センサ合理性診断
排気後処理システムにおいて用いられる３個の温度センサ４１５および４２５そして４３５のうちの１のセンサの合理性について判定するといったセンサ診断方法６００であり、この診断方法は、第１のセンサ４１５と第２のセンサ４２５間の温度差を判定するステップ６１０と、第２のセンサ４２５と第３のセンサ４３５との間の温度差を判定するステップ６１０と、そしてこれらの温度差が許容される閾値の範囲内に収まっているかどうかを判定するステップ６１５と、二つの温度差を比較してエラーがある場合には、どのセンサがエラーであるかを判定するステップ６２０を具える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの合理性の診断に関するものであり、特に、排気後処理用触媒／フィルタシステムに関連する温度センサの機能性を診断する内燃機関装置、システム、及び方法の排ガス規制システムに関する。さらに具体的には、本発明は、排気後処理用の触媒／フィルタシステムにおけるインレンジサーミスタの合理性を検証する装置、システム、及び方法に関する。
【０００２】
［関連技術］
ディーゼル排気微粒子用の触媒／フィルタの後処理システムは、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）中の粒子状物質や煤を捕集するよう設計されている。ＤＰＦは時間が経つと粒子状物質で一杯になり、きれいにする必要がある。ＤＰＦのクリーニング方法の一つは、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）の使用を通して、蓄積した粒子を燃え尽きさせることによる。
【０００３】
ＤＯＣは、プラチナやバラジウムなどの貴金属でコーティングされたハニカム状の基板を含むデバイスを通る流れである。この触媒は、排ガスの温度を上げながら粒子状物質を燃焼させて、ＤＯＣを通過する時に排ガスと相互に作用する。ディーゼル排気微粒子用の排気後処理システムにおけるＤＰＦとＤＯＣの組み合わせは、有害な汚染物質が大気中に流れ出ることを防ぐ為に使用されてきた。
【０００４】
ディーゼル排気微粒子は、５００℃以上の温度で燃焼する。粒子状物質が燃焼する時に、更なる温度上昇が見られることがある。これらの高い温度は、フィルタ材料がその構造を維持できる温度を超えることもある。温度センサは、ＤＯＣ及びＤＰＦを用いたディーゼル排気後処理システムの温度の監視に使用されている。このセンサは大抵サーミスタであり、作動している温度に応じて電気抵抗の度合いを変えるようになっている。センサによって提供された情報を用いて、後処理システムにおける潜在的な問題を診断し、更に、ＤＰＦの効果的な再生を制御するようにしている。
【０００５】
政府の法規制に従って、２００７年及びそれ以降のモデルイヤーに生産された大型車輌用エンジンは、エンジン製造者診断システム（ＥＭＤ：Ｅｎｇｉｎｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載することが要求されている。このＥＭＤシステムは排ガスシステムを監視して、故障の検出とその故障をオペレータに通知することができるものでなければならない。エンジン製造業者によって適切であると判定された場合は、ＥＭＤシステムは、排ガスシステム上で、サーミスタのような入力部品の故障を検出しなければならない。特にインレンジ合理性とは、システムの作動範囲内でのエンジンもしくは、排気後処理システムの特定の作動条件について合理的でない検出の温度を指している。
【０００６】
排気ガスの温度サーミスタの合理性テストに用いられる方法の例には、キーオン診断がある。この診断は、エンジン冷却水の温度、吸気温度もしくはエンジン温度とサーミスタ読取を比較して、測定された温度間に著しい相違があるかを見るものである。このキーオン診断は、排気に無関係なシステムと排気温度とを比較しなければならず、正しい温度の読取値からオフセットしているセンサではなく、著しいエラーである温度センサ読取値を見つけるのに適している。
【０００７】
もう一つの方法は、ディザと呼ばれ、サーミスタ温度が時間の経過とともに変わるかどうかを見る。この方法によると、長時間にわたって温度を測定して、温度の読取りが一点に固まっているかどうかを判定する。この方法は、正しい温度からはオフセットしているセンサを検知することはできないが、温度変化に正確に追従する。
【０００８】
本発明は、これまでに開発されたサーミスタ合理性診断装置と交換可能であるか、あるいは以前の装置と関連させて用いることが可能であり、すべての車両プラットフォームと既存の後処理システムに適用可能である。本発明はまた、広範囲のアプリケーションで、圧力センサ、流量センサなどあらゆるタイプのセンサ用に構成されている。この診断は、触媒エレメントと少なくとも３つの温度センサを有する全ての製品に使用することができる。本発明は、範囲内で固まったサーミスタ、並びにオフセットしたサーミスタを診断する方法、システム及び装置を提供する。
【０００９】
前述の考察から、全ての車両プラットフォームに適用可能であり既存の後処理システムコンポーネントを使用するサーミスタ診断が必要性なことは明白である。この診断処理は、触媒エレメントと温度センサが付いている全ての製品と互換性がなければならない。この診断処理は、正しい温度読取値から範囲で固まっているオフセットサーミスタ並びにオフセットしているサーミスタとサーミスタの診断ができるものでなければならない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の１の態様においては、第１のセンサが第１の値を感知し、第２のセンサが第２の値を感知し、第３のセンサが第３の値を感知するセンサ診断方法が開示されている。この方法は、第１のセンサで測定した値と第２のセンサで測定した値間の第１の差を比較して、この２つの値の間の差が第１閾値の範囲内に入るかどうかを判定する。
【００１１】
次いで、このセンサ診断方法は、第２のセンサで測定した値と第３のセンサで測定した値間の第２の差を比較して、この第２の値と第３の値の間の差が第２閾値の範囲内に入るかどうかを判定する。
【００１２】
このように、このセンサ診断方法は、前記閾値の範囲外の測定差異を見つけることによって、あるセンサが他のセンサに関して合理的に作動しているかどうかを判定することができる。
【００１３】
本発明の別の実施例では、温度センサの診断装置は、互いに物理的に間隔をあけて配置された第１、第２及び第３の温度センサを具えている。これらのセンサは、第１のセンサで感知された温度と第２のセンサで感知された温度間の第１の温度差を判定するように構成されている。これらのセンサは更に、第２の温度センサと第３の温度センサで感知された温度間の第２の温度差を判定するように構成されている。
【００１４】
第１と第２の温度差は、閾値温度レベルと比較され、第１と第２の温度差が許容範囲内に入るかどうかを判定する。第１又は第２の温度差が許容範囲外になった場合、第１及び第２の温度差を比較して、この温度差の比較に基づいてセンサの合理性を判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の利点が容易に理解されるように、本発明のより詳細な説明は、添付図面で図解された特定の実施例を参照して示す。これは、典型的な実施例を説明するのもであり、発明の範囲を制限するものではない。
【００１６】
【図１】図１は、本発明による条件センサ配置の一実施例の概略図である。
【００１７】
【図２】図２は、本発明による条件センサ配置の別の実施例の概略図である。
【００１８】
【図３】図３は、本発明による条件センサ配置の別の実施例の概略図である。
【００１９】
【図４】図４は、排気後処理システムに用いた本発明による条件センサ配置の別の実施例の概略図である。
【００２０】
【図５】図５は、本発明による温度測定システムの一実施例を示す概略図である。
【００２１】
【図６】図６は、本発明によるセンサ合理性診断方法の一実施例すフローチャートである。
【００２２】
【図７】図７は、本発明によるセンサ合理性診断方法の別の実施例を示すフローチャートである。
【００２３】
【図８】図８は、本発明による制御システムの一実施例を示す概略ブロック図である。
【００２４】
【図９】図９は、本発明によるセンサ合理性判定方法の一実施例を示すチャート図である。
【００２５】
［発明の詳細な説明］
この明細書を通して用いられている「実施例」、「実施例」もしくは類似の用語は、その実施例に関連して説明された特定の側面、構造又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれていることを意味する。この明細書を通して「一実施例で」、「実施例で」もしくは類似のフレーズは全て、必ずしもそうではないこともあるが、同じ実施例に言及するものである。
【００２６】
本発明のここに述べた側面、構造もしくは特徴は、１つ又はそれ以上の実施例において、適切な方法で組み合わせることができる。以下の記述において、様々な具体的詳細は、本発明の実施例の完全な理解をもたらすために提供されている。しかしながら、関連分野の当業者は、１つ又はそれ以上の具体的な詳細無しでも、又はその他の方法、構成部品、材料その他を用いて実施できる発明であることを認識するであろう。その他の実施例では、発明の観点を曖昧にすることを避ける為に公知の構造や材料、あるいは操作を詳細に示しておらず、又記述していない。
【００２７】
図１は本発明による温度検知装置１００の実施例を示す。温度検知装置１００は、基板１０５と温度センサ１１０、１１５、及び１２０を具えている。
【００２８】
図２に示すような実施例も発明の範囲に含まれており、この例は追加の温度センサ２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０を含む基板２０５を具える温度検知装置２００を図示している。これらの追加の温度センサは７個に限定されるのではないが、少なくとも３個でなければならない。基板２０５は平面的である必要なく、内燃機関で見られるように、基板上の異なる場所に設置されたセンサを持つ３次元のものであってもよい。
