei der Heizwiderstand, der in Schritt S11 erlangt wurde, mit den gegebenen Widerstandsschwellwerten Rthl und Rth2 verglichen wird.
Der Wert des Heizwiderstand, der durch die Heizwiderstandsmessschaltung gemessen wird, wird, wie in 9 veranschaulicht, angepasst, um in einen bestimmten Normalbereich zu fallen, der durch einen unteren Grenzwert, der der Widerstandsschwellwert Rthl ist, und durch einen oberen Grenzwert, der der Widerstandsschwellwert Rth2 ist, definiert ist. Die Befestigungszustandsdiagnose kann daher in den folgenden Schritten durch das Bestimmen, ob der Wert des Heizwiderstands in dem Normalbereich, in welchem die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 korrekt betrieben wird, liegt, korrekt ausgeführt werden.
Beispielsweise wird, wenn der Wert des Heizwiderstands gleich oder niedriger als der Widerstandsschwellwert Rthl ist, verursacht, dass die Sensortemperatur T, die als eine Funktion des Heizwiderstands berechnet wird, niedriger wird, als sie tatsächlich ist. Dies führt zu einer Gefahr, dass der Sensorkörper S1 bestimmt werden kann, nicht in der Abgasleitung 101 befestigt zu sein, obwohl der Sensorkörper S1 korrekt in der Abgasleitung 101 befestigt ist. Im Gegenteil dazu wird, wenn der Wert des Heizwiderstands gleich oder höher als der obere Widerstandsschwellwert Rth2 ist, verursacht, dass die Sensortemperatur T höher wird, als sie tatsächlich ist. Dies führt zu einer Gefahr, dass der Sensorkörper S1 bestimmt werden kann, korrekt in der Abgasleitung 101 befestigt zu sein, obwohl der Sensorkörper S1 tatsächlich nicht in der Abgasleitung 101 befestigt ist.
In Schritt S12 wird bestimmt, ob der gemessene Wert des Heizwiderstand in einem Bereich vom Widerstandsschwellwert Rthl bis zum Widerstandsschwellwert Rth2 liegt (d. h., Rthl < Heizwiderstand < Rth2?). Falls in Schritt S12 eine JA-Antwort erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S13 fort, wobei der Heizwiderstand bestimmt ist, ein korrekter Wert zu sein, was bedeutet, dass die Heizvorrichtung 4 und die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 korrekt betrieben werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Diagnose des Befestigungszustands unter Verwendung der Sensortemperatur T, die als eine Funktion des Heizwiderstand bestimmt ist, korrekt ausgeführt wird. Alternativ fährt die Routine bei Schritt S14 fort, falls eine NEIN-Antwort in Schritt S12 erhalten wird, wobei bestimmt wird, dass der Wert des Heizwiderstands nicht korrekt ist, was bedeutet, dass die Heizvorrichtung 4 oder die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 eine Fehlfunktion aufweist, sodass bestimmt ist, dass es nicht möglich ist, die Diagnose des Befestigungszustands unter Verwendung der Sensortemperatur T, die als eine Funktion des Heizwiderstands berechnet ist, korrekt auszuführen.
Mit Rückbezug auf 7 wird in Schritt S2 bestimmt, ob die Diagnose des Befestigungszustands unter Verwendung der Bestimmung in Schritt S13 oder S14 in 8 korrekt verfügbar ist. Falls eine JA-Antwort in Schritt S2 erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S3 fort, wobei die Befestigungszustandsdiagnose weiter ausgeführt wird. Falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, bedeutet dies, dass die Befestigungszustandsdiagnose nicht korrekt verfügbar ist. Die Routine endet dann.
In Schritt S3 bestimmt die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 der SCU 20 die Sensortemperatur T. Die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit in Schritt S1 verwendet den Heizwiderstand, der durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 gemessen wird. Durch Speichern eines Kennfelds, das den Zusammenhang, der bereits in 6 beschrieben wurde, auflistet, wird daher die Berechnung der Sensortemperatur T problemlos als eine Funktion des Heizwiderstands erreicht. Anschließend fährt die Routine bei Schritt S4 fort, wobei der Diagnoseschwellwert Tth für die Diagnose des Befestigungszustands bestimmt wird. Die Bestimmung des Diagnoseschwellwerts Tth kann als Abfolge der Schritte, die in 10 veranschaulicht sind, vorgenommen werden.
In 10 fährt die Routine nach dem Start der Bestimmung des Diagnoseschwellwerts Tth bei Schritt S41 fort, wobei die Drehzahl bestimmt wird, die einen Teil von Informationen über den aktuellen Betriebszustands des Motors ENG darstellt. Die Routine fährt bei Schritt S42 fort, wobei eine Einspritzmenge an Kraftstoff bestimmt wird, die einen zweiten Teil bzw. weiteren Teil von Informationen über den aktuellen Betriebszustand des Motors ENG darstellt. Die Drehzahl und die Einspritzmenge an Kraftstoff können unter Verwendung der Informationen, die von verschiedenen Sensoren zur Betriebszustandserfassungseinheit 5 der ECU 30 eingegeben werden, bestimmt oder berechnet werden. Die Routine fährt bei Schritt S43 fort, wobei der Diagnoseschwellwert Tth als eine Funktion der Motordrehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff, die in den Schritten S41 und S42 erlangt werden, bestimmt wird. Insbesondere wird ein Schwellwert-Kennfeld, das in 10 veranschaulicht ist, vorab experimentell ausgearbeitet. Ein Temperaturwert (beispielsweise A1, A2, A3, , , oder An°C in der Zeichnung), der mit der Motordrehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff, die in den Schritten S41 und S42 erlangt wurden, korreliert, wird durch Betrachten bzw. unter Zuhilfenahme des Schwellwert-Kennfelds erhalten und als der Diagnoseschwellwert Tth bestimmt. Das Schwellwert-Kennfeld wird unter der Verwendung von zwei Parametern erstellt: die Motordrehzahl und die Einspritzmenge an Kraftstoff, wobei jedoch der Diagnoseschwellwert Tth alternativ unter Verwendung von nur der Motordrehzahl oder Einspritzmenge an Kraftstoff ausgewählt werden kann.
