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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung zum Reinigen von
Abgas aus einer Verbrennungskraftmaschine durch das Fangen von Abgaspartikeln.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Anforderungen der Abgassteuerung
für Verbrennungskraftmaschinen
von Automobilen werden zunehmend strenger. Eine Abgasverringerung
von CO, HC, NOX und Partikeln wie zum Beispiel Russ und SOF, die
in dem Abgas enthalten sind, wird insbesondere für Verdichtungszünd(Dieselzyklus)-Motoren
verlangt, die durch Dieseltreibstoff angetrieben werden. Um Partikelbestandteile
(PM) in dem Abgas von Diesel getriebenen Motoren zu fangen, ist
in dem Abgasdurchtritt normalerweise ein Dieselpartikelfilter (DPF)
vorgesehen. Ein DPF wird durch periodische Oxidation von angesammelten
PM regeneriert, um seine PM-Fangfähigkeit zu behalten. Die Oxidation findet
in einem katalysierten DPF stabiler statt, da der auf dessen Filterträger getragene
Katalysator die Regenerierungstemperatur absenkt. Ein DPF wird normalerweise
bei einer Temperatur von 600°C
oder mehr durch eine Zufuhr von unverbranntem HC mittels einer verzögerten Einspritzzeit
oder Nacheinspritzung regeneriert.
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Eine Einspritzzeitverzögerung verursacht
einen Verlust bei dem Motorausgangsmoment, da die überflüssige Wärme bei
der Verbrennung erhöht wird.
Eine Nacheinspritzung ist eine Einspritzung von Treibstoff, der
nichts zu der Verbrennung in der Brennkammer beiträgt. Deswegen
wird eine regelmäßige Regenerierung
von DPF mit diesen Verfahren, bevor sich PM nicht vollständig angesammelt
haben, den Treibstoffverbrauch erhöhen und den Treibstoffwirkungsgrad
absenken. Falls die Regenerierung durchgeführt wird, nachdem sich eine
große Menge
von PM angesammelt hat, werden die PM intensiv oxidiert und die
Temperatur des DPF wird zu hoch werden, zum Beispiel 1000°C, wobei
die Gefahr einer Beschädigung
des DPF-Trägers
oder Verschleiß des
Katalysators erhöht
ist. Die DPF-Regenerierungszeit sollte daher geeignet, ausgehend
von der berechneten Menge der gefangenen PM eingestellt werden.
Da die PM-Menge von einem Motor zu dem anderen unterschiedlich ist,
muss sie in Realzeit berechnet werden.
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Bekannte Techniken gemäß dem Stand
der Technik bestimmen die Regenerierungszeit unter Verwendung der
Tatsache, dass die PM-Ansammlung ein Anwachsen des Druckverlustes
bewirkt. Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei 6-341311
(1994) zeigt ein Beispiel solcher Techniken; wenn der Differenzdruck über den
DPF einen voreingestellten oberen Grenzwert übersteigt, wird der DPF regeneriert.
Heutzutage ist es üblich
einen Halbleiterdrucksensor für
DPF zum Erfassen des Differenzdrucks einzusetzen. Halbleiterdrucksensoren haben
ein piezoelektrisches Element, das elektrische Signale gemäß einer
Biegung ausgibt, die durch den Druck in einem dünnen Halbleiterfilm erzeugt
wird, der eine Druckerfassungsoberfläche ausbildet. Darüber hinaus
können
die Sensoren kompakt konstruiert werden.
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Der Differenzdruck über einen
DPF ändert sich
abhängig
von der Fließrate
des durch den Filter durchtretenden Abgases, sogar, obwohl die in
dem Filter angesammelte Menge PM gleich ist. Der Differenzdruck
verringert sich, wenn die Abgasfließrate zu niedrig ist, wenn
das Fahrzeug mit niedrigen Geschwindigkeiten in städtischen
Bereichen läuft, und erhöht sich,
wenn die Abgasfließrate
hoch ist, wenn das Fahrzeug mit hohen Geschwindigkeiten auf Autobahnen
fährt.
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Jahreszeitliche und regionale Temperaturvariationen,
die sehr groß sein
können,
müssen
ebenfalls berücksichtigt
werden, da sie die Temperatur des Sensors beeinflussen, der den
Differenzdruck über
den DPF erfasst. Für
DPF eingesetzte Drucksensoren müssen
daher einen breiten Erfassungsbereich und überlegene Temperaturcharakteristiken aufweisen,
wobei diese Anforderungen jedoch in der Realität nicht vollständig erfüllt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter
Berücksichtigung
der vorangehenden Umstände
gemacht, wobei es ihre Aufgabe ist, eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
für eine
Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die einen Differenzdruck über einen
DPF mit hoher Genauigkeit bestimmen kann, um so eine Regenerierung
des DPF zu einer optimalen Zeit zu ermöglichen.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, bezieht
sich ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung auf eine
Abgasemissionssteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine
mit einem Dieselpartikelfilter, der in einem Abgasdurchtritt der
Verbrennungskraftmaschine zum Fangen von Partikeln in dem Abgas
vorgesehen ist. Darüber
hinaus erfasst ein Drucksensor einen Differenzdruck über den
Dieselpartikelfilter, um die Zeit zum Oxidieren der in dem Dieselpartikelfilter
angesammelten Partikel ausgehend von dem Differenzdruck zu bestimmen,
der sich mit der Ansammlung der Partikel erhöht. Die Vorrichtung hat außerdem eine
Einrichtung zum Bestimmen einer Temperatur des Drucksensors. Eine
Korrekturfaktoreinstelleinrichtung führt ein Korrekturinformationserfassungsverfahren
zum Ablesen einer Ausgabe von Drucksensoren und einer bestimmten
Temperatur durch die Temperaturbestimmungseinrichtung durch, wenn
der Motor nicht läuft.