【００２９】
温度センサは、図１や図２に示すように、基板全体にランダムに配置することが可能であり、あるいは、直線的に配置するか、又は図３に示すように、他のよりシステム化して配置するようにしてもよい。図３は、温度センサ３１０、３１５及び３２０を含む基板３０５を示す。論理的な順序で設置された温度センサの一例は、内燃機関排気システムに一列に設置された温度センサであろう。
【００３０】
ここで図４を参照する。装置４００は、内燃機関（図示せず）で排気ガスを受ける排気後処理システムを示す。排気ガスは、排気チューブ４１０内に含まれており、矢印４０５で示す方向に進む。排気ガスは、サーミスタ４１５を通過して、そこで温度が測定される。排気ガスは、ディーゼル酸化触媒４２０を通過して、サーミスタ４２５を通過しそこで温度が測定される。この排気ガスは、ディーゼル微粒子除去装置４３０を通過して、サーミスタ４３５によって測定される。この実施例ではサーミスタが使用されているが、その分野における当業者は、本発明の精神から外れることなくその他の温度センサや測定装置を使用できることを認識するであろう。
【００３１】
図４の実施例において、本発明を制限する目的ではなく、説明目的で、サーミスタ４１５をサーミスタ内のディーゼル酸化触媒内側サーミスタとして呼び、サーミスタ４２５をディーゼル酸化触媒外側サーミスタとして呼び、サーミスタ４３５は、ディーゼル微粒子除去装置外側サーミスタと呼ぶ。これらの用語は、図７を参照して更に充分に考察する。
【００３２】
図４に示す実施例は、ディーゼル酸化触媒４２０と、ディーゼル微粒子除去装置４３０を説明しているが、その分野における当業者は、その他の排ガス後処理コンポーネントをこれらの位置に代用できることを認識するであろう。
【００３３】
本発明の一実施例における温度センサの合理性診断用の複数の温度測定を示す概略図が図５に示されている。この実施例において、内燃機関５０５は、矢印によって示される方向に流れる排出ガスを生成する。この実施例に見られるように、排出ガスの温度測定は、ディーゼル酸化触媒５１５の入口でサーミスタ５１０によって行なわれる。又、排出ガス温度は、ディーゼル酸化触媒の出口でサーミスタ５２０によって、及びディーゼル微粒子除去装置５２５の出口でサーミスタ５３０によって測定される。
【００３４】
ここに示す概略フローチャート図および方法の概略図は、一般的に論理フローチャート図として示されている。このように図に示す順序、若しくはラベル付けした手順は、この方法に関する一の実施例を示す。その他の手順及び方法は、図解された方法の機能・ロジックあるいは効果の点で一又はそれ以上の手順と同等であるか、また、その一部であると考えることができる。加えて、ここで用いたフォーマットとシンボルはこの方法の論理手順を説明するためのものであり、この方法の範囲を限定するものではないと理解するべきである。さまざまなタイプの矢印や線がこのフローチャートのダイアグラムの中で用いられているが、これらは対応する方法の範囲を限定するものではないと理解するべきである。幾つかの矢印あるいはその他の連結子は、この方法の論理フローを表示するためのみ用いられている。例えば、ある矢印は、図に示す方法について列挙された手順間の非特定時間の大気時間又はモニタ時間を表わすものである。更に、特定の方法が生じる順序は、図に示す対応する手順の順序に厳格に従うものでも、そうでないものであっても良い。
【００３５】
図６は、本発明による、温度センサの合理性のようなセンサ合理性判定の方法６００についての実施例を示す。方法６００は、ディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおけるセンサ合理性テストに使用する実施例を示しているが、あらゆるセンサ構成に一般化してもよい。図に示すように、方法６００はブロック６０５で始まり、サーミスタ５１０、５２０及び５３０のような温度測定センサによって差分又は作動温度が測定される。次いで、コントローラあるいはその他の装置あるいは人間が、差分温度が閾値範囲内に収まっているかどうかをブロック６１５で判定する。イエスであれば、それ以降の分析は行われず、この方法は、スタート６０５に戻って再開する。差分温度が閾値の範囲外であれば、次いで差分温度を比較して、どのサーミスタ温度センサあるいは他の測定装置が非合理であるかを判定する。
【００３６】
本発明の差分温度とは、２個のサーミスタ、センサあるいは他の温度測定機器間の温度差を意味する。本発明で使用されているように、第１サーミスタと第２サーミスタは、測定された１番目と２番目のサーミスタを意味し、必ずしも一連の一番目と二番目のサーミスタである必要はない。差分温度は、時間内の特定時点で測定することができ、あるいは好ましい実施例においては、デルタ温度は２個のセンサ、サーミスタあるいは他の温度測定機器間の作動平均温度を意味することもある。
【００３７】
図７は、本発明による温度センサ合理性判定方法７００の、１実施例の更なる詳細を示している。図に示すように、この方法７００はブロック７０５で始まっており、ブロック７１０でシステムの起動可能条件がチェックされる。ブロック７１０でチェックされる起動可能の条件の例には、サーミスタあるいはその他の電子部品内の回路導通チェックを、排気フローエラーのチェック及びハイドロカーボン（ＨＣ）添加器が不適切に動作している場所でのハイドロカーボン（ＨＣ）添加不良のチェックが行なわれる。何らかの起動可能条件が適合しない場合は、診断状態を、ブロック７１２で打ち切るように設定することによって診断を中止して、スタート７０５に戻る。
【００３８】
ブロック７１５は、添加器をチェックして、ＤＰＦが再生しているか否かを判定する。ＤＰＦが再生されていれば、ブロック７１９で前記状態を設定することによって、再生現象が止まるまで、診断処理がリセットされる。診断処理が７１９でリセットされると、ブロック７１７でリセットされるアイテムは、サンプル番号をリセットしてゼロにすること、サーミスタでの作動中の合計差異をゼロにリセットすること、及び、記録された時間もゼロにリセットすることが含まれる。
【００３９】
いったんＤＰＦが再生を止めると、排気システムはＨＣ非添加温度レベルに戻らなければならない。ブロック７２０では、診断処理がリセットされたかどうか、そしてブロック７１５で実施済みＨＣ添加チェックがシステムが非ＨＣ添加温度レベルになるのに充分な時間継続されたかどうかをチェックする。追加の時間がブロック７２２で記録されて、７１９でシステムがリセットされる。
【００４０】
ブロック７２５は、センサが診断可能な範囲に収まっているかをチェックする。排気システムが充分に冷めてから、ディーゼル酸化触媒入口側サーミスタ４１５、ディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５、及びディーゼル微粒子除去装置出口側サーミスタ４３５が診断可能な範囲内に収まっているかどうかをチェックする。排気フロー及びエンジンスピードも、それらが可能な範囲に収まっているかどうか判定する為に閾値に対してチェックされる。全部のサーミスタが閾値から外れている場合、診断処理７２７は行われない。
【００４１】
もしディーゼル酸化触媒入口側サーミスタ４１５、ディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５、そしてディーゼル微粒子除去装置出口側のサーミスタ４３５、排気フロー、及びエンジンスピードが診断可能な範囲にあれば、診断処理はブロック７３０に進む。ブロック７３０では、差分温度はディーゼル酸化触媒４２０及びディーゼル微粒子除去装置４３０全体にわたって検出される。ディーゼル酸化触媒４３０全体の差分の温度は、ディーゼル酸化触媒入口側サーミスタ４１５で測定された温度とディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５で測定された温度における差である。ディーゼル微粒子除去装置全体にわたって検出された差分温度は、ディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５で測定された温度と、ディーゼル微粒子除去装置出口側サーミスタ４３５で測定された温度における差である。差分温度は、作動平均であり、ブロック７３０で記録される。ブロック７３０は、何回作動したかも記録する。
【００４２】
ブロック７３５では、システムは、診断を行うのに充分な時間システムが作動したかどうかを判定する。この判定は、ブロック７３０で示される通り、システムが差分温度測定してロギングした回数と閾値レベルとを比較することによって行なわれる。もしシステムが診断処理を行うために充分な回数を作動していない場合は、システムは、ブロック７３７で追加の測定を１度行うことによってインクリメントされ、診断ステータスがセットされてブロック７４０で実行される。
【００４３】
ブロック７４５は、システムがブロック７３５で決められたように十分な回数実行されると、ディーゼル酸化触媒４２０及びディーゼル微粒子除去装置４３０についての差分温度を、閾値レベルと比較する。この閾値は、上側温度閾値と下側温度閾値の両方を具えていてもよい。
【００４４】
差分温度がブロック７４５で閾値レベルを外れていると判定されたら、その事象がエラーとしてロギングされ、そしてブロック７３７でロギングされているシステムの作動回路のロギング記録がゼロにリセットされる。ブロック７３０でロギングされている差分温度も、ブロック７４７でゼロにリセットされる。
【００４５】
ブロック７５０では、差分温度が閾値レベルに収まっていると判定されると、故障カウンタが１回減って、ブロック７３７でロギングされているシステムの作動回数のロギング記録が、ゼロにリセットされる。ブロック７３０でロギングされている差分温度も、ブロック７５０でゼロにリセットされる。