Normalerweise zeigen die Temperatur des Abgases und die Sensortemperatur T, wie in 11 demonstriert, einen proportionalen Zusammenhang, wenn der Sensorkörper S1 korrekt befestigt ist. Eine Erhöhung in der Temperatur des Abgases wird in einer Erhöhung der Temperatur der Sensorvorrichtung 1, die dem Abgas ausgesetzt ist, resultieren (d. h., die Sensortemperatur T, wenn die Sensorvorrichtung 1 korrekt oder normal befestigt ist, wie in 11 demonstriert). Im Gegensatz dazu führt, wenn der Sensorkörper S1 nicht an Ort und Stelle befestigt ist, beispielsweise wenn der Sensorkörper S1 aus der Abgasleitung 101 entfernt wird, eine Erhöhung in der Temperatur des Abgases die Sensorvorrichtung 1 nicht beeinflussen, sodass die Sensortemperatur T im Wesentlichen konstant gehalten wird (d. h., der Wert der Sensortemperatur T, der in 11 gezeigt ist, wenn der Sensorkörper S1 nicht in der Abgasleitung 101 befestigt ist, was auch als ein Nicht-Befestigungszustand bezeichnet wird).
Der Diagnoseschwellwert Tth zur Verwendung bei der Diagnose, ob die Sensorvorrichtung 1 korrekt befestigt ist, wird daher als eine Funktion der Sensortemperatur T bestimmt, welche sich mit einer Änderung der Temperatur des Abgases ändert, wenn die Sensorvorrichtung 1 als korrekt befestigt angesehen wird. Die Temperatur des Abgases kann unter Verwendung der Betriebszustände des Motors ENG berechnet werden. Dementsprechend wird der Wert der Sensortemperatur T berechnet, welcher der Temperatur des Abgases, das nahe dem Sensorkörper S1 strömt, entspricht und welche im Diagnosebetrieb im Normalfall von dem Betriebszustand des Motors ENG abhängt. Ein Temperaturwert, der niedriger als der berechnete Wert der Sensortemperatur T ist, wird als der Diagnoseschwellwert Tth bestimmt. Es ist empfehlenswert, dass der Temperaturwert bestimmt wird, kleiner als der untere Grenzwert einer Schwankung der Sensortemperatur T zu sein, welche im Normalfall bei dem normalen Befestigungszustand erwartet wird.
Insbesondere ist die Temperatur des Abgases, wie in 12 gezeigt, proportional zur Drehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff. Eine Erhöhung der Motordrehzahl oder der Einspritzmenge an Kraftstoff wird in einer Erhöhung der Temperatur des Abgases resultieren. Es wird daher bevorzugt, dass ein Zusammenhang der Motordrehzahl oder der Einspritzmenge an Kraftstoff mit der Temperatur des Abgases und ein Zusammenhang der Temperatur des Abgases mit der Sensortemperatur T experimentell hergeleitet wird, und dass ein Temperaturwert, welcher bei der Bestimmung verwendet wird, dass die Sensorvorrichtung 1 nicht befestigt ist, als der Diagnoseschwellwert Tth eingestellt ist. Die Tabelle, die in 10 veranschaulicht ist, welche mit der Motordrehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff verknüpft ist, kann als ein Schwellwert-Kennfeld in einem Speicher der ECU 30 gespeichert sein.
Es ist ebenso empfehlenswert, dass die Befestigungszustandsdiagnose in einem Bereich, in welchem die Temperatur des Abgases, das in der Abgasleitung 101 strömt, niedrig ist, in ihrer Ausführung verhindert wird, weil eine Differenz bei der Sensortemperatur T zwischen einem Fall, wenn der Sensorkörper S1 korrekt befestigt ist und dem Fall, wenn dieser in der Abgasleitung 101 nicht befestigt ist, klein ist, wie in 11 veranschaulicht. Insbesondere wird der Diagnoseschwellwert Tth nicht eingestellt, bis ein bestimmter Betriebszustand des Motors ENG erreicht ist, welcher einer unteren Grenztemperatur T0 entspricht, die als eine Temperatur des Abgases eingestellt ist, oberhalb welcher die Differenz der Sensortemperatur T größer als ein bestimmter Wert ist. In dem Bereich, in welchem die Temperatur des Abgases höher oder gleich zur unteren Grenztemperatur T0 ist, wird der Diagnoseschwellwert Tth vorzugsweise bestimmt, um deutlich niedriger als der Wert der Sensortemperatur T in dem normalen Befestigungszustand zu sein und gleich oder höher als der Wert der Sensortemperatur T in dem Nicht-Befestigungszustand zu sein.