Die Korrekturfaktoreinstelleinrichtung bestimmt außerdem Versetzungskorrekturfaktoren
zum Entfernen von Versetzungsfehlern des Drucksensors, wobei die
Versetzungsfehler der Unterschied zwischen dem abgelesenen Messwert
des Sensors und einer Ausgabe von dem Drucksensor zu der Zeit sind,
wenn der Druck null ist, die unabhängig von Temperaturänderungen konstant
sein sollte. Die Beziehung zwischen den Versetzungskorrekturfaktoren
und den Temperaturen des Drucksensors ist im Speicher gespeichert.
Eine Korrektureinrichtung liest die Ausgabe von dem Drucksensor
und die durch die Temperaturbestimmungseinrichtung bestimmte Temperatur,
wenn der Motor läuft,
um einen Differenzdruck über
den Dieselpartikelfilter zu messen und wählt einen der Versetzungskorrekturfaktoren
in der Speichereinrichtung, der der bestimmten Temperatur entspricht,
um so die Ausgabe des Drucksensors und den ausgewählten Versetzungskorrekturfaktor
zu korrigieren.
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Bei einem Fall, bei dem zum Beispiel
ein Drucksensor einen Differenzdruck über den Dieselpartikelfilter
misst, und der Motor nicht läuft,
sollte der wahre Wert der Ausgabe von dem Drucksensor unabhängig von
der Menge der in dem Filter angesammelten PM null sein. Dies deswegen,
da es keinen Abgasfluss gibt, wobei deswegen die Sensorausgabe zu
dieser Zeit als Versetzungsfehler anzeigend berücksichtigt wird. Versetzungskorrekturfaktoren, die
auf diesen Versetzungsfehlern bestimmt werden, werden mit Temperaturen
des Drucksensors zusammengepasst und vorangehend gespeichert, so
dass die beim Messen des Differenzdrucks über den Filter verwendeten
Faktoren immer gemäß der Temperaturcharakteristiken
des Drucksensors sind, die von einem Sensor zu dem anderen variieren.
Da die Sensorausgaben gemäß der Sensortemperaturcharakteristiken
korrigiert werden, werden Messfehler des Differenzdrucks sogar verringert,
falls eine große Änderung
in der Umgebungstemperatur des Drucksensors stattfindet. Die Dieselpartikelfilter
können
auf diese Weise zu korrekten Zeiten regeneriert werden.
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Direkt abgelesene Messwerte von dem Drucksensor,
die als Versetzungsfehler gespeichert werden, können ebenfalls als Versetzungskorrekturfaktoren
berücksichtigt
werden. Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann bei der Vorrichtung des
ersten Gesichtspunktes die Korrekturfaktoreinstelleinrichtung so
konstruiert sein, dass bestimmte Temperaturen des Drucksensors in
eine Vielzahl von Temperaturbereichen unterteilt werden, und die
Speichereinrichtung jeden der Versetzungskorrekturfaktoren speichert,
so dass er mit jedem Temperaturbereich zusammengepasst wird. Die
Anzahl von Temperaturbereichen kann so eingesetzt werden, dass sie
die minimal notwendige Anzahl ist, um eine Erfassungsgenauigkeit
des Differenzdrucks über
den Filter sicherzustellen, und um die Belastung der Speichereinrichtung
zu verringern, ohne die Sensorgenauigkeit zu verletzen.
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Gemäß einem dritten Gesichtspunkt
der Erfindung kann bei der Vorrichtung des zweiten Gesichtspunkts
die Korrekturfaktoreinstelleinrichtung so konstruiert sein, dass
ein neuer Faktor den Vorangehenden ersetzt, wann immer durch den
Korrekturinformationserfassungsprozess ein neuer Versetzungskorrekturfaktor
für den
gleichen Temperaturbereich erhalten wird. Durch das Aktualisieren
des Versetzungskorrekturfaktors ausgehend von dem jüngsten Ergebnis
des Korrekturinformationserfassungsprozesses können jegliche säkulare Änderungen
der Sensorausgaben aufgenommen werden.
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Gemäß einem vierten Gesichtspunkt
der Erfindung kann in der Vorrichtung des dritten Gesichtspunktes
die Korrekturfaktoreinstelleinrichtung so konstruiert sein, dass
der Versetzungskorrekturfaktor des zwischen dem ersten und zweiten
Temperaturbereiches liegenden Temperaturbereichs durch Interpolation
zwischen den Versetzungskorrekturfaktoren des ersten und zweiten
Temperaturbereiches berechnet wird, wenn ein Versetzungskorrekturfaktor, der
einem ersten Temperaturbereich entspricht, durch den Korrekturinformationserfassungsprozess erhalten
wird, als ein anderer Korrekturfaktor, der einem zweiten Temperaturbereich
entspricht, der am nächsten
zu dem ersten Temperaturbereich ist, bereits durch den vorangehend
vollständigen
Korrekturinformationserfassungsprozess erhalten wurde, und falls
es einen oder mehr Temperaturbereiche zwischen den ersten und zweiten
Temperaturbereichen gibt.
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Dabei können Korrekturfaktoren in Übereinstimmung
mit den Temperaturcharakteristiken des Drucksensors erhalten werden,
ohne den Korrekturinformationserfassungsprozess für alle Temperaturbereiche
durchzuführen.
Auf diese Weise können schnell
Korrekturfaktoren für
alle Temperaturbereiche der individuellen Drucksensoren erhalten
werden.
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Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung
kann die Speichereinrichtung in der Vorrichtung gemäß jedem
der ersten bis vierten Gesichtspunkte Verhältnisse zwischen Verstärkungskorrekturfaktoren
und den Temperaturen des Drucksensors zum Entfernen von Verstärkungsfehlern,
die aus Verstärkungsvariationen
des Drucksensors herrühren, speichern,
wobei die Korrektureinrichtung einen der Verstärkungskorrekturfaktoren in
der Speichereinrichtung wählen
kann, der der erhaltenen, bestimmten Temperatur entspricht, um so
die Ausgabe des Drucksensors mit dem gewählten Verstärkungskorrekturfaktor zu korrigieren.
