DE102016115813A1

DE102016115813A1 - Verfahren und System zur Dieselpartikelfilterdiagnose

Info

Publication number: DE102016115813A1
Application number: DE102016115813.5A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: RU2016134124A3; CN106481418B; RU2016134124A; DE102016115813B4; CN106481418A; US9551259B1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Bestimmen der Verschlechterung eines Partikelfilters in einer Auslassleitung bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Ableiten von Abgas zu einer sekundären Rußsensoranordnung stromabwärts eines ersten Filters, die einen Filter umfasst, und das Bestimmen der Verschlechterung basierend auf den Zeitintervallen zwischen aufeinanderfolgenden Filterregenerationen des zweiten Filters in der sekundären Rußsensoranordnung enthalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf die Bauform und die Verwendung von Sensoren zum Diagnostizieren eines Dieselpartikelfilters (DPF).
Hintergrund/Zusammenfassung
Die Kraftmaschinenverbrennung unter Verwendung von Dieselkraftstoff kann Feinstaub (PM) (wie z. B. Ruß und Aerosole) erzeugen, die zur Atmosphäre entleert werden können. Um die Emissionskonformität zu ermöglichen, können im Kraftmaschinenauslass Dieselpartikelfilter (DPFs) enthalten sein, um die PMs vor dem Freisetzen des Abgases herauszufiltern. Zusätzlich können ein oder mehrere Rußfilter verwendet werden, um die DPFs zu diagnostizieren, wobei derartige Rußfilter stromaufwärts und/oder stromabwärts des DPF angekoppelt sein können.
Als solche sind verschiedene Typen von Rußsensoren entwickelt worden, um die Rußproduktion und -freisetzung abzutasten. Eine von Paterson in US 8.310.249 gezeigte beispielhafte Herangehensweise offenbart Rußsensoren, die den Feinstaub an geladenen Elektroden sammeln. Der Rußsensor umfasst entgegengesetzte Elektroden, die durch einen Isolator mit einer Lücke dazwischen, um einen Stromfluss zu verhindern, getrennt sind. Wenn die Rußpartikel beginnen, sich an dem Sensor anzusammeln, wird zwischen den Elektroden eine Brücke erzeugt, die einen Stromfluss erlaubt. Die Änderung des Stroms wird als eine Angabe für die Rußablagerung verwendet.
Die Erfinder haben jedoch hier potentielle Nachteile bei der obigen Herangehensweise erkannt. Als ein Beispiel kann aufgrund der vorbelasteten Strömungsverteilung über der Sensoroberfläche eine ungleichmäßige oder niedrigere Rußablagerung auf der Oberfläche auftreten, was zu ungenauen Spannungs- und Strommesswerten über der Lücke führt. Zusätzlich kann es schwierig sein, aufgrund des Auftreffens großer Strömungen auf der Oberfläche in einigen Sensorbauformen die Sensorregenerationstemperaturen zu erreichen. Noch weiter kann der Sensor aufgrund des Auftreffens großer Dieselpartikel oder Wassertröpfchen auf der Oberfläche der Sensorelektroden verunreinigt werden. Die Verunreinigung kann außerdem durch die großen Dieselpartikel oder Wassertröpfchen verursacht werden, die in das innere Schutzrohr des Sensors eindringen.
Zusätzlich zu den elektrodenbasierten Sensoren sind außerdem druckbasierte Rußsensoren entwickelt worden. Wie durch Sun u. a. in US 8.209.962 beschrieben wird, kann z. B. der Differenzdruck über einem Partikelfilter zum Überwachen der Filterleistung verwendet werden. Wenn der Differenzdruck kleiner als