Es ist ebenso empfehlenswert, dass der Diagnoseschwellwert Tth ausgewählt wird, um höher zu sein, als sich die Temperatur des Abgases erhöht. Der Wert der Sensortemperatur T im normalen Befestigungszustand ist, wie in den oberen und unteren Abschnitten aus 13 ersichtlich, im Wesentlichen gleich zur Temperatur des Abgases, wenn es als eine Funktion des Betriebszustands berechnet wird, wobei sie jedoch beim Vorhandensein des Befestigungsfehlers niedriger als die Temperatur des Abgases ist. Die Abnormitätserfassung kann daher durch Auswählen des Werts des Diagnoseschwellwerts Tth erreicht werden, falls dieser niedriger als die Temperatur des Abgases und höher als die Sensortemperatur T in sowohl einem Hochtemperaturbereich, als auch einem Niedrigtemperaturbereich der Temperatur des Abgases ist. Der Wert der Sensortemperatur T beim Vorhandensein des Befestigungsfehlers bleibt im Wesentlichen konstant. Eine Differenz zwischen der Temperatur des Abgases und der Sensortemperatur T in dem Niedrigtemperaturbereich des Abgases ist normalerweise kleiner als die im Hochtemperaturbereich des Abgases. Die sehr genaue Abnormitätserfassung kann daher als eine Funktion der Temperatur des Abgases erreicht werden, indem der Diagnoseschwellwert Tth in dem Niedrigtemperaturbereich des Abgases so ausgewählt wird, dass er niedriger als der in dem Hochtemperaturbereich des Abgases ist.
Die sehr genaue Diagnose des Befestigungszustands kann daher durch Bestimmen des Diagnoseschwellwerts Tth als eine Funktion des Betriebszustands in sowohl dem Hochtemperaturbereich, als auch dem Niedrigtemperaturbereich der Temperatur des Abgases und der Sensortemperatur T erreicht werden. Der Diagnoseschwellwert Tth kann in einem Bereich, in welchem die Temperatur des Abgases höher als oder gleich einer ersten Temperatur T1 ist, konstant gehalten werden, wie in 11 veranschaulicht. Die erste Temperatur T1 ist bestimmt, um eine Temperatur des Abgases zu sein, die zwischen dem Wert der Sensortemperatur T im normalen Befestigungszustand und dem Wert der Sensortemperatur T im Nicht-Befestigungszustand liegt. Anders ausgedrückt, kann der Diagnoseschwellwert Tth in dem vorherigen Bereich bei einem konstanten oberen Grenzwert zur Verwendung bei der Diagnose des Befestigungszustands gehalten werden.
Die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 bei dieser Ausführungsform ist, wie vorher beschrieben, entworfen, um die Bestimmung, ob der Befestigungsfehler vorhanden ist, unter Verwendung des Diagnoseschwellwerts Tth, der als eine Funktion des Betriebszustands in der Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 bestimmt wird, im Vergleich zur Sensortemperatur T, die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 bestimmt wird, in der Befestigungsfehlerbestimmungseinheit 32 zu erleichtern. Die Sensortemperatur T kann als eine Funktion eines Widerstandswerts der Heizvorrichtung 4, die in der Sensorvorrichtung 1 eingebaut ist, hergeleitet werden. Dies beseitigt die Notwendigkeit zum direkten Messen der Temperatur des Abgases oder zum Berechnen einer Differenz zwischen der Sensortemperatur T und der Temperatur des Abgases. Die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 wird bei der Diagnose des Befestigungszustands nur verwendet, wenn die korrekte Diagnose verfügbar ist, wobei dabei ein Fehler bei der Diagnose minimiert wird.
Zweite Ausführungsform
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug zu den 14 und 15 beschrieben.
Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung einer Abfolge an Entscheidungsschritten, die durch die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgeführt werden. Die Struktur der Feinstaub-Erfassungsvorrichtung 1 ist im Wesentlichen identisch mit der bei der ersten Ausführungsform. Die folgende Erläuterung wird sich nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beziehen.
Bezugszeichen, die in der zweiten und folgenden Ausführungsform verwendet werden, welche die gleichen wie die in der bereits beschriebenen Ausführungsform/den bereits beschriebenen Ausführungsformen sind, beziehen sich auf die gleichen Teile, sofern dies nicht anders angegeben ist.
Die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 bei der ersten Ausführungsform verwendet den Heizwiderstand als Information, die den Betriebszustand der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 darstellt. Der Heizwiderstand ist, wenn 6 demonstriert, proportional zur Sensortemperatur T, wodurch eine Bestimmung ermöglicht wird, ob die Diagnose die unter Verwendung der Sensortemperatur T vorgenommen wird, verfügbar ist. 14 zeigt den Bestimmungsvorgang für die Diagnoseverfügbarkeit, der durch die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 ausgeführt wird. Zuerst wird in Schritt S101 der Heizwiderstand, wie in Schritt S102 in 8, erfasst. Die Routine fährt anschließend bei Schritt S102 fort, wobei die Sensortemperatur T als eine Funktion des Heizwiderstands berechnet wird.
Die Routine fährt bei Schritt S103 fort, wobei die berechnete Sensortemperatur T mit den gegebenen Temperaturschwellwerten Tthl und Tth2 verglichen wird. Insbesondere wird bestimmt, ob die berechnete Sensortemperatur T in einem Normalbereich zwischen dem niedrigen Temperaturschwellwert Tthl und dem oberen Temperaturschwellwert Tth2 (d. h., Tthl < Heizwiderstand < Tth2) liegt. Die Temperaturschwellwerte Tthl und Tth2 können als Temperaturwerte bestimmt sein, die dem niedrigen Widerstandsschwellwert Rthl und dem oberen Widerstandsschwellwert Rth2 entsprechen, wie in 9 erläutert.