Durch das Kompensieren von Verstärkungsfehlern,
die durch Verstärkungsvariationen
mit den Temperaturen des Drucksensors verursacht werden, auf diese
Weise, können
zusätzlich zur
Korrektur der Versetzungsfehler Messfehler weiter verringert werden.
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Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
einen Dieselpartikelfilter, der in einem Abgasdurchtritt einer Verbrennungskraftmaschine
vorgesehen ist, um Partikel in einem Abgas zu fangen. Zusätzlich erfasst
ein Drucksensor einen Differenzdruck über den Dieselpartikelfilter,
um die Zeit zum Oxidieren der in dem Filter angesammelten Partikel
ausgehend von dem Differenzdruck zu bestimmen, der sich mit der
Ansammlung der Partikel erhöht.
Die Vorrichtung hat außerdem
eine Einrichtung zum Bestimmen einer Temperatur des Drucksensors, eine
Speichereinrichtung zum Speichern von Beziehungen zwischen Verstärkungskorrekturfaktoren
und Temperaturen des Drucksensors, um aus Verstärkungsvariationen des Drucksensors
herrührende Verstärkungsfehler
zu entfernen, und eine Korrektureinrichtung, die einen der Verstärkungskorrekturfaktoren
in der Speichereinrichtung wählt,
der der erhaltenen, bestimmten Temperatur entspricht, um so die Ausgabe
des Drucksensors mit dem gewählten
Verstärkungskorrekturfaktor
zu korrigieren. Bei dem Korrigieren der Ausgabe des Drucksensors
gemäß der Temperaturcharakteristiken
des Drucksensors werden auf diese Weise sogar Erfassungsfehler minimiert,
wenn es eine große Änderung
in der Umgebungstemperatur des Sensors gibt. Die Zeit zur Regenerierung
des DPF wird auf diese Weise geeignet bestimmt. Jeder beliebige
von dem ersten bis sechsten Gesichtspunkt der Erfindung wird vorteilhaft
auf eine Vorrichtung angewendet, die einen Halbleiterdrucksensor
einsetzt, der in Bezug auf die Umgebungstemperatur empfindlich ist.
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Weitere Bereiche der Anwendung der
vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten, im Folgenden
bereitgestellten Beschreibung offensichtlich werden. Es sollte verstanden
werden, dass die ausführliche
Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung bezeichnen, nur für
Darstellungszwecke vorgesehen sind und nicht vorgesehen sind den
Bereich der Erfindung zu beschränken.
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Die vorliegende Erfindung wird aus
der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen
besser verstanden werden, wobei:
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1 eine
schematische Skizze einer Verbrennungskraftmaschine ist, die mit
einer Abgasemissionssteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet
ist;
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2 ein
Flussdiagramm einer Regenerierungssteuerung einer elektronischen
Steuereinheit (ECU) ist, die in der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
eingebaut ist;
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3A bis 3E Tabellen sind, die erklären, wie
die Ausgaben der Differenzdrucksensoren der ECU korrigiert werden;
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4 ein
Diagramm ist, und die Beziehungen zwischen Differenzdrücken über einen
katalysierten DPF und Abgasflussraten und den Mengen der angesammelten
PM zeigt;
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5 ein
Diagramm ist, und Charakteristiken von Halbleiterdrucksensoren zeigt,
die in der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung eingesetzt sind;
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6A und 6B Diagramme sind, und andere Charakteristiken
der Halbleiterdrucksensoren zeigen, die in der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
verwendet werden; und
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7 eine
schematische Skizze einer Verbrennungskraftmaschine ist, die mit
einer Abgasemissionssteuerungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ausgestattet ist.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist vor allem
von beispielhafter Natur und ist auf keine Weise vorgesehen die
Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt die Gesamtkonstruktion
eines durch Diesel angetriebenen Motorsystems, das mit der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ausgestattet ist. Ein katalysierter Dieselpartikelfilter, der einen
Oxidationskatalysator trägt
(im Folgenden „katalysierter DPF") 31 ist
in einem Abgasdurchtritt 22 des Motors 1 als Abgasbehandlungsvorrichtung
vorgesehen. Der katalysierte DPF 31 ist aus hitzebeständiger Keramik,
wie zum Beispiel Cordierit in einer Wabenstruktur hergestellt, die
eine Vielzahl Zellen aufweist, die an einem Ende geöffnete und
einem anderen Ende geschlossene Gasdurchtritte ausbildet, so dass die
Durchtritte abwechselnd an jedem Ende geschlossen sind. Ein Oxidationskatalysator,
wie zum Beispiel Pt ist auf der Zellwandoberfläche beschichtet. Das Abgas
von dem Motor 1 fließt
stromabwärts durch
poröse
Trennwände
des katalysierten DPF 31, wobei Partikel (PM) gefangen
und allmählich
in einem Filter angesammelt werden. Der katalysierte DPF 31 ist
außerhalb
des Motorraums R vorgesehen, zum Beispiel direkt unter dem Motorraum
R.
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Ein Differenzdrucksensor 43 zum
Erfassen eines Differenzdrucks über
den katalysierten DPF 31 ist bereitgestellt, um so die
Menge der in dem Filter gefangenen und angesammelten PM zu bestimmen. Der
Differenzdrucksensor 43 ist zwischen einem mit dem Abgasdurchtritt 22 stromaufwärts von
dem katalysierten DPF 31 verbindenden Druckrohr 241 und
einem mit dem Abgasdurchtritt 22 stromabwärts von dem
Filter verbindenden Druckrohr 242 zwischengelagert, und
gibt gemäß dem Differenzdruck über den Filter 31 Signale
zu der ECU 51 aus. Der Sensor 43 dieser Ausführungsform
ist ein Halbleiterdrucksensor.