【００４６】
ブロック７５５で、エラーカウンタをチェックして、最近の故障が無かったかどうかを見る。システムに何か最近のエラーがなかったら、診断ステータスがブロック７４０で実行されるようセットされて、システムはリセットされる。しかしながらエラーがロギングされると、ブロック７６０でこのエラーを閾値に対して比較する。
【００４７】
ブロック７６０でのエラーの数が閾値レベルよりも大きいかもしくは閾値レベルに等しければ、診断処理は、１又はそれ以上のサーミスタがエラーを起こしたことを記録７６５する。ブロック７６０でエラーが閾値レベルよりも少なければ、診断ステータスはプレリミナリーエラーにセットされて７７０、システムはスタート７０５にリセットされる。
【００４８】
ここで図８を参照すると、本発明によるサーミスタ診断制御システム８００の一実施例の示されている。図に示す通り、コントロールシステム８００は、コントローラ８１０、１又はそれ以上のセンサ８４５、及びサーミスタ８５０を具える。コントローラ８１０は、入力モジュール８１５、条件モジュール８３５、温度差モジュール８２０、閾値モジュール８４０、比較モジュール８２５、そして出力モジュール８３０を具える。
【００４９】
この分野で知られているように、コントローラ８１０と構成部品は、プロセッサ、メモリ、そして１又はそれ以上の半導体基板上の半導体ゲートで組み立てることができるインターフェースモジュールを具えている。各半導体基板は、回路カードの上に実装された１又はそれ以上の半導体デバイスでパッケージ化してもよい。モジュール間の接続は、半導体金属層、基板間配線、あるいは半導体デバイスを接続している回路カードトレース又は配線を通して行うことができる。
【００５０】
システム８００は、エンジンと、図４に示すような後処理デバイスとサーミスタを内蔵した排気後処理システムを操作可能にコントロールするこのサーミスタ４１５、４２５、そして４３５はサーミスタ８５０に相当する。上述した通り、サーミスタ８５０は、排気後処理システムに含まれる後処理デバイスに全体温度の差をモニタしており、これは後処理デバイスを再生する間に特に有用である。センサ８４５は、排気後処理システム又はエンジンのどこかに設置されたその他の温度センサ、圧力センサ、排気フローセンサ、及び／又は、その他のエンジンと排気条件センサを具えていてもよい。
【００５１】
図に示す実施例におけるコントローラ８００は、上述したサーミスタの合理性診断の動作を制御する。多くの場合、コントローラ８００は、エンジン及び／又は排気後処理電子コントロールモジュールの一部であるか、又はこれを具えており、エンジン及び／又は排気後処理システムのその他の動作を制御する。
【００５２】
入力モジュール８１５は、センサ８４５及びサーミスタ８５０からの複数の入力を受信するように構成されていて、温度及びその他の条件に相当するこれらの入力をセンサ８４５及びサーミスタ８５０によって判定する。条件モジュール８３５は、サーミスタの合理性診断テストを処理又は継続するための条件が充分であるかないかを判定するように構成されている。
【００５３】
温度差モジュール８２０は、サーミスタ８５０間の温度差を判定するように構成されている。例えば、図４を参照すると、温度差モジュール８２０は、サーミスタ４１５及び４２５から受け取った温度を、ディーゼル酸化触媒４２０の温度差の判定に使うこともある。この実施例では、サーミスタ４２５及び４３５から受け取った温度を、ディーゼル微粒子除去装置４３０の温度差の判定に使うこともある。
【００５４】
閾値モジュール８４０は、温度差が閾値範囲内に入るかどうかを判定するように構成されている。例えば、再び図４を参照すると、酸化触媒４２０及びディーゼル微粒子除去装置４３０の温度差についての閾値範囲が１５度であれば、閾値モジュール８４０は、デバイス４２０及び４３０がその範囲から外れている範囲内に収まっているのかを判定する。閾値範囲は、アプリケーション毎に又同じアプリケーションでも時間によって、変えることができる。
【００５５】
比較モジュール８２５は、温度差を比較して、その比較に基づいて１又はそれ以上のサーミスタ８５０のエラー又は不合理性を判定するように構成されている。比較に関する更なる詳細は、図９を参照して以下に述べる。
【００５６】
出力モジュール８３０は、ディーゼルトラックはこの発明の装置を使用してダッシュボードのライトを点灯している場合のように、比較モジュール８２５で行った判定を出力するように構成されている。
【００５７】
ここで図９を参照すると、比較モジュール８２５で行っているような本発明で用いる比較方法９００の一実施例がグラフ形式で示されている。この方法９００は、図４で示された装置４００に関連して説明するが、この開示に照らして当業者は自明であるように、本明細に記載したいずれかの装置又はその他の関連する装置に使用することができる。方法９００に示すものと同じ原理が、必ずしも温度ではなく、その他の条件を測定するものであるがその他の実施例に用いることができる。必要に応じて、サーミスタ間の同様の比較を、単にこの方法に追加することにより、３個以上である限りは、異なる数のセンサを使ってもよい。
【００５８】
酸化触媒４２０の３つの温度差の値９１０、９２０及び９３０が示されていて、値９１０は判定された閾値範囲より上で、値９２０は閾値範囲より下で、値９３０は閾値範囲に収まっている。同じように、微粒子除去装置４３０の、３つの温度差の値９４０、９５０及び９６０が示されていて、値９４０は閾値範囲より上で、値９５０は閾値範囲より下で、そして値９６０は閾値範囲に収まっている。
【００５９】
後処理デバイスが温度差値９１０と９４０（両方とも閾値より上、すなわち高又は正）を示している場合は、サーミスタ４１５、４２５及び４３５の内の少なくても２個エラー（故障又は非整合）であると判定される。排気後処理システムではサーミスタ４１５が最もエラーを起しそうであるので、その中で最もエラーでありそうな１個はサーミスタ４１５であるが、このアルゴリズムからはどのサーミスタがエラー状態にあるかのかを判定することができない。従って、オペレータは、サーミスタ４１５を交換して診断処理を行うことによって、再度他の機能障害を起こしているサーミスタを見つけてシステムをシステマティックに診断することができる。
【００６０】
温度差値９２０及び９５０（両方とも閾値より下、すなわち低又は負）を示している後処理デバイスの場合では、上記の状態と同じように、サーミスタ４１５、４２５及び４３５の内の少なくても２個がエラー（故障又は非整合）であることと判定される。排気後処理システムではサーミスタ４１５が最もエラーを起こしそうであるので、その中でもっともエラーでありそうな１個はサーミスタ４１５であるが、このアルゴリズムからはどのサーミスタがエラー状態にあるかのかを判定することはできない。従ってオペレータは、サーミスタ４１５を交換して診断処理を行うことによって、再度他の機能障害を起こしているサーミスタを見つけてシステムをシステマティックに診断することができる。
【００６１】
温度差値９３０及び９６０（両方とも閾値範囲内）を示している後処理デバイス場合は、サーミスタ４１５、４２５及び４３５の全てが正しく機能していることが判定される。理論的には、もし３個のサーミスタ全てが同じ方向かつ同じ度合いで非整合である場合は、診断処理は失敗するが、そのような可能性はかけ離れていて、実務的には、有り得ない。
【００６２】
温度差の値９１０（高）を持つ酸化触媒４２０と温度差の値９５０（低）を持っている微粒子除去装置４３０の場合では、サーミスタ４２５がエラーであることが判定される。値９２０及び９４０とでも同じ結論になる。これは、サーミスタ４２５が不正確な温度を測定した場合に、両方の後処理デバイスについて、反対の等しいアンバランスが生じるためである。
【００６３】
値９１０及び９６０（並びに９２０及び９６０）の場合では、サーミスタ４１５がエラーであることが判定される。微粒子除去装置４３０についての温度差は期待通りであり、方法９００は、サーミスタ４２５及び４３５は正しく作動しており、サーミスタ４１５のディーゼル酸化触媒４２０についての読取りが悪いとの原因を残す。
【００６４】
値９３０及び９４０（並びに９３０及び９５０）の場合では、サーミスタ４３５がエラーであることが判定される。酸化触媒４２０についての温度差は期待通りであり、方法９００は、サーミスタ４１５及び４２５は正しく作動しており、サーミスタ４３５の微粒子除去装置４３０についての読み取りが悪いとの原因を残す。
【００６５】
本発明は、その精神又は本質的な特徴から離れること無しに、その他の特定の形態で実施できる。ここで説明した実施例は、全ての点で説明的なものであり、制限的なものではない。従って、本発明の範囲は上述の記載より、むしろ添付の特許請求の範囲によって述べられている。請求項の意味の均等の範囲の中に入る全ての変更は、この範囲の中に包含されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの合理性の診断に関するものであり、特に、排気後処理用触媒／フィルタシステムに関連する温度センサの機能性を診断する内燃機関装置、システム、及び方法の排ガス規制システムに関する。さらに具体的には、本発明は、排気後処理用の触媒／フィルタシステムにおけるインレンジサーミスタの合理性を検証する装置、システム、及び方法に関する。
【０００２】
［関連技術］
ディーゼル排気微粒子用の触媒／フィルタの後処理システムは、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）中の粒子状物質や煤を捕集するよう設計されている。ＤＰＦは時間が経つと粒子状物質で一杯になり、きれいにする必要がある。ＤＰＦのクリーニング方法の一つは、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）の使用を通して、蓄積した粒子を燃え尽きさせることによる。