Falls eine JA-Antwort in Schritt S103 erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S104 fort, wobei die Sensortemperatur T bestimmt ist, um korrekt zu sein. Dies bedeutet, dass sie Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 korrekt betrieben wird, sodass es möglich ist, zu bestimmen, dass die Diagnose des Befestigungszustands unter Verwendung eines bestimmten Werts der Sensortemperatur T korrekt verfügbar ist. Alternativ fährt die Routine anschließend bei Schritt S105 fort, falls eine NEIN-Antwort in Schritt S103 erhalten wird, wobei bestimmt wird, dass die Sensortemperatur T nicht brauchbar oder fehlerhaft ist und dass die Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 nicht korrekt betrieben wird, was bedeutet, dass es nicht möglich ist, den Befestigungszustand korrekt zu diagnostizieren.
Diese Ausführungsform kann bestimmen, ob die Diagnose des Befestigungszustands korrekt vorgenommen wird. Falls eine positive Antwort erhalten wird, fährt die Befestigungszustandsdiagnose fort, um auf die gleiche Weise bei der ersten Ausführungsform ausgeführt zu werden.
Dritte Ausführungsform
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung 1 bei der dritten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug zu den 16 und 17 beschrieben.
Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung einer Abfolge von Entscheidungsschritten, die durch die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgeführt werden. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich nur auf die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen.
Die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 bei der ersten und zweiten Ausführungsform verwirklicht eine Bestimmung, ob die Diagnose unter Verwendung von Informationen, die den Betriebszustand der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 darstellen, verfügbar ist, wobei jedoch alternativ andere Informationen für eine solche Bestimmung verwendet werden können. Beispielsweise können Informationen über einen Steuerungseingriff auf die Temperatur der Sensorvorrichtung 1 oder die Temperatur des Abgases, wie etwa Informationen über einen gesteuerten Zustand der Sensorvorrichtung 1 oder einen Zustand des Abgases, das in der Abgasleitung 101 einströmt, verwendet werden.
Diese Ausführungsform ist, wie in 16 gezeigt, entworfen, um die vorherigen Informationsteile zu verwenden, um den Betrieb der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 zu verwirklichen. Die Informationen über einen gesteuerten Zustand der Sensorvorrichtung 1 enthalten Informationen über die Heizsteuerung, die durch die Heizvorrichtung 4 für die Sensorvorrichtung 1 verwirklicht ist. Die Informationen über die Bedingungen des Abgases in der Abgasleitung 101 enthalten Informationen über die Regenerierungssteuerung des DPF 102.
In 16 fährt die Routine nach dem Start der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmung bei Schritt S201 fort, wobei bestimmt wird, ob der Betrieb der Heizvorrichtung 4 gesteuert wird, d. h., ob die Heizvorrichtung 4 aktiviert worden ist, um Wärme zu erzeugen. Falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S202 fort. Alternativ fährt die Routine bei Schritt S203 fort, falls eine JA-Antwort in Schritt S201 erhalten wird. In Schritt S202 wird bestimmt, dass die Heizvorrichtung 4 nicht aktiviert ist, sodass die Heizvorrichtung 4 keinen Effekt auf die Sensortemperatur T hat. Die Routine fährt anschließend bei Schritt S204 fort. In Schritt S203 wird bestimmt, dass die Sensorvorrichtung 1 der thermischen Energie, die durch die Heizvorrichtung 4 erzeugt wird, ausgesetzt ist, sodass sich der Wert der Sensortemperatur T von der Temperatur des Abgases unterscheidet und sodass die Diagnose nicht korrekt verfügbar ist. Die Befestigungszustandsdiagnose wird daher in ihrer Ausführung verhindert.
In Schritt S204 wird bestimmt, ob der DPF 102 nun gesteuert wird, um sich zu regenerieren. Falls eine NEIN-Antwort in Schritt S204 erhalten wird, fährt die Routine bei Schritt S205 fort. Alternativ fährt die Routine bei Schritt S206 fort, falls eine JA-Antwort in Schritt S204 erhalten wird. In Schritt S205 wird bestimmt, dass der DPF 102 nicht regeneriert wird, sodass dies keinen Effekt auf die Sensortemperatur T hat und sodass die Diagnose des Befestigungszustands korrekt verfügbar ist. In Schritt S206 wird bestimmt, dass PM, dass sich an dem DPF 102 angelagert hat, verbrannt wird, um den DPF 102 zu regenerieren, sodass die Temperatur des Abgases dort, wo der Sensorkörper S 1 befestigt ist, hoch ist und sodass die Möglichkeit besteht, dass der Befestigungszustand mit einem Fehler diagnostiziert wird. Die Befestigungszustandsdiagnose wird in ihrer Ausführung verhindert.