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Ein Luftflussmesser (Lufteinlasssensor) 41 ist
in einem Einlassdurchtritt 21 bereitgestellt, um in Übereinstimmung
mit der Signaleingabe der ECU 51 eine Einlassluftmenge
zu erfassen. Der Luftflussmesser 41 ist ein bekannter Messer,
der eine Massenflussrate der Einlassluft bezeichnet. In dem Einlassrohr 21 ist
ebenfalls ein Einlasslufttemperatursensor 42 bereitgestellt,
der die Temperatur der Einlassluft erfasst und Signale zu der ECU 51 ausgibt.
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Die ECU 51 akzeptiert ebenfalls
eine Eingangssignalausgabe von einem Drosselöffnungsgradsensor 44 und
einem Drehzahlsensor 45 mit einem beliebigen, bekannten
Motorsystem, um so den Öffnungsgrad
des Beschleunigers und der Motordrehzahl (Motor rpm) zu bestimmen.
Die ECU 51 führt
die Steuerung des Motors 1 mit einer optimalen Treibstoffeinspritzmenge
und Einspritzzeit und durch Druck durch, die gemäß den Fahrzuständen berechnet
werden.
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Die ECU 51 hat eine arithmetische
Einheit 511 und einen Speicher 512 und ist aus
einem Mikrocomputer und Umfangsschaltkreisen hergestellt (nicht
gezeigt). Der Speicher 512 besteht aus einem RAM als Betätigungsfeld
der arithmetischen Einheit 511, und einem ROM zum Speichern
von Steuerprogrammen und Ähnlichem. 2 zeigt eine Steuerroutine,
die durch Zeitgeberunterbrechung in der ECU 51 periodisch
aufgerufen wird. Bei Schritt S101 wird bestimmt, ob der Zündschalter
EIN und die Motordrehzahl NE null ist oder nicht. Falls der Motor nicht
läuft,
schreitet der Prozess zu dem nächsten Schritt
S102 voran. Die Anforderung, dass der Zündschalter EIN ist, ist bereitgestellt,
um zu bestätigen, dass
die ECU 51 unter Strom ist.
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Schritte S102 und S103 sind Prozesse,
die als Einrichtung zum Einstellen von Korrekturfaktoren durchgeführt werden.
Bei Schritt S102 wird ein Korrekturinformationserfassungsprozess
durchgeführt.
Es wird nämlich
ein Differenzdruck aus den Ausgaben des Differenzdrucksensors 43 bestimmt und
ein bestimmter Druck des Sensors 43 ausgehend von den Ausgaben
des Einlassluftsensors 42 berechnet.
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Die Versetzungskorrekturfaktoren
werden in dem nächsten
Schritt S103 aktualisiert. Die Versetzungskorrektur wird gemacht,
um Versetzungsfehler durch eine Subtraktion und Multiplikation mit
den Ausgaben des Differenzdrucksensors zu entfernen. Der Speicher 512 enthält ein Versetzungskorrekturkennfeld,
das entsprechende Korrelationen zwischen sieben Temperaturbereichen
und sieben Versetzungskorrekturfaktoren dieser Ausführungsform kennzeichnet.
Jeder Temperaturbereich weist die gleiche Bereichsbreite auf, um
so Temperaturvariationen abzudecken, die in Berücksichtigung der Umgebung erwartet
werden, in der das Fahrzeug mit dieser Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
verwendet wird. 3 zeigt
fünf Schritte
des Prozesses der Aktualisierung der Korrekturfaktoren in dem Kennfeld.
Temperaturen T1 bis T7 sind die sieben Temperaturbereiche entsprechend
darstellende Temperaturen, zum Beispiel mittlere Temperaturen. In
der folgenden Beschreibung wird jeder Temperaturbereich als „Temperaturbereiche
T1-T7" bezeichnet.
Die Versetzungskorrekturfaktoren in dem dargestellten Beispiel sind
alle „a", was zum Beispiel
null ist.
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Die Aktualisierung wird zuerst für einen
der Temperaturbereiche T1-T7 gemacht, zu denen die bestimmte Temperatur
des Differenzdrucksensors gehört,
die in Schritt 5102 erhalten wurde. Der neue Korrekturfaktor
wird ausgehend von den Ausgaben des Differenzdrucksensors bestimmt,
die bei Schritt S102 erhalten wurden. Wenn die Motordrehzahl NE null
ist, sollte der wahre Wert der Sensorausgabe unabhängig von
der Menge der auf dem DPF angesammelten PM ebenfalls null sein,
da es keinen Abgasfluss gibt, wobei deswegen die Ausgaben des Sensors 43 zu
dieser Zeit als Versetzungsfehler bezeichnend berücksichtigt
werden, und als Versetzungskorrekturfaktoren verwendet werden können. Alternativ können die
Versetzungsfehler durch das Multiplizieren mit einem bestimmten
Koeffizienten angepasst werden. Das Aktualisieren der Versetzungskorrekturfaktoren
wird einige Male wiederholt, während
der Motor nicht läuft,
insbesondere bei Schritt S103 und Schritt S114, die später beschrieben
werden. Die Faktoren werden auf diese Weise geändert, wie aus der Zeichnung
ersichtlich ist, und wie später
im Detail beschrieben werden wird.
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Schritt S103 wird durch Schritt S104
gefolgt. Falls in Schritt S101, bei dem bestimmt wird, ob der Zündschalter
EIN und die Motordrehzahl null ist, NEIN entschieden wird, überspringt
der Prozess die Schritte S102 und S103 und geht zu Schritt S104.
Bei Schritt S104 wird ähnlich
zu Schritt S102 ein Differenzdruck ausgehend von den Ausgaben des
Differenzdrucksensors bestimmt, und eine bestimmte Temperatur des
Sensors berechnet.