【０００３】
ＤＯＣは、プラチナやバラジウムなどの貴金属でコーティングされたハニカム状の基板を含むデバイスを通る流れである。この触媒は、排ガスの温度を上げながら粒子状物質を燃焼させて、ＤＯＣを通過する時に排ガスと相互に作用する。ディーゼル排気微粒子用の排気後処理システムにおけるＤＰＦとＤＯＣの組み合わせは、有害な汚染物質が大気中に流れ出ることを防ぐ為に使用されてきた。
【０００４】
ディーゼル排気微粒子は、５００℃以上の温度で燃焼する。粒子状物質が燃焼する時に、更なる温度上昇が見られることがある。これらの高い温度は、フィルタ材料がその構造を維持できる温度を超えることもある。温度センサは、ＤＯＣ及びＤＰＦを用いたディーゼル排気後処理システムの温度の監視に使用されている。このセンサは大抵サーミスタであり、作動している温度に応じて電気抵抗の度合いを変えるようになっている。センサによって提供された情報を用いて、後処理システムにおける潜在的な問題を診断し、更に、ＤＰＦの効果的な再生を制御するようにしている。
【０００５】
政府の法規制に従って、２００７年及びそれ以降のモデルイヤーに生産された大型車輌用エンジンは、エンジン製造者診断システム（ＥＭＤ：Ｅｎｇｉｎｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載することが要求されている。このＥＭＤシステムは排ガスシステムを監視して、故障の検出とその故障をオペレータに通知することができるものでなければならない。エンジン製造業者によって適切であると判定された場合は、ＥＭＤシステムは、排ガスシステム上で、サーミスタのような入力部品の故障を検出しなければならない。特にインレンジ合理性とは、システムの作動範囲内でのエンジンもしくは、排気後処理システムの特定の作動条件について合理的でない検出の温度を指している。
【０００６】
排気ガスの温度サーミスタの合理性テストに用いられる方法の例には、キーオン診断がある。この診断は、エンジン冷却水の温度、吸気温度もしくはエンジン温度とサーミスタ読取を比較して、測定された温度間に著しい相違があるかを見るものである。このキーオン診断は、排気に無関係なシステムと排気温度とを比較しなければならず、正しい温度の読取値からオフセットしているセンサではなく、著しいエラーである温度センサ読取値を見つけるのに適している。
【０００７】
もう一つの方法は、ディザと呼ばれ、サーミスタ温度が時間の経過とともに変わるかどうかを見る。この方法によると、長時間にわたって温度を測定して、温度の読取りが一点に固まっているかどうかを判定する。この方法は、正しい温度からはオフセットしているセンサを検知することはできないが、温度変化に正確に追従する。
【０００８】
本発明は、これまでに開発されたサーミスタ合理性診断装置と交換可能であるか、あるいは以前の装置と関連させて用いることが可能であり、すべての車両プラットフォームと既存の後処理システムに適用可能である。本発明はまた、広範囲のアプリケーションで、圧力センサ、流量センサなどあらゆるタイプのセンサ用に構成されている。この診断は、触媒エレメントと少なくとも３つの温度センサを有する全ての製品に使用することができる。本発明は、範囲内で固まったサーミスタ、並びにオフセットしたサーミスタを診断する方法、システム及び装置を提供する。
【０００９】
前述の考察から、全ての車両プラットフォームに適用可能であり既存の後処理システムコンポーネントを使用するサーミスタ診断が必要性なことは明白である。この診断処理は、触媒エレメントと温度センサが付いている全ての製品と互換性がなければならない。この診断処理は、正しい温度読取値から範囲で固まっているオフセットサーミスタ並びにオフセットしているサーミスタとサーミスタの診断ができるものでなければならない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の１の態様においては、第１のセンサが第１の値を感知し、第２のセンサが第２の値を感知し、第３のセンサが第３の値を感知するセンサ診断方法が開示されている。この方法は、第１のセンサで測定した値と第２のセンサで測定した値間の第１の差を比較して、この２つの値の間の差が第１閾値の範囲内に入るかどうかを判定する。
【００１１】
次いで、このセンサ診断方法は、第２のセンサで測定した値と第３のセンサで測定した値間の第２の差を比較して、この第２の値と第３の値の間の差が第２閾値の範囲内に入るかどうかを判定する。
【００１２】
このように、このセンサ診断方法は、前記閾値の範囲外の測定差異を見つけることによって、あるセンサが他のセンサに関して合理的に作動しているかどうかを判定することができる。
【００１３】
本発明の別の実施例では、温度センサの診断装置は、互いに物理的に間隔をあけて配置された第１、第２及び第３の温度センサを具えている。これらのセンサは、第１のセンサで感知された温度と第２のセンサで感知された温度間の第１の温度差を判定するように構成されている。これらのセンサは更に、第２の温度センサと第３の温度センサで感知された温度間の第２の温度差を判定するように構成されている。
【００１４】
第１と第２の温度差は、閾値温度レベルと比較され、第１と第２の温度差が許容範囲内に入るかどうかを判定する。第１又は第２の温度差が許容範囲外になった場合、第１及び第２の温度差を比較して、この温度差の比較に基づいてセンサの合理性を判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の利点が容易に理解されるように、本発明のより詳細な説明は、添付図面で図解された特定の実施例を参照して示す。これは、典型的な実施例を説明するのもであり、発明の範囲を制限するものではない。
【００１６】
【図１】図１は、本発明による条件センサ配置の一実施例の概略図である。
【００１７】
【図２】図２は、本発明による条件センサ配置の別の実施例の概略図である。
【００１８】
【図３】図３は、本発明による条件センサ配置の別の実施例の概略図である。
【００１９】
【図４】図４は、排気後処理システムに用いた本発明による条件センサ配置の別の実施例の概略図である。
【００２０】
【図５】図５は、本発明による温度測定システムの一実施例を示す概略図である。
【００２１】
【図６】図６は、本発明によるセンサ合理性診断方法の一実施例すフローチャートである。
【００２２】
【図７】図７は、本発明によるセンサ合理性診断方法の別の実施例を示すフローチャートである。
【００２３】
【図８】図８は、本発明による制御システムの一実施例を示す概略ブロック図である。
【００２４】
【図９】図９は、本発明によるセンサ合理性判定方法の一実施例を示すチャート図である。
【００２５】
［発明の詳細な説明］
この明細書を通して用いられている「実施例」、「実施例」もしくは類似の用語は、その実施例に関連して説明された特定の側面、構造又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれていることを意味する。この明細書を通して「一実施例で」、「実施例で」もしくは類似のフレーズは全て、必ずしもそうではないこともあるが、同じ実施例に言及するものである。
【００２６】
本発明のここに述べた側面、構造もしくは特徴は、１つ又はそれ以上の実施例において、適切な方法で組み合わせることができる。以下の記述において、様々な具体的詳細は、本発明の実施例の完全な理解をもたらすために提供されている。しかしながら、関連分野の当業者は、１つ又はそれ以上の具体的な詳細無しでも、又はその他の方法、構成部品、材料その他を用いて実施できる発明であることを認識するであろう。その他の実施例では、発明の観点を曖昧にすることを避ける為に公知の構造や材料、あるいは操作を詳細に示しておらず、又記述していない。
【００２７】
図１は本発明による温度検知装置１００の実施例を示す。温度検知装置１００は、基板１０５と温度センサ１１０、１１５、及び１２０を具えている。
【００２８】
図２に示すような実施例も発明の範囲に含まれており、この例は追加の温度センサ２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０を含む基板２０５を具える温度検知装置２００を図示している。これらの追加の温度センサは７個に限定されるのではないが、少なくとも３個でなければならない。基板２０５は平面的である必要なく、内燃機関で見られるように、基板上の異なる場所に設置されたセンサを持つ３次元のものであってもよい。
【００２９】
温度センサは、図１や図２に示すように、基板全体にランダムに配置することが可能であり、あるいは、直線的に配置するか、又は図３に示すように、他のよりシステム化して配置するようにしてもよい。図３は、温度センサ３１０、３１５及び３２０を含む基板３０５を示す。論理的な順序で設置された温度センサの一例は、内燃機関排気システムに一列に設置された温度センサであろう。
【００３０】
ここで図４を参照する。装置４００は、内燃機関（図示せず）で排気ガスを受ける排気後処理システムを示す。排気ガスは、排気チューブ４１０内に含まれており、矢印４０５で示す方向に進む。排気ガスは、サーミスタ４１５を通過して、そこで温度が測定される。排気ガスは、ディーゼル酸化触媒４２０を通過して、サーミスタ４２５を通過しそこで温度が測定される。この排気ガスは、ディーゼル微粒子除去装置４３０を通過して、サーミスタ４３５によって測定される。この実施例ではサーミスタが使用されているが、その分野における当業者は、本発明の精神から外れることなくその他の温度センサや測定装置を使用できることを認識するであろう。
【００３１】
図４の実施例において、本発明を制限する目的ではなく、説明目的で、サーミスタ４１５をサーミスタ内のディーゼル酸化触媒内側サーミスタとして呼び、サーミスタ４２５をディーゼル酸化触媒外側サーミスタとして呼び、サーミスタ４３５は、ディーゼル微粒子除去装置外側サーミスタと呼ぶ。これらの用語は、図７を参照して更に充分に考察する。