17 demonstriert ein Beispiel eines Heizsteuerungsvorgangs der Heizsteuerungseinheit 21. Beispielsweise wird direkt, nachdem der Motor ENG gestartet wird, der Sensitivitätsabschnitt 10 der Sensorvorrichtung 1 auf eine Temperatur (beispielsweise 300 °C bis 600 °C) aufgeheizt, bei welcher Kondenswasser entfernt wird und flüssige Giftstoffe an dem Sensitivitätsabschnitt 10 verringert werden. Anschließend steuert die Heizsteuerungseinheit 21 den Betrieb der Heizvorrichtung 4, um die Temperatur des Sensitivitätsabschnitts 10 bis auf eine Temperatur (beispielsweise 600 °C bis 800 °C) zu erhöhen, bei welcher der PM verbrannt wird und die Asche nicht thermisch an dem Sensitivitätsabschnitt 10 anhaftet. Die Heizsteuerungseinheit 21 schaltet die Heizvorrichtung 4 anschließend ab, um den Sensitivitätsabschnitt 10 abzukühlen, um PM anzusammeln. Danach steuert die Heizsteuerungseinheit 21 die Heizvorrichtung 4, um den Sensitivitätsabschnitt 10 auf eine Temperatur (höher als die Temperatur des Abgases) zu bringen, welche das Phänomen der Thermophorese entwickelt, um das Anhaften von Giftstoffen an dem Sensitivitätsabschnitt 10 zu vermeiden. Der vorherige Steuermodus, bei welchem die Sensorvorrichtung 1 auf eine Temperatur höher oder gleich der Temperatur des Abgases aufgeheizt wird, beseitigt die Gefahr, dass ein Fehler bei der Befestigungszustandsdiagnose, die unter Verwendung der Sensortemperatur T vorgenommen wird, auftreten kann.
Vierte Ausführungsform
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung 1 bei der vierten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug zu den 18 bis 21 beschrieben.
Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung einer Abfolge von Entscheidungsschritten, die durch die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgeführt werden. Informationen zum Betriebszustand des Motors ENG werden als Informationen zur Verwendung bei der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmung verwendet. Die folgende Erläuterung betrifft lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen.
In 18 fährt die Routine nach dem Start der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmung bei Schritt S301 fort, wobei die Motordrehzahl als ein Teil von Informationen zu Vorgängen beim Motor ENG bestimmt wird. Die Routine fährt anschließend bei Schritt S302 fort, wobei bestimmt wird, ob die Motordrehzahl, die in Schritt S301 bestimmt wird, in einem bestimmten Schwellwertbereich liegt. Insbesondere werden ein oberer Schwellwert und ein unterer Schwellwert, welche einen Bereich der Motordrehzahl definieren, der für die Diagnose des Befestigungszustands geeignet ist, vorab hergeleitet, wie in 19 veranschaulicht. In Schritt S302 wird bestimmt, ob die Motordrehzahl in dem vorherigen Bereich ist.
Falls eine JA-Antwort in Schritt S302 erhalten wird, was bedeutet, dass die Motordrehzahl in einem Bereich ist, in welchem die Diagnose korrekt verfügbar ist, fährt die Routine anschließend bei Schritt S303 fort, wobei eine Einspritzmenge an Kraftstoff als ein Teil von Informationen zu Vorgängen beim Motor ENG bestimmt wird. Alternativ fährt die Routine, falls eine NEIN-Antwort in Schritt S302 erhalten wird, anschließend bei Schritt S304 fort, wobei bestimmt wird, dass die Motordrehzahl außerhalb des Bereichs ist, in welchem die Diagnose korrekt verfügbar ist, wobei die Befestigungszustandsdiagnose in ihrer Ausführung verhindert wird.
Nach Schritt S303 fährt die Routine bei Schritt S305 fort, wobei bestimmt wird, ob die Einspritzmenge an Kraftstoff, die in Schritt S303 hergeleitet wurde, in einem bestimmten Schwellwertbereich liegt. Insbesondere werden ein oberer Schwellwert und ein unterer Schwellwert, welche einen Bereich der Einspritzmenge an Kraftstoff definieren, der für die Diagnose des Befestigungszustands geeignet ist, vorab hergeleitet, wie in 19 veranschaulicht. Es wird in Schritt S305 bestimmt, ob die Einspritzmenge an Kraftstoff in dem vorherigen Bereich ist. Falls eine JA-Antwort in Schritt S305 erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S306 fort, wobei bestimmt wird, dass die Einspritzmenge an Kraftstoff in einem Bereich ist, in welchem die Diagnose korrekt verfügbar ist, anders ausgedrückt, in ihrer Ausführung erlaubt ist. Die Befestigungszustandsdiagnose wird daher in ihrer Durchführung fortgesetzt. Alternativ fährt die Routine, falls eine NEIN-Antwort in Schritt S305 erhalten wird, anschließend bei Schritt S307 fort, wobei bestimmt wird, dass die Einspritzmenge an Kraftstoff außerhalb des Bereichs ist, in welchem die Diagnose korrekt verfügbar ist, wobei die Befestigungszustandsdiagnose in ihrer Ausführung verhindert wird.
Alternativ kann bestimmt werden, dass die Diagnose korrekt verfügbar ist, wenn die Motordrehzahl und die Einspritzmenge an Kraftstoff bestimmt sind, in Bereichen zu sein, die höher als oder gleich zu unteren Schwellwerten sind, ohne obere Schwellwerte zu verwenden, wie in 19 demonstriert. Normalerweise ist die Temperatur des Abgases, wie aus 12 ersichtlich, in einem Bereich, in welchem die Motordrehzahl oder die Einspritzmenge an Kraftstoff gering ist, niedrig, was in einer verringerten Differenz zwischen der Temperatur des Abgases und der Sensortemperatur T resultiert. Die Durchführung der Diagnose des Befestigungszustands, wenn die Motordrehzahl und die Einspritzmenge an Kraftstoff zumindest oberhalb der unteren Schwellwerte liegen, verbessert daher die Zuverlässigkeit der Befestigungszustandsdiagnose.
Diese Ausführungsform verwendet die Motordrehzahl und die Einspritzmenge an Kraftstoff als repräsentative Vorgänge des Motors ENG, wobei sie jedoch die Verfügbarkeit der Diagnose mit der Verwendung von nur der Motordrehzahl oder der Einspritzmenge bestimmen kann. Alternativ kann eine andere Information, beispielsweise über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, als repräsentativer Betriebszustand des Motors ENG verwendet werden. Eine Abfolge von Entscheidungsschritten, die durch die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 unter Verwendung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausgeführt werden, ist in 20 gezeigt.