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Differenzdrucksensoren haben variierende Verstärkungscharakteristiken.
Bei Schritt S105 wird die durchschnittliche Verstärkungsfehlercharakteristik
aus der bestimmten Temperatur des Sensors berechnet. Die Verstärkung ist
die Neigung einer Funktion von Druck und Signalausgabe, und die
Verstärkungsfehlercharakteristik
des Sensors 43 ist proportional zu dem erfassten Druck.
Die „durchschnittliche Verstärkungsfehlercharakteristik" bedeutet einen Durchschnitt
von Verstärkungsfehlercharakteristiken von
Sensoren der selben Bauart wie der Differenzdrucksensor 43,
und kann zum Beispiel als Koeffizient ausgedrückt werden, der mit den Ausgaben
des Sensors multipliziert wird. Die tatsächlichen Sensorausgaben multipliziert
mit diesem Koeffizienten sind nämlich
die Korrekturfaktoren, mit denen die Sensorausgaben angepasst werden
sollten. Der Speicher 512 speichert ein Kennfeld mit durchschnittlichen Verstärkungsfehlercharakteristiken,
das Charakteristiken durchschnittlicher Verstärkungsfehler von Sensoren entsprechend
verschiedener Temperaturbereiche bezeichnet, die ähnlich dem
Versetzungskorrekturkennfeld gesetzt sind. Das Kennfeld der durchschnittlichen
Verstärkungsfehlercharakteristiken
wird nicht aktualisiert wie das Versetzungskorrekturkennfeld, da
Verstärkungsfehler
sich mit der Zeit nicht stark ändern.
Auf diese Weise wird bei Schritt S105 eine durchschnittliche Charakteristik
ausgewählt,
die dem Temperaturbereich entspricht, zu dem die bestimmte Temperatur
des Sensors gehört,
die in Schritt S104 erhalten wurde. Das Kennfeld der Verstärkungsfehlerdurchschnittscharakteristik
ist jeglichem Sensor der gleichen Bauart gemeinsam.
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Bei Schritt S106 wird ein Verstärkungskorrekturfaktor
berechnet, der zu den Sensorausgaben addiert oder von diesen subtrahiert
wird, um Verstärkungsfehler
auszugleichen. Der Verstärkungskorrekturfaktor
ist proportional zu den Sensorausgaben und dem Koeffizienten, der
die in Schritt S105 erhaltene Verstärkungsfehlerdurchschnittscharakteristik
definiert.
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Bei Schritt S107 wird ein Versetzungskorrekturfaktor
entsprechend der bestimmten Temperatur des Sensors, die bei Schritt
S104 erhalten wurde, aus dem Versetzungskorrekturfaktorkennfeld
bezogen. Alternativ kann der Versetzungskorrekturfaktor aus dem
Faktor, der dem Temperaturbereich entspricht, zu dem die bestimmte
Temperatur gehört, und
aus dem Faktor eines angrenzenden Temperaturbereichs berechnet werden.
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Bei Schritt S108 wird ein Differenzdruck
aus der folgenden Gleichung (1) berechnet: Differenzdruck = Sensorausgabe – Versetzungskorrekturfaktor – Verstärkungskorrekturfaktor (1)
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Bei Schritt S109 wird die Menge der
PM ausgehend von dem bei Schritt S108 erhaltenen Differenzdruck
berechnet. Für
die Berechnung der PM-Menge werden vorausgehend ausgehend von der
Einlassluftmassenfließrate
zusammen mit dem Differenzdruck Abgasvolumenfließraten erhalten. Diese Daten
werden als zweidimensionales Kennfeld gespeichert, das PM-Mengen entsprechend
einzelner Differenzdrücke
und Abgasvolumenfließraten
bezeichnet. 4 zeigt
ein Beispiel von solch einem zweidimensionalen Kennfeld. Wie ersichtlich
ist, wird bei jeder Abgasvolumenfließrate, je größer der
Differenzdruck ist, das Ausmaß der
PM um so größer, und bei
jedem Differenzdruck, desto geringer die Abgasvolumenfließrate ist,
die Menge der PM um so größer. Andere
bekannte Verfahren, die PM-Menge ausgehend von dem Differenzdruck
zu berechnen, können
verwendet werden.
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Bei Schritt S110 wird bestimmt, ob
die berechnete PM-Menge größer ist
als ein voreingestellter Wert und, falls „Ja", wird der katalysierte DPF 31 bei
Schritt S111 mittels der Einspritzzeitverzögerung oder Nacheinspritzung
regeneriert, und der Prozess schreitet zu dem Schritt S112 voran.
Falls die berechnete Menge der PM bestimmt wird, den voreingestellten
Wert bei Schritt S110 nicht erreicht zu haben, geht der Prozess
zu Schritt S112, wobei Schritt S111 ausgelassen wird.
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Bei Schritt S112 schreitet der Prozess
zu Schritt S113 voran, falls bestimmt wird, dass der Zündschalter
aus ist.
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Falls „Nein", geht der Prozess zurück zu Schritt
S104 und wiederholt die Schritte danach. Die Schritte S113 und S114
sind Prozesse, die als Einrichtung zum Einstellen von Korrekturfaktoren
durchgeführt
werden. Bei Schritt S113 wird ähnlich
zu Schritt S102 ein Differenzdruck ausgehend von den Ausgaben des
Differenzdrucksensors 43 bestimmt, und eine bestimmte Temperatur
des Sensors berechnet. Bei Schritt S114 wird ähnlich zu Schritt S103 ein Versetzungskorrekturfaktor
erhalten.
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Da der Differenzdruck Null wird,
nachdem der Einspritzschalter ausgeschaltet wurde, kann die Sensorausgabe
zu dieser Zeit ebenfalls als Versetzungsfehler berücksichtigt
werden. Auf diese Weise wird das Aktualisieren des Versetzungskorrekturfaktors
regelmäßig wiederholt.