【００３２】
図４に示す実施例は、ディーゼル酸化触媒４２０と、ディーゼル微粒子除去装置４３０を説明しているが、その分野における当業者は、その他の排ガス後処理コンポーネントをこれらの位置に代用できることを認識するであろう。
【００３３】
本発明の一実施例における温度センサの合理性診断用の複数の温度測定を示す概略図が図５に示されている。この実施例において、内燃機関５０５は、矢印によって示される方向に流れる排出ガスを生成する。この実施例に見られるように、排出ガスの温度測定は、ディーゼル酸化触媒５１５の入口でサーミスタ５１０によって行なわれる。又、排出ガス温度は、ディーゼル酸化触媒の出口でサーミスタ５２０によって、及びディーゼル微粒子除去装置５２５の出口でサーミスタ５３０によって測定される。
【００３４】
ここに示す概略フローチャート図および方法の概略図は、一般的に論理フローチャート図として示されている。このように図に示す順序、若しくはラベル付けした手順は、この方法に関する一の実施例を示す。その他の手順及び方法は、図解された方法の機能・ロジックあるいは効果の点で一又はそれ以上の手順と同等であるか、また、その一部であると考えることができる。加えて、ここで用いたフォーマットとシンボルはこの方法の論理手順を説明するためのものであり、この方法の範囲を限定するものではないと理解するべきである。さまざまなタイプの矢印や線がこのフローチャートのダイアグラムの中で用いられているが、これらは対応する方法の範囲を限定するものではないと理解するべきである。幾つかの矢印あるいはその他の連結子は、この方法の論理フローを表示するためのみ用いられている。例えば、ある矢印は、図に示す方法について列挙された手順間の非特定時間の大気時間又はモニタ時間を表わすものである。更に、特定の方法が生じる順序は、図に示す対応する手順の順序に厳格に従うものでも、そうでないものであっても良い。
【００３５】
図６は、本発明による、温度センサの合理性のようなセンサ合理性判定の方法６００についての実施例を示す。方法６００は、ディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおけるセンサ合理性テストに使用する実施例を示しているが、あらゆるセンサ構成に一般化してもよい。図に示すように、方法６００はブロック６０５で始まり、サーミスタ５１０、５２０及び５３０のような温度測定センサによって差分又は作動温度が測定される。次いで、コントローラあるいはその他の装置あるいは人間が、差分温度が閾値範囲内に収まっているかどうかをブロック６１５で判定する。イエスであれば、それ以降の分析は行われず、この方法は、スタート６０５に戻って再開する。差分温度が閾値の範囲外であれば、次いで差分温度を比較して、どのサーミスタ温度センサあるいは他の測定装置が非合理であるかを判定する。
【００３６】
本発明の差分温度とは、２個のサーミスタ、センサあるいは他の温度測定機器間の温度差を意味する。本発明で使用されているように、第１サーミスタと第２サーミスタは、測定された１番目と２番目のサーミスタを意味し、必ずしも一連の一番目と二番目のサーミスタである必要はない。差分温度は、時間内の特定時点で測定することができ、あるいは好ましい実施例においては、デルタ温度は２個のセンサ、サーミスタあるいは他の温度測定機器間の作動平均温度を意味することもある。
【００３７】
図７は、本発明による温度センサ合理性判定方法７００の、１実施例の更なる詳細を示している。図に示すように、この方法７００はブロック７０５で始まっており、ブロック７１０でシステムの起動可能条件がチェックされる。ブロック７１０でチェックされる起動可能の条件の例には、サーミスタあるいはその他の電子部品内の回路導通チェックを、排気フローエラーのチェック及びハイドロカーボン（ＨＣ）添加器が不適切に動作している場所でのハイドロカーボン（ＨＣ）添加不良のチェックが行なわれる。何らかの起動可能条件が適合しない場合は、診断状態を、ブロック７１２で打ち切るように設定することによって診断を中止して、スタート７０５に戻る。
【００３８】
ブロック７１５は、添加器をチェックして、ＤＰＦが再生しているか否かを判定する。ＤＰＦが再生されていれば、ブロック７１９で前記状態を設定することによって、再生現象が止まるまで、診断処理がリセットされる。診断処理が７１９でリセットされると、ブロック７１７でリセットされるアイテムは、サンプル番号をリセットしてゼロにすること、サーミスタでの作動中の合計差異をゼロにリセットすること、及び、記録された時間もゼロにリセットすることが含まれる。
【００３９】
いったんＤＰＦが再生を止めると、排気システムはＨＣ非添加温度レベルに戻らなければならない。ブロック７２０では、診断処理がリセットされたかどうか、そしてブロック７１５で実施済みＨＣ添加チェックがシステムが非ＨＣ添加温度レベルになるのに充分な時間継続されたかどうかをチェックする。追加の時間がブロック７２２で記録されて、７１９でシステムがリセットされる。
【００４０】
ブロック７２５は、センサが診断可能な範囲に収まっているかをチェックする。排気システムが充分に冷めてから、ディーゼル酸化触媒入口側サーミスタ４１５、ディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５、及びディーゼル微粒子除去装置出口側サーミスタ４３５が診断可能な範囲内に収まっているかどうかをチェックする。排気フロー及びエンジンスピードも、それらが可能な範囲に収まっているかどうか判定する為に閾値に対してチェックされる。全部のサーミスタが閾値から外れている場合、診断処理７２７は行われない。
【００４１】
もしディーゼル酸化触媒入口側サーミスタ４１５、ディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５、そしてディーゼル微粒子除去装置出口側のサーミスタ４３５、排気フロー、及びエンジンスピードが診断可能な範囲にあれば、診断処理はブロック７３０に進む。ブロック７３０では、差分温度はディーゼル酸化触媒４２０及びディーゼル微粒子除去装置４３０全体にわたって検出される。ディーゼル酸化触媒４３０全体の差分の温度は、ディーゼル酸化触媒入口側サーミスタ４１５で測定された温度とディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５で測定された温度における差である。ディーゼル微粒子除去装置全体にわたって検出された差分温度は、ディーゼル酸化触媒出口側サーミスタ４２５で測定された温度と、ディーゼル微粒子除去装置出口側サーミスタ４３５で測定された温度における差である。差分温度は、作動平均であり、ブロック７３０で記録される。ブロック７３０は、何回作動したかも記録する。
【００４２】
ブロック７３５では、システムは、診断を行うのに充分な時間システムが作動したかどうかを判定する。この判定は、ブロック７３０で示される通り、システムが差分温度測定してロギングした回数と閾値レベルとを比較することによって行なわれる。もしシステムが診断処理を行うために充分な回数を作動していない場合は、システムは、ブロック７３７で追加の測定を１度行うことによってインクリメントされ、診断ステータスがセットされてブロック７４０で実行される。
【００４３】
ブロック７４５は、システムがブロック７３５で決められたように十分な回数実行されると、ディーゼル酸化触媒４２０及びディーゼル微粒子除去装置４３０についての差分温度を、閾値レベルと比較する。この閾値は、上側温度閾値と下側温度閾値の両方を具えていてもよい。
【００４４】
差分温度がブロック７４５で閾値レベルを外れていると判定されたら、その事象がエラーとしてロギングされ、そしてブロック７３７でロギングされているシステムの作動回路のロギング記録がゼロにリセットされる。ブロック７３０でロギングされている差分温度も、ブロック７４７でゼロにリセットされる。
【００４５】
ブロック７５０では、差分温度が閾値レベルに収まっていると判定されると、故障カウンタが１回減って、ブロック７３７でロギングされているシステムの作動回数のロギング記録が、ゼロにリセットされる。ブロック７３０でロギングされている差分温度も、ブロック７５０でゼロにリセットされる。
【００４６】
ブロック７５５で、エラーカウンタをチェックして、最近の故障が無かったかどうかを見る。システムに何か最近のエラーがなかったら、診断ステータスがブロック７４０で実行されるようセットされて、システムはリセットされる。しかしながらエラーがロギングされると、ブロック７６０でこのエラーを閾値に対して比較する。
【００４７】
ブロック７６０でのエラーの数が閾値レベルよりも大きいかもしくは閾値レベルに等しければ、診断処理は、１又はそれ以上のサーミスタがエラーを起こしたことを記録７６５する。ブロック７６０でエラーが閾値レベルよりも少なければ、診断ステータスはプレリミナリーエラーにセットされて７７０、システムはスタート７０５にリセットされる。
【００４８】
ここで図８を参照すると、本発明によるサーミスタ診断制御システム８００の一実施例の示されている。図に示す通り、コントロールシステム８００は、コントローラ８１０、１又はそれ以上のセンサ８４５、及びサーミスタ８５０を具える。コントローラ８１０は、入力モジュール８１５、条件モジュール８３５、温度差モジュール８２０、閾値モジュール８４０、比較モジュール８２５、そして出力モジュール８３０を具える。
【００４９】
この分野で知られているように、コントローラ８１０と構成部品は、プロセッサ、メモリ、そして１又はそれ以上の半導体基板上の半導体ゲートで組み立てることができるインターフェースモジュールを具えている。各半導体基板は、回路カードの上に実装された１又はそれ以上の半導体デバイスでパッケージ化してもよい。モジュール間の接続は、半導体金属層、基板間配線、あるいは半導体デバイスを接続している回路カードトレース又は配線を通して行うことができる。