In 20 fährt die Routine nach dem Start der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmung bei Schritt S401 fort, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs als ein Teil von Informationen zu Vorgängen beim Motor ENG bestimmt wird. Die Routine fährt anschließend bei Schritt S402 fort, wobei bestimmt wird, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die in Schritt S401 bestimmt wird, in einem bestimmten Schwellwertbereich liegt, der die Diagnose erlaubt. Insbesondere werden ein oberer Schwellwert und ein unterer Schwellwert, welche einen Bereich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs definieren, der für die Diagnose des Befestigungszustands geeignet ist, hergeleitet, wie in der Zeichnung veranschaulicht. In Schritt S402 wird bestimmt, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in dem vorherigen Bereich ist. Die Verfügbarkeit der Diagnose kann, ähnlich wie bei der Verwendung der Motordrehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff, alternativ auf Basis von nur dem unteren Schwellwert, um den die Temperatur des Abgases normalerweise niedrig ist, bestimmt sein.
Falls eine JA-Antwort in Schritt S402 erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S403 fort, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt ist, in dem Schwellwertbereich zu sein, der die Diagnose erlaubt, was bedeutet, dass die Diagnose des Befestigungszustands korrekt verfügbar ist. Die Befestigungszustandsdiagnose wird daher in ihrer Ausführung fortgesetzt. Alternativ fährt die Routine, falls eine NEIN-Antwort in Schritt S402 erhalten wird, anschließend bei Schritt S404 fort, wobei bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs außerhalb des Schwellwertbereichs ist, der eine Diagnose erlaubt, in welchem die Diagnose korrekt verfügbar ist, wobei die Befestigungszustandsdiagnose in ihrer Ausführung verhindert wird.
Die Temperatur des Abgases in der Abgasleitung 101 kann als Information über den Zustand des Abgases verwendet werden. Eine Abfolge von Entscheidungsschritten, die durch die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit 33 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 unter Verwendung der Temperatur des Abgases ausgeführt werden, ist in 21 gezeigt.
In 21 fährt die Routine nach dem Start der Diagnoseverfügbarkeitsbestimmung bei Schritt S501 fort, wobei die Temperatur des Abgases, das in der Abgasleitung 101 strömt, durch den Temperatursensor 103 gemessen wird, der stromabwärts des DPF 102 angeordnet ist. Anstelle der Verwendung der Ausgabe vom Temperatursensor 103, kann die Temperatur des Abgases alternativ als eine Funktion eines Betriebszustands des Motors ENG bestimmt werden. Es wird ebenso nicht notwendigerweise erfordert, die Temperatur des Abgases in der Umgebung der Position des Sensorkörpers S1 zu messen, wobei jedoch der Temperatursensor 103 alternativ an einer Position installiert werden kann, die sich von der, die vorher beschrieben wurde, unterscheidet.
Die Routine fährt anschließend bei Schritt S502 fort, wobei bestimmt wird, ob die Temperatur des Abgases, die in Schritt S501 bestimmt wird, in einem bestimmten Schwellwertbereich liegt, der eine Diagnose erlaubt. Insbesondere werden ein oberer Schwellwert und ein unterer Schwellwert, welche einen Bereich der Temperatur des Abgases definieren, der für die Diagnose des Befestigungszustands geeignet ist, hergeleitet, wie in der Zeichnung veranschaulicht. Es wird in Schritt S502 bestimmt, ob die Temperatur des Abgases in dem vorherigen Bereich ist. Die Verfügbarkeit der Diagnose kann alternativ basierend auf nur dem unteren Schwellwert, um den die Temperatur des Abgases normalerweise niedrig ist, bestimmt werden.
Falls eine JA-Antwort in Schritt S502 erhalten wird, fährt die Routine anschließend bei Schritt S503 fort, wobei die Temperatur des Abgases bestimmt ist, in dem Schwellwertbereich zu sein, der die Diagnose erlaubt, was bedeutet, dass die Diagnose des Befestigungszustands korrekt verfügbar ist. Die Befestigungszustandsdiagnose wird daher in ihrer Ausführung fortgesetzt. Alternativ fährt die Routine, falls eine NEIN-Antwort in Schritt S502 erhalten wird, anschließend bei Schritt S504 fort, wobei bestimmt wird, dass die Temperatur des Abgases außerhalb des Schwellwertbereichs ist, der eine Diagnose erlaubt, in welchem die Diagnose korrekt verfügbar ist, wobei die Befestigungszustandsdiagnose in ihrer Ausführung verhindert wird.
Wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist, wird dies in einer verringerten Temperaturdifferenz zwischen innerhalb und außerhalb der Abgasleitung 101 resultieren, was zu einer Gefahr führen kann, dass der Befestigungszustand nicht genau diagnostiziert werden kann. Die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmung kann daher vorab unter Verwendung der Temperatur der Luft außerhalb der Abgasleitung 101 vorgenommen werden, um die Genauigkeit der Befestigungszustandsdiagnose sicherzustellen.
Fünfte Ausführungsform
Die Feinstaub-Erfassungsvorrichtung 1 bei der fünften Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug zu den 22 und 23 beschrieben.
Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung einer Abfolge von Einstellschritten, die durch die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit 31 der Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 ausgeführt werden, und die entworfen sind, um einen Korrekturvorgang unter Verwendung der Temperatur der Außenluft als eine Information über einen externen Faktor durchzuführen. Die Struktur der Feinstaub-Erfassungsvorrichtung 1 ist im Wesentlichen identisch mit der bei der ersten Ausführungsform. Die folgende Erläuterung betrifft lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform.
Die Schritte S41 bis S43 in 22 sind in ihren Vorgängen identisch zu den Schritten S41 bis S43 in 10. Nach dem Start der Bestimmung des Diagnoseschwellwerts Tth fährt die Routine bei Schritt S41 fort, wobei die Motordrehzahl, die einen Teil von Informationen über die aktuellen Betriebszustände des Motors ENG darstellt, bestimmt wird. Die Routine fährt bei Schritt S42 fort, wobei eine Einspritzmenge an Kraftstoff bestimmt wird. Die Routine fährt bei Schritt S43 fort, wobei der Diagnoseschwellwert Tth (d. h. ein Referenzwert) als eine Funktion der Motordrehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff, die in den Schritten S41 und S42 erlangt werden, bestimmt wird. Insbesondere wird der Diagnoseschwellwert Tth als eine Funktion der Motordrehzahl und der Einspritzmenge an Kraftstoff durch Betrachten bzw. unter Zuhilfenahme des Schwellwert-Kennfelds, das in 10 veranschaulicht ist, bestimmt.
Die Routine fährt anschließend bei Schritt S44 fort, wobei die Temperatur der Außenluft gemessen wird. Die Routine fährt bei Schritt S45 fort, wobei ein Diagnoseschwellwertkorrekturfaktor als eine Funktion der Temperatur der Außenluft unter Verwendung der erstellten Korrekturtabelle bestimmt wird. Die Routine fährt bei Schritt S46 fort, wobei der Diagnoseschwellwertkorrekturfaktor, der in Schritt S43 bestimmt wird, verwendet wird, um den Diagnoseschwellwert Tth (d. h., den Referenzwert) zu korrigieren. Der korrigierte Wert des Diagnoseschwellwerts Tth wird als ein eingestellter Wert bei der Befestigungszustandsdiagnose verwendet.
Bezugnehmend auf 23 resultiert eine Änderung in der Temperatur der Außenluft normalerweise in einer Änderung der Sensortemperatur T, wenn der Sensorkörper S1 nicht in der Abgasleitung 101 befestigt ist (d. h. in dem Nicht-Befestigungszustand). Insbesondere wird eine Erhöhung der Temperatur der Außenluft in einer Erhöhung der Sensortemperatur T in dem Nicht-Befestigungszustand resultieren, wobei dies in einer verringerten Differenz bei der Sensortemperatur T zwischen dem Nicht-Befestigungszustand und den normalen Befestigungszustand resultiert. Der Diagnoseschwellwertkorrekturfaktor ist daher als eine Funktion der Temperatur der Außenluft bestimmt, um den Diagnoseschwellwert Tth zu erhöhen, wenn die Temperatur der Außenluft hoch ist, sodass er höher ist als dann, wenn die Temperatur der Außenluft niedrig ist. Solch ein Korrekturfaktor ist in der Form einer Korrekturtabelle, die in 22 gezeigt ist, in einem Speicherbereich der ECU 30 gespeichert. Beispielsweise kann, wenn die Temperatur der Außenluft höher als ein bestimmter Wert ist, ein Wert des Diagnoseschwellwertkorrekturfaktors (beispielsweise 0, + C1, + C2, ... Oder + Cn in der Zeichnung) ausgewählt werden, welcher der Temperatur der Außenluft (beispielsweise B1, ... oder Bn°C) entspricht, und anschließend auf den Diagnoseschwellwert Tth (d. h. den Referenzwert) addiert werden.
Insbesondere wird ein Zusammenhang zwischen der Temperatur der Außenluft, der Sensortemperatur T in dem Nicht-Befestigungszustand, der Temperatur des Abgases und der Sensortemperatur T in dem normalen Befestigungszustand experimentell erlangt. Ein oberer Grenzwert des Diagnoseschwellwerts Tth (d. h. ein Wert des Diagnoseschwellwerts bei einer hohen Außentemperatur, der in 22 gezeigt ist) ist vorzugsweise bestimmt, unter einem unteren Grenzwert einer Schwankung der Sensortemperatur T in dem normalen Befestigungszustand zu sein. Der Diagnoseschwellwertkorrekturfaktor, der als eine Funktion der Temperatur der Außenluft bestimmt ist, wird auf den Diagnoseschwellwert Tth (d. h., den Referenzwert) addiert, sodass ein aktualisierter Wert des Diagnoseschwellwerts Tth (beispielsweise ein Wert des Diagnoseschwellwerts bei einer niedrigen Außentemperatur, der in 23 gezeigt ist) vorliegt.
Bei den vorherigen Ausführungsformen wurde die Bestimmung der Sensortemperatur T in der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 unter Verwendung des Heizwiderstands der Heizvorrichtung 4, die in der Sensorvorrichtung 1 eingebaut ist, erreicht, wie in einem Beispiel (3) aus 24 veranschaulicht, wobei dies jedoch alternativ unter Verwendung eines anderen Typs einer Temperaturbestimmungseinheit vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann, wie in einem Beispiel (1) in 24 veranschaulicht, eine Impedanz zwischen den Elektroden 10a und 10b, die den Sensitivitätsabschnitt 10 der Sensorvorrichtung bilden, verwendet werden, um die Sensortemperatur T zu bestimmen. Alternativ kann der Thermistor zur Temperaturbestimmung, wie in einem Beispiel (2) in 24 veranschaulicht, in der Sensorvorrichtung 1 eingebettet sein. Die Sensortemperatur T kann in der Sensortemperaturbestimmungseinheit 2 unter Verwendung eines Zusammenhangs zwischen dem Widerstand des Thermistors 14 und der Sensortemperatur T berechnet werden.