Das Versetzungskorrekturfaktorkennfeld ändert sich, da die Faktoren
auf folgende Weise aktualisiert werden: Bei der ersten Aktualisierung
in dem dargestellten Beispiel wird der Faktor „a" des Temperaturbereichs T2 auf „B" geändert, wobei
der Faktor „a" der anderen Temperaturbereiche
T1 und T3 bis T7 auf „b" geändert werden. „b" und „B" sind die gleichen
Werte, aber der große Buchstabe
bezeichnet einen Temperaturbereich, zu dem die bestimmte Temperatur
des Differenzdrucksensors gehört,
wobei die Temperatur bei Schritt S102 oder S113 zusammen mit der
Sensorausgabe erhalten wurde, und davon ausgehend der Versetzungskorrekturfaktor
aktualisiert wurde.
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Bei der zweiten Aktualisierung der
Versetzungskorrekturfaktoren, wird der Faktor „b" von T4 auf „C" geändert,
wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, falls z.B. die bestimmte
Temperatur des Differenzdrucksensors, die bei Schritt S102 oder
S113 erhalten wurde, zu dem Temperaturbereich T4 gehört. „B" von T2 bezeichnet,
dass T2 sich in einem Temperaturbereich befindet, zu dem die bestimmte
Temperatur des Differenzdrucksensors gehört, wobei die Temperatur bei
Schritt S102 oder S113 zusammen mit der Sensorausgabe erhalten wurde,
und davon ausgehend der Versetzungskorrekturfaktor kürzlich aktualisiert
wurde. Der Faktor „b" des Temperaturbereichs
T3, der zwischen den ersten und zweiten Temperaturbereichen T4 und
T2 liegt, wird auf „d" geändert, der
durch Interpolation der angrenzenden Faktoren „B" und „C" der Temperaturbereiche T2, T4 erhalten
wird. Da die Temperaturcharakteristiken des Differenzdrucksensors 43 relativ
zu dem Versetzungsfehler ein gleichmäßiges, fortlaufendes Profil aufweisen,
wie aus 5 ersichtlich
ist, ist hier der durch Interpolation erhaltene Faktor nahe an einem korrekten
Wert, obwohl er nicht ganz genau ist. Mit diesem Verfahren wird
das Aktualisieren schnell ausgeführt,
da es nicht notwendig ist, zu warten, bis eine bestimmte Temperatur
des Sensors erhalten ist, die zu dem Temperaturbereich T3 gehört.
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Bei der dritten Aktualisierung der
Versetzungskorrekturfaktoren wird z.B. der Faktor „b" von T7 auf „D" geändert, wie
in der zweiten Aktualisierung, wobei die Faktoren „b" der Temperaturbereiche T5,
T6, die zwischen T4 und T7 liegen, durch Interpolation zwischen
den Faktoren „C" und „D" der Temperaturbereiche
T4, T7 auf „e" und „f" geändert werden. Es
ist überflüssig zu
erwähnen,
dass der Faktor „e" näher an „C" liegt als „D", und dass „f" näher an „D" ist als „C". Die Versetzungskorrekturfaktoren
werden ähnlich
aktualisiert. Der Faktor „b", der vorübergehend
bei dem ersten Korrekturinformationserfassungsprozess gegeben wurde,
und die Faktoren „d", „e" und „f", die durch Interpolation
aktualisiert werden, werden jedes Mal aktualisiert, wenn eine bestimmte
Temperatur des Sensors, die zu einem der Temperaturbereiche T1,
T3, T5, T6 gehört,
durch den folgenden Korrekturinformationserfassungsprozess in den
Schritten S102 oder S113 erhalten wird, die danach durchgeführt werden.
Bei dem Wiederholen der Schritte S102, S113 auf diese Weise sind
die bestimmten Temperaturen des Sensors für alle Temperaturbereiche T1
bis T7 eventuell erhalten worden, und alle Versetzungskorrekturfaktoren
ausgehend von den Sensorausgaben aktualisiert worden, wie aus dem
letzten Kennfeld aus 3 ersichtlich
ist.
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Sogar nachdem alle Versetzungskorrekturfaktoren
ausgehend von den Sensorausgaben aktualisiert worden sind, die mit
den bestimmten Temperaturen des Sensors von allen Temperaturbereichen T1
bis T7 erhalten wurden, wird das Aktualisieren der Faktoren ausgehend
von der Sensorausgabe, die mit der Temperatur gelesen wurde fortgesetzt,
wann immer eine neue bestimmte Temperatur des Sensors, die zu einem
der Temperaturbereiche gehört,
in dem Schritt 5102 oder S113 erhalten wird, die danach durchgeführt werden.
Jegliche Änderungen
der Temperatur des Sensors 43 können dabei aufgenommen werden.
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5 zeigt
die Temperaturcharakteristik von Halbleiterdrucksensoren relativ
zu den Sensorausgaben, wenn der Druck Null ist; die Sensorausgaben sind
gleich den Versetzungsfehlern jedes Sensors. Wie ersichtlich ist,
variiert der Versetzungsfehler mit der Temperatur, die Variationen
zwischen Sensoren sind groß und
sie haben alle verschiedene Profile. Gemäß der Erfindung wird nicht
nur eine bestimmte Temperatur des Sensors, sondern ebenfalls der
Versetzungsfehler bei dieser Temperatur erhalten, und Versetzungskorrekturfaktoren,
die ausgehend von Versetzungsfehlern eingestellt sind, werden in
einem entsprechenden Verhältnis
mit den Temperaturen gespeichert, um so die Versetzungskorrekturfaktoren gemäß der Temperaturcharakteristik
der Sensoren 43 zu bestimmen, die voneinander variieren.
Bei dem Korrigieren der abgelesenen Messwerte des Sensors 43 auf
diese Weise gemäß dessen
Temperaturcharakteristiken werden Erfassungsfehler minimiert, sogar
wenn es eine große Änderung
der Umgebungstemperatur des Sensors 43 gibt.