【００５０】
システム８００は、エンジンと、図４に示すような後処理デバイスとサーミスタを内蔵した排気後処理システムを操作可能にコントロールするこのサーミスタ４１５、４２５、そして４３５はサーミスタ８５０に相当する。上述した通り、サーミスタ８５０は、排気後処理システムに含まれる後処理デバイスに全体温度の差をモニタしており、これは後処理デバイスを再生する間に特に有用である。センサ８４５は、排気後処理システム又はエンジンのどこかに設置されたその他の温度センサ、圧力センサ、排気フローセンサ、及び／又は、その他のエンジンと排気条件センサを具えていてもよい。
【００５１】
図に示す実施例におけるコントローラ８００は、上述したサーミスタの合理性診断の動作を制御する。多くの場合、コントローラ８００は、エンジン及び／又は排気後処理電子コントロールモジュールの一部であるか、又はこれを具えており、エンジン及び／又は排気後処理システムのその他の動作を制御する。
【００５２】
入力モジュール８１５は、センサ８４５及びサーミスタ８５０からの複数の入力を受信するように構成されていて、温度及びその他の条件に相当するこれらの入力をセンサ８４５及びサーミスタ８５０によって判定する。条件モジュール８３５は、サーミスタの合理性診断テストを処理又は継続するための条件が充分であるかないかを判定するように構成されている。
【００５３】
温度差モジュール８２０は、サーミスタ８５０間の温度差を判定するように構成されている。例えば、図４を参照すると、温度差モジュール８２０は、サーミスタ４１５及び４２５から受け取った温度を、ディーゼル酸化触媒４２０の温度差の判定に使うこともある。この実施例では、サーミスタ４２５及び４３５から受け取った温度を、ディーゼル微粒子除去装置４３０の温度差の判定に使うこともある。
【００５４】
閾値モジュール８４０は、温度差が閾値範囲内に入るかどうかを判定するように構成されている。例えば、再び図４を参照すると、酸化触媒４２０及びディーゼル微粒子除去装置４３０の温度差についての閾値範囲が１５度であれば、閾値モジュール８４０は、デバイス４２０及び４３０がその範囲から外れている範囲内に収まっているのかを判定する。閾値範囲は、アプリケーション毎に又同じアプリケーションでも時間によって、変えることができる。
【００５５】
比較モジュール８２５は、温度差を比較して、その比較に基づいて１又はそれ以上のサーミスタ８５０のエラー又は不合理性を判定するように構成されている。比較に関する更なる詳細は、図９を参照して以下に述べる。
【００５６】
出力モジュール８３０は、ディーゼルトラックはこの発明の装置を使用してダッシュボードのライトを点灯している場合のように、比較モジュール８２５で行った判定を出力するように構成されている。
【００５７】
ここで図９を参照すると、比較モジュール８２５で行っているような本発明で用いる比較方法９００の一実施例がグラフ形式で示されている。この方法９００は、図４で示された装置４００に関連して説明するが、この開示に照らして当業者は自明であるように、本明細に記載したいずれかの装置又はその他の関連する装置に使用することができる。方法９００に示すものと同じ原理が、必ずしも温度ではなく、その他の条件を測定するものであるがその他の実施例に用いることができる。必要に応じて、サーミスタ間の同様の比較を、単にこの方法に追加することにより、３個以上である限りは、異なる数のセンサを使ってもよい。
【００５８】
酸化触媒４２０の３つの温度差の値９１０、９２０及び９３０が示されていて、値９１０は判定された閾値範囲より上で、値９２０は閾値範囲より下で、値９３０は閾値範囲に収まっている。同じように、微粒子除去装置４３０の、３つの温度差の値９４０、９５０及び９６０が示されていて、値９４０は閾値範囲より上で、値９５０は閾値範囲より下で、そして値９６０は閾値範囲に収まっている。
【００５９】
後処理デバイスが温度差値９１０と９４０（両方とも閾値より上、すなわち高又は正）を示している場合は、サーミスタ４１５、４２５及び４３５の内の少なくても２個エラー（故障又は非整合）であると判定される。排気後処理システムではサーミスタ４１５が最もエラーを起しそうであるので、その中で最もエラーでありそうな１個はサーミスタ４１５であるが、このアルゴリズムからはどのサーミスタがエラー状態にあるかのかを判定することができない。従って、オペレータは、サーミスタ４１５を交換して診断処理を行うことによって、再度他の機能障害を起こしているサーミスタを見つけてシステムをシステマティックに診断することができる。
【００６０】
温度差値９２０及び９５０（両方とも閾値より下、すなわち低又は負）を示している後処理デバイスの場合では、上記の状態と同じように、サーミスタ４１５、４２５及び４３５の内の少なくても２個がエラー（故障又は非整合）であることと判定される。排気後処理システムではサーミスタ４１５が最もエラーを起こしそうであるので、その中でもっともエラーでありそうな１個はサーミスタ４１５であるが、このアルゴリズムからはどのサーミスタがエラー状態にあるかのかを判定することはできない。従ってオペレータは、サーミスタ４１５を交換して診断処理を行うことによって、再度他の機能障害を起こしているサーミスタを見つけてシステムをシステマティックに診断することができる。
【００６１】
温度差値９３０及び９６０（両方とも閾値範囲内）を示している後処理デバイス場合は、サーミスタ４１５、４２５及び４３５の全てが正しく機能していることが判定される。理論的には、もし３個のサーミスタ全てが同じ方向かつ同じ度合いで非整合である場合は、診断処理は失敗するが、そのような可能性はかけ離れていて、実務的には、有り得ない。
【００６２】
温度差の値９１０（高）を持つ酸化触媒４２０と温度差の値９５０（低）を持っている微粒子除去装置４３０の場合では、サーミスタ４２５がエラーであることが判定される。値９２０及び９４０とでも同じ結論になる。これは、サーミスタ４２５が不正確な温度を測定した場合に、両方の後処理デバイスについて、反対の等しいアンバランスが生じるためである。
【００６３】
値９１０及び９６０（並びに９２０及び９６０）の場合では、サーミスタ４１５がエラーであることが判定される。微粒子除去装置４３０についての温度差は期待通りであり、方法９００は、サーミスタ４２５及び４３５は正しく作動しており、サーミスタ４１５のディーゼル酸化触媒４２０についての読取りが悪いとの原因を残す。
【００６４】
値９３０及び９４０（並びに９３０及び９５０）の場合では、サーミスタ４３５がエラーであることが判定される。酸化触媒４２０についての温度差は期待通りであり、方法９００は、サーミスタ４１５及び４２５は正しく作動しており、サーミスタ４３５の微粒子除去装置４３０についての読み取りが悪いとの原因を残す。
【００６５】
本発明は、その精神又は本質的な特徴から離れること無しに、その他の特定の形態で実施できる。ここで説明した実施例は、全ての点で説明的なものであり、制限的なものではない。従って、本発明の範囲は上述の記載より、むしろ添付の特許請求の範囲によって述べられている。請求項の意味の均等の範囲の中に入る全ての変更は、この範囲の中に包含されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの診断方法において、
第１の条件値を検知する第１のセンサと、第２の条件値を検知する第２のセンサと、第３の条件値を検知する第３のセンサを提供するステップと、
前記第１及び第２の条件値間の第１の条件差を測定するステップと、
前記第１の条件差が第１の閾値範囲に入るかどうかを決定するステップと、
前記第２と第３の条件値間の第２の条件差を測定するステップと、
前記第２の条件差異が第２の閾値範囲に入るかどうかを決定するステップと、
前記第１の条件差と前記第２の条件差を比較するステップと、
を具えることを特徴とするセンサ診断方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法が更に、
前記センサのうちの少なくとも一つの合理性を判定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲に入っており、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲に入っている場合、前記センサが合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の前記閾値範囲から外れており、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲に入っている場合、前記第１のセンサは非合理的で、前記第２及び第３のセンサは合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲に入っており、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲から外れている場合、前記第１と第２のセンサが合理的で前記第３のセンサは非合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲より大きく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲よりも大きい場合、少なくとも二つのセンサが不合理であると判定することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲より小さく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲よりも小さい場合、少なくとも二つのセンサが不合理であると判定することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲よりも大きく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲よりも小さい場合、前記第２のセンサが不合理であると判定し、前記第１のセンサと第３のセンサは合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲よりも小さく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲のよりも大きい場合、前記第２のセンサが不合理であり、前記第１と第３のセンサが合理的であると判断することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項２に記載の方法において、