Obwohl diese Offenbarung unter Betrachtung der bevorzugten Ausführungsformen aufgezeigt wurde, soll diese so gewürdigt und verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf die Strukturen der Ausführungsformen beschränkt ist, ohne dabei vom Prinzip selbiger abzuweichen. Beispielsweise werden vorherige Ausführungsformen mit einem Motor-Abgasemissionssteuerungssystems, das einen DPF 102 enthält, verwendet, wobei jedoch solch ein System, das einen Motor enthält, nach Bedarf modifiziert werden kann. Die vorherigen Ausführungsformen können ebenso verwendet werden, um verschiedene Anforderungen unabhängig vom Fahrzeug zu erfüllen. Die Steuerungsvorrichtung S2 der Feinstaub-Erfassungsvorrichtung S ist entworfen, um die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3, die in der SCU 20 installiert ist, aufzuweisen, wobei jedoch die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit 3 alternativ in der Fahrzeug-ECU 30 installiert sein kann. Die Struktur des Sensorkörpers S1 oder der Sensorvorrichtung 1 kann nach Bedarf verändert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018238316 [0001]
DE 102009003091 A1 [0006]

Claims

Feinstaub-Erfassungsvorrichtung (S) aufweisend: einen Sensorkörper (S1), welcher eine Sensorvorrichtung (1) aufweist, welche in einem Gehäuse (H) gehalten ist, das konfiguriert ist, an einer Abgasleitung (101) eines Verbrennungsmotors (ENG) befestigt zu sein, und Feinstaub, das im Abgas enthalten ist, erfasst; eine Sensortemperaturbestimmungseinheit (2), welche arbeitet, um eine Temperatur der Sensorvorrichtung zu bestimmen; und eine Befestigungszustandsdiagnoseeinheit (3), welche einen Befestigungszustand, in welchem der Sensorkörper in der Abgasleitung befestigt ist, diagnostiziert, wobei die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit eine Diagnoseschwellwerteinstelleinheit (31) und eine Befestigungsfehlerbestimmungseinheit (32) enthält, wobei die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einen Diagnoseschwellwert (Tth), der bei einer Diagnose des Befestigungszustand verwendet wird, als eine Funktion eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors bestimmt, um einen Temperaturwert aufzuweisen, der niedriger als eine Temperatur der Sensorvorrichtung ist, wenn der Sensorkörper normal in der Abgasleitung befestigt ist, die Befestigungsfehlerbestimmungseinheit eine Sensortemperatur (T), die eine Temperatur der Sensorvorrichtung ist und die durch die Sensortemperaturbestimmungseinheit bestimmt ist, mit dem Diagnoseschwellwert vergleicht und als Reaktion darauf, dass die Sensortemperatur niedriger als der Diagnoseschwellwert ist, bestimmt, dass ein Fehler im Befestigungszustand vorliegt.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit zumindest eine Motordrehzahl oder eine Einspritzmenge an Kraftstoff als Betriebszustand des Verbrennungsmotors bestimmt und der Diagnoseschwellwert basierend auf einem Zusammenhang zwischen der Temperatur der Sensorvorrichtung in einem normalen Befestigungszustand derselben und dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors bestimmt wird.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensorkörper mit einer Heizvorrichtung (4), welche elektrisch erregt wird, um die Sensorvorrichtung aufzuheizen, ausgestattet ist, und die Sensortemperaturbestimmungseinheit die Temperatur der Sensorvorrichtung als eine Funktion eines Widerstandswerts der Heizvorrichtung bestimmt.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Befestigungszustandsdiagnoseeinheit eine Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit (33) enthält, welche bestimmt, ob eine korrekte Diagnose des Befestigungszustands des Sensorkörpers verfügbar ist.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit bestimmt, ob die korrekte Diagnose des Befestigungszustand des Sensorkörpers unter Verwendung von zumindest einem Betriebszustand der Sensortemperaturbestimmungseinheit oder einem gesteuerten Zustand der Sensorvorrichtung oder einem Zustand des Abgases in der Abgasleitung oder dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors verfügbar ist.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit bestimmt, dass die korrekte Diagnose des Befestigungszustands nicht verfügbar ist, wenn die Sensortemperaturbestimmungseinheit daran scheitert, die Temperatur der Sensorvorrichtung zu bestimmen, oder die Sensorvorrichtung aufgeheizt wird.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei ein Filter (102), welcher Feinstaub auffängt, stromaufwärts zu einer Position des Sensorkörpers in einer Strömung des Abgases angeordnet ist, und die Diagnoseverfügbarkeitsbestimmungseinheit bestimmt, dass die korrekte Diagnose des Befestigungszustands nicht verfügbar ist, wenn der Filter in einen Regenerierungszustand gebracht wird, der den Zustand des Abgases in der Abgasleitung darstellt.
Feinstaub-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Diagnoseschwellwerteinstelleinheit einen Referenzwert des Diagnoseschwellwerts basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors berechnet und anschließend den Referenzwert unter Verwendung eines Diagnoseschwellwertkorrekturfaktors, der basierend auf Informationen zu externen Faktoren hergeleitet wird, korrigiert, um den Diagnoseschwellwert einzustellen.