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Das Versetzungskorrekturfaktorkennfeld
bezeichnet die Versetzungskorrekturfehler, die mit verschiedenen
Temperaturbereichen zusammengepasst sind. Deswegen kann die Belastung
des Speichers 512 durch das Einstellen der Anzahl der Temperaturbereiche
auf eine minimal notwendige Anzahl um die Erfassungsgenauigkeit
von Differenzdrücken über den
katalysierten DPF 31 verringert werden. Außerdem werden
jegliche säkulare Änderungen
in der Charakteristik des Differenzdrucksensors 43 aufgenommen,
da der Versetzungskorrekturfaktor jedes Mal aktualisiert wird, wenn
ein neuer Faktor für
den gleichen Temperaturbereich in dem Korrekturinformationserfassungsprozess
erhalten wird.
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Wenn ein Versetzungskorrekturfaktor
erhalten wird, der dem ersten Temperaturbereich entspricht, falls
ein anderer Korrekturfaktor, der einem zweiten Temperaturbereich
entspricht, der am nächsten
dem ersten Temperaturbereich ist, bereits erhalten wurde, und falls
es einen oder mehrere Temperaturbereiche zwischen dem ersten und
dem zweiten Temperaturbereich gibt, dann wird der Versetzungskorrekturfaktor
des Temperaturbereichs zwischen dem ersten und zweiten Temperaturbereich
durch Interpolation zwischen den Faktoren des ersten und zweiten
Temperaturbereichs aktualisiert. Dies bedeutet, dass der Korrekturinformationserfassungsprozess
nicht für
jeden Temperaturbereich durchgeführt werden
muss, und sogar Korrekturfaktoren gemäß der Temperaturcharakteristik
des Sensors 43 erhalten werden.
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6A und 6B zeigen die Verstärkungsfehlercharakteristiken
von Halbleitersensoren proportional zu dem Druck bei verschiedenen
Temperaturen. Da die Variationen zwischen den Sensoren klein sind,
falls die Temperatur gleich ist, und da es keine großen säkularen Änderungen
gibt, kann ein geeigneter Verstärkungsfehlerkorrekturfaktor
aus einem Durchschnitt zwischen den Charakteristiken von verschiedenen
Sensoren bestimmt werden. Jedoch variieren die Charakteristiken
der Verstärkungsfehler stark
mit der Temperatur, sogar wenn der gleiche Sensor verwendet wird.
Gemäß der Erfindung
werden Charakteristiken von Verstärkungsfehlern vorübergehend
für jeden
Temperaturbereich erhalten und in dem Speicher 512 gespeichert,
um Verstärkungsfehler
zu entfernen. Deswegen sind die Messfehler des Differenzdrucks über den
katalysierten DPF 31 verringert, sogar wenn es eine große Änderung
in der Umgebungstemperatur des Sensors 43 gibt. Dies wird
nur durch das Speichern von Koeffizienten durchgeführt, die
mit den Sensorausgaben für
jeden Temperaturbereich multipliziert werden, wobei keine schwere
Belastung des Speichers 512 stattfindet. Die Zeit für die Regenerierung
des katalysierten DPF 31 wird auf diese Weise geeignet
festgestellt.
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In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Versetzungskorrekturfaktor des Temperaturbereiches zwischen
den angrenzenden Temperaturbereichen ebenfalls durch Interpolation
aktualisiert, wenn die Versetzungskorrekturfaktoren aufgrund des
Erhaltens der Versetzungsfehler für zwei Temperaturbereiche korrigiert
werden. Solch eine Aktualisierung ist nicht unbedingt notwendig
und kann weggelassen werden.
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In der obigen Ausführungsform
werden die Faktoren der anderen Temperaturbereiche ebenfalls aktualisiert,
obwohl dies nicht unbedingt notwendig ist, wenn die Versetzungskorrekturfaktoren
eines Temperaturbereichs für
das erste Mal aktualisiert werden. Bei Schritt S107 wird in der
obigen Ausführungsform
ein Versetzungskorrekturfaktor ausgehend von einer bestimmten Temperatur
erhalten, die vorübergehend
zum Berechnen der PM-Menge von einem Differenzdruck über den
katalysierten DPF gespeichert wird. Alternativ kann der Versetzungskorrekturfaktor
durch Interpolation zwischen den Faktoren des Temperaturbereichs,
zu dem die bestimmte Temperatur gehört, und dem Faktor eines benachbarten
Temperaturbereichs bestimmt werden.
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Die Interpolation für die Aktualisierung
der Faktoren des Versetzungskorrekturfaktorkennfeldes kann sowohl
eine nicht lineare Interpolation als auch eine lineare Interpolation
sein. Abhängig
von Beschreibungsanforderungen kann die Aktualisierung angehalten
werden, wenn die Versetzungskorrekturfaktoren von allen Temperaturbereichen
durch das Durchführen
des Korrekturinformationserfassungsprozesses für alle Temperaturbereiche aktualisiert wurden.
Ebenfalls kann das Aktualisieren eines Faktors des gleichen Temperaturbereichs
verhindert werden. Bei dem Beschränken der Anzahl der Überschreibungsvorgänge in dem
Speicher 512 kann die Belastung der Steuereinheit und den
Speicher 512 verringert werden.
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Die Versetzungskorrekturfaktoren
können durch
das Multiplizieren eines bestimmten Koeffizienten mit den Versetzungsfehlern
ausgeglichen werden, wie oben angemerkt wurde. Ein Kennfeld, das mit
den Temperaturbereichen gepasste Versetzungsfehler bezeichnet, würde ein äquivalentes
Versetzungskorrekturfaktorkennfeld der obigen Ausführungsform
sein. Die Sensorausgaben werden unter Verwendung von sowohl Versetzungskorrekturfaktoren
als auch Verstärkungskorrekturfaktoren
in der obigen Ausführungsform
korrigiert, obwohl nur einer davon verwendet werden kann.
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Der Speicher 512 hat eine
Vorrichtung zum Speichern des Versetzungskorrekturfaktorkennfeldes,
wie z.B. ein überschreibbares
EEPROM. Um die Anzahl der Schreibvorgänge zu beschränken, kann das
Aktualisieren des Versetzungskorrekturfaktors bei Schritt S103 im
RAM durchgeführt
werden, und die aktualisierten Daten können in das EEPROM geschrieben
werden, wenn die Versetzungskorrekturfaktoren bei Schritt S114 aktualisiert
werden. Die Position, bei der der Differenzdrucksensor 43 eingestellt ist,
sollte bevorzugt bestimmt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Ausgabe
des Einlasslufttemperatursensors 42 die Temperatur des
Sensors 43 gut reflektiert. Es wurde festgestellt, dass
die Position direkt unter dem Motorraum R gute Ergebnisse ergibt.
Außerdem
sollten die Druckrohre 241, 242 eine ausreichende
Länge haben,
um jeglichen Einfluss von Abgas zu beseitigen, das durch den Abgasdurchtritt 22 fließt.
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Der Einlasslufttemperatursensor 42,
der in jedem Motor ausgestattet ist, wird in dieser Ausführungsform
zum Bestimmen der Temperatur des Sensors 43 verwendet.
Ein vorgesehener Temperatursensor kann zusammen mit dem Sensor 43 oder
in dessen Nähe
ausschließlich
zu dem Zweck bereit gestellt werden, dessen Temperatur zu bestimmen.
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Für
den Differenzdrucksensor können
auch andere Sensoren verwendet werden als Halbleiterdrucksensoren. 7 zeigt eine alternative
Anordnung einer Abgasemissionssteuerungsvorrichtung CA, an der die
Erfindung angewendet werden kann. Diese Vorrichtung verwendet einen
Drucksensor 43A und nur ein Druckrohr 243, das
mit dem Abgasdurchtritt 22 stromaufwärts von dem katalysierten DPF 31 verbunden
ist. Der Druck stromabwärts
von dem katalysierten DPF 31 wird durch die ECU 51A ausgehend
von einem vorher vorbereiteten Kennfeld bestimmt, das die stromabwärtige Druckinformation
in Korrelation mit dem Betriebszustand des Motors 1, wie
z.B. einer Motordrehzahl NE und einem Ausgangsmoment, speichert.
Ein Differenzdruck über den
katalysierten DPF 31 wird durch das Subtrahieren des auf
diese Weise erhaltenen Drucks stromabwärts von der stromaufwärtigen Drucklesung
des Drucksensors 43A erhalten. Die Erfindung kann vorteilhaft
in solch einer Anordnung angewendet werden, da Erfassungsfehler
wegen der variierenden Temperaturcharakteristiken der Sensoren unvermeidlich
sind. Versetzungskorrekturfaktoren für den Drucksensor 43A werden
unter Verwendung der Tatsache erhalten, dass der Druck stromaufwärts von dem
katalysierten DPF 31 Null sein sollte (Umgebungsdruck),
wenn der Motor nicht läuft
(Motordrehzahl NE=0) und die Abgasfließrate Null ist.
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Alternativ können die Drücke stromaufwärts und
stromabwärts
durch getrennte Drucksensoren erfasst werden, um einen Differenzdruck
zu bestimmen. In der obigen Ausführungsform
werden die Sensorausgaben des Drucksensors, die durch den Korrekturinformationserfassungsprozess
erhalten werden, als Versetzungsfehler wegen der Sensorausgabe berücksichtigt,
die bei jeder Temperatur gleich sein sollten, und die Null ist,
wenn der Druck Null ist. Bei einem Fall, bei dem das nicht angewendet
werden kann, d.h. falls die Sensorausgabe nicht Null ist, wenn der
Druck Null ist, sollte der Unterschied zwischen der durch den Korrekturinformationserfassungsprozess
erhaltenen Sensorausgabe und der Sensorausgabe, wenn der Druck Null
ist, als Versetzungsfehler berücksichtigt
werden.
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Zuletzt ist die vorliegende Erfindung
ebenfalls auf eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung mit einem
DPF anwendbar, der auf dem Filtersubstrat keinen Katalysator trägt.
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Die Beschreibung der Erfindung ist
hauptsächlich
von beispielhafter Natur und auf diese Weise sind Variationen, die
nicht von dem Kern der Erfindung abweichen, beabsichtigt innerhalb
des Bereichs der Erfindung zu sein. Solche Variationen sind nicht
als abweichend von dem Geist und Bereich der Erfindung zu betrachten.
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Eine Motorabgasemissionssteuerungsvorrichtung
bestimmt einen Differenzdruck über
einen Dieselpartikelfilter (DPF), um eine Regenerierung des DPF
zu einer optimalen Zeit zu ermöglichen. Eine
ECU bestimmt die Temperatur eines Differenzdrucksensors, der für den DPF
bereit gestellt ist, von der Ausgabe eines Einlasslufttemperatursensors, wenn
der Motor nicht läuft,
und bestimmt einen Versetzungskorrekturfaktor zum Korrigieren des
Versetzungsfehlers des Sensors. Der Faktor wird unter Verwendung
der Sensorausgabe zu dieser Zeit als Sensorversetzungsfehler eingestellt,
und in einem Speicher (512) gespeichert. Wenn der Differenzdruck über den
DPF erfasst wird, wird die Temperatur des Sensors zu dieser Zeit
bestimmt, und ein Versetzungskorrekturfaktor, der dieser bestimmten
Temperatur entspricht, wird ausgewählt. Die Sensorausgaben werden
mit diesem Versetzungskorrekturfaktor angepasst.