前記センサが温度センサであり、前記条件値が温度であり、前記条件差が温度差であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記第１のセンサが第１のディーゼルエンジン排気後処理装置の入り口側の温度を検知し、前記第２のセンサが、前記第１の後処理装置の出口側と第２の排気後処理装置の入り口側の間の温度を検知して、前記第３のセンサが前記第２の後処理装置の出口側の温度を検知することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、
前記条件差は条件差の平均値であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
サーミスタの点検方法において、
エンジン排気後処理システムを提供するステップであって、当該システムが排気流ストリームに沿って間隔をあけて配置された第１のサーミスタと、第２のサーミスタと、第３のサーミスタを具えるステップと；
診断テストに基づいてそのサーミスタが不合理であるとの判定に達した後に当該サーミスタを前記システムから取り外すステップであって、前記テストが前記第１のサーミスタと前記第２のサーミスタの間の第１の温度差を測定するステップと、前記第１の温度差が第１の閾値を超えるかどうかを判定するステップと、前記第２のサーミスタと前記第３のサーミスタ間の第２の温度差を測定するステップと、前記第２の温度差として、前記第２の温度差が第２の閾値範囲を超えるかどうかを判定するステップと、前記第１の温度差と前記第２への温度差との比較を行うステップとを具えるステップと；
新しいサーミスタをインストールするステップと；
を具えることを特徴とするサーミスタの点検方法。
【請求項１４】
複数のセンサについての前記合理性を診断を行う動作を実行するために、デジタル処理装置によって実行可能なマシンで読み取り可能な命令から成るプログラムを可視的に実施する信号担持媒体において、前記動作が：
第１のセンサと第２のセンサの間の第１の条件差を測定するステップと、
前記第１の条件差が第１の閾値の範囲に入っているかどうかを判定するステップと、
前記第２のセンサと第３のセンサの間の第２の条件差異を測定するステップと、
前記第２の条件差が第２の閾値の範囲に入っているかどうかを判定するステップと、
前記第１の条件差を前記第２の条件差と比較するステップと
を具えることを特徴とする信号担持媒体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の信号担持媒体において、
前記命令が更に、前記センサの少なくても一つの合理性を判定するステップを具えることを特徴とする信号担持媒体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の信号担持媒体において、
前記条件差が温度差であることを特徴とする信号担持媒体。
【請求項１７】
サーミスタの合理性の診断が可能なエンジン排気後処理システムにおいて、
排気ガス流に一連に配置した第１のサーミスタと、第１の後処理デバイスと、第２のサーミスタと、第２の後処理デバイスと、及び第３のサーミスタと；
前記後処理システム内に配設した複数の条件センサと；
コントローラであって、
前記センサと前記サーミスタによって判定された条件と温度に相当する複数の入力を受信するように構成された入力モジュールと、
前記条件が、サーミスタの合理性診断テストを行う又は継続するのに十分であるかどうかを判定するように構成された条件モジュールと、
前記第１のサーミスタと第２のサーミスタの温度読取に基づいて前記第１の後処理デバイスの第１の温度差を判定し、前記第２のサーミスタと第３のサーミスタの温度読取に基づいて前記第２の後処理デバイスの第２の温度差を判定するように構成されている温度差モジュールと、
前記第１の温度差と前記第２の温度差が閾値範囲に入っているかどうかを判定するように構成された閾値モジュールと、
前記第１の温度差と前記第２の温度差を比較して、その比較に基づいて、１又はそれ以上のサーミスタのエラー判定を行うように構成された比較モジュールと、
前記比較モジュールが行った判定を出力するように構成された出力モジュールと、を具えるコントローラと；
を具えることを特徴とするエンジン排気後処理システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記エンジンがディーゼルエンジンであり、前記第１の後処理デバイスがディーゼル酸化触媒であり、前記第２の後処理デバイスが微粒子除去装置であることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記温度差は、温度差の経時的平均値の累積であることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
温度センサ診断装置において、
互いに空間をあけて配置された、第１の温度センサと、第２の温度センサと、及び第３の温度センサと；
前記第１のセンサと前記第２のセンサによって検出された温度間の第１の温度差と、前記第２のセンサと前記第３のセンサによって検出された温度間の第２の温度差を判定する手段と；
前記第１の温度差と前記第２の温度差が許容範囲内に入っているかどうかを判定する手段と；
前記第１の温度差と前記第２の温度差とを比較する手段と；
前記温度差の比較結果に基づいて前記センサの合理性を判定する手段と；
を具えることを特徴とする温度センサ診断装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、
前記温度差は、温度差の平均値であることを特徴とする装置。
【請求項２２】
エンジンの排気後処理で使用されるサーミスタの合理性診断方法において：
エンジンと排気の状態が合理性診断テストを行うのに満足の行くものであるかどうかを判定するステップと；
第１の後処理デバイスの第１の温度差分を判定し、前記合理性テスト中に得られた前回分の第１の差分に前記第１の差分を加算するステップと；
第２の後処理デバイスの第２の温度差分を判定し、前記合理性テスト中に得られた前回分の第２の差分に前記第２の差分を加算するステップと；
前記合理性テストが信頼に足るよう充分な時間が経過したかどうかを判定するステップと；
前記第１の温度差分と前記第２の温度差分の和を、それぞれ平均化するステップと；
前記平均値が閾値範囲内に入っているかどうかを判定するステップと；
前記平均値を互いに比較するステップと；
前記平均値の比較に基づいて、前記後処理デバイスに関連する１又はそれ以上のサーミスタに対してエラーを割り付けるステップと；
を具えることを特徴とするサーミスタの合理性診断方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記方法を実行する間、前記エンジンが稼働していることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法が更に、
特定のサーミスタについてのエラー数がエラー閾値を超えるまで前記方法を繰り返すステップと、エラーが前記閾値を超えたサーミスタに非合理性をラベル付けするステップと、を具えることを特徴とする方法。
【請求項１】
センサの診断方法において、
第１の条件値を検知する第１のセンサと、第２の条件値を検知する第２のセンサと、第３の条件値を検知する第３のセンサを提供するステップと、
前記第１及び第２の条件値間の第１の条件差を測定するステップと、
前記第１の条件差が第１の閾値範囲に入るかどうかを決定するステップと、
前記第２と第３の条件値間の第２の条件差を測定するステップと、
前記第２の条件差異が第２の閾値範囲に入るかどうかを決定するステップと、
前記第１の条件差と前記第２の条件差を比較するステップと、
を具えることを特徴とするセンサ診断方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法が更に、
前記センサのうちの少なくとも一つの合理性を判定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲に入っており、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲に入っている場合、前記センサが合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の前記閾値範囲から外れており、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲に入っている場合、前記第１のセンサは非合理的で、前記第２及び第３のセンサは合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲に入っており、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲から外れている場合、前記第１と第２のセンサが合理的で前記第３のセンサは非合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲より大きく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲よりも大きい場合、少なくとも二つのセンサが不合理であると判定することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲より小さく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲よりも小さい場合、少なくとも二つのセンサが不合理であると判定することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲よりも大きく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲よりも小さい場合、前記第２のセンサが不合理であると判定し、前記第１のセンサと第３のセンサは合理的であると判定することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項２に記載の方法において、
前記第１の条件差が前記第１の閾値範囲よりも小さく、前記第２の条件差が前記第２の閾値範囲のよりも大きい場合、前記第２のセンサが不合理であり、前記第１と第３のセンサが合理的であると判断することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項２に記載の方法において、
前記センサが温度センサであり、前記条件値が温度であり、前記条件差が温度差であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記第１のセンサが第１のディーゼルエンジン排気後処理装置の入り口側の温度を検知し、前記第２のセンサが、前記第１の後処理装置の出口側と第２の排気後処理装置の入り口側の間の温度を検知して、前記第３のセンサが前記第２の後処理装置の出口側の温度を検知することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、
前記条件差は条件差の平均値であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
サーミスタの点検方法において、
エンジン排気後処理システムを提供するステップであって、当該システムが排気流ストリームに沿って間隔をあけて配置された第１のサーミスタと、第２のサーミスタと、第３のサーミスタを具えるステップと；
診断テストに基づいてそのサーミスタが不合理であるとの判定に達した後に当該サーミスタを前記システムから取り外すステップであって、前記テストが前記第１のサーミスタと前記第２のサーミスタの間の第１の温度差を測定するステップと、前記第１の温度差が第１の閾値を超えるかどうかを判定するステップと、前記第２のサーミスタと前記第３のサーミスタ間の第２の温度差を測定するステップと、前記第２の温度差として、前記第２の温度差が第２の閾値範囲を超えるかどうかを判定するステップと、前記第１の温度差と前記第２への温度差との比較を行うステップとを具えるステップと；
新しいサーミスタをインストールするステップと；
を具えることを特徴とするサーミスタの点検方法。
【請求項１４】
複数のセンサについての前記合理性を診断を行う動作を実行するために、デジタル処理装置によって実行可能なマシンで読み取り可能な命令から成るプログラムを可視的に実施する信号担持媒体において、前記動作が：
第１のセンサと第２のセンサの間の第１の条件差を測定するステップと、
前記第１の条件差が第１の閾値の範囲に入っているかどうかを判定するステップと、
前記第２のセンサと第３のセンサの間の第２の条件差異を測定するステップと、
前記第２の条件差が第２の閾値の範囲に入っているかどうかを判定するステップと、
前記第１の条件差を前記第２の条件差と比較するステップと
を具えることを特徴とする信号担持媒体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の信号担持媒体において、
前記命令が更に、前記センサの少なくても一つの合理性を判定するステップを具えることを特徴とする信号担持媒体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の信号担持媒体において、
前記条件差が温度差であることを特徴とする信号担持媒体。
【請求項１７】
サーミスタの合理性の診断が可能なエンジン排気後処理システムにおいて、
排気ガス流に一連に配置した第１のサーミスタと、第１の後処理デバイスと、第２のサーミスタと、第２の後処理デバイスと、及び第３のサーミスタと；
前記後処理システム内に配設した複数の条件センサと；
コントローラであって、
前記センサと前記サーミスタによって判定された条件と温度に相当する複数の入力を受信するように構成された入力モジュールと、
前記条件が、サーミスタの合理性診断テストを行う又は継続するのに十分であるかどうかを判定するように構成された条件モジュールと、
前記第１のサーミスタと第２のサーミスタの温度読取に基づいて前記第１の後処理デバイスの第１の温度差を判定し、前記第２のサーミスタと第３のサーミスタの温度読取に基づいて前記第２の後処理デバイスの第２の温度差を判定するように構成されている温度差モジュールと、
前記第１の温度差と前記第２の温度差が閾値範囲に入っているかどうかを判定するように構成された閾値モジュールと、
前記第１の温度差と前記第２の温度差を比較して、その比較に基づいて、１又はそれ以上のサーミスタのエラー判定を行うように構成された比較モジュールと、
前記比較モジュールが行った判定を出力するように構成された出力モジュールと、を具えるコントローラと；
を具えることを特徴とするエンジン排気後処理システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記エンジンがディーゼルエンジンであり、前記第１の後処理デバイスがディーゼル酸化触媒であり、前記第２の後処理デバイスが微粒子除去装置であることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記温度差は、温度差の経時的平均値の累積であることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
温度センサ診断装置において、
互いに空間をあけて配置された、第１の温度センサと、第２の温度センサと、及び第３の温度センサと；
前記第１のセンサと前記第２のセンサによって検出された温度間の第１の温度差と、前記第２のセンサと前記第３のセンサによって検出された温度間の第２の温度差を判定する手段と；
前記第１の温度差と前記第２の温度差が許容範囲内に入っているかどうかを判定する手段と；
前記第１の温度差と前記第２の温度差とを比較する手段と；
前記温度差の比較結果に基づいて前記センサの合理性を判定する手段と；
を具えることを特徴とする温度センサ診断装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、
前記温度差は、温度差の平均値であることを特徴とする装置。
【請求項２２】
エンジンの排気後処理で使用されるサーミスタの合理性診断方法において：
エンジンと排気の状態が合理性診断テストを行うのに満足の行くものであるかどうかを判定するステップと；
第１の後処理デバイスの第１の温度差分を判定し、前記合理性テスト中に得られた前回分の第１の差分に前記第１の差分を加算するステップと；
第２の後処理デバイスの第２の温度差分を判定し、前記合理性テスト中に得られた前回分の第２の差分に前記第２の差分を加算するステップと；
前記合理性テストが信頼に足るよう充分な時間が経過したかどうかを判定するステップと；
前記第１の温度差分と前記第２の温度差分の和を、それぞれ平均化するステップと；
前記平均値が閾値範囲内に入っているかどうかを判定するステップと；
前記平均値を互いに比較するステップと；
前記平均値の比較に基づいて、前記後処理デバイスに関連する１又はそれ以上のサーミスタに対してエラーを割り付けるステップと；
を具えることを特徴とするサーミスタの合理性診断方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記方法を実行する間、前記エンジンが稼働していることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法が更に、
特定のサーミスタについてのエラー数がエラー閾値を超えるまで前記方法を繰り返すステップと、エラーが前記閾値を超えたサーミスタに非合理性をラベル付けするステップと、を具えることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１１−５０６９１２（Ｐ２０１１−５０６９１２Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１５２３０（Ｐ２０１０−５１５２３０）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６８８４２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００６４３６
【国際公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（５０８２１０３１０）カミンズ フィルトレイション アイピー インク． (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６８８４２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００６４３６
【国際公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（５０８２１０３１０）カミンズ フィルトレイション アイピー インク． (5)
【Ｆターム（参考）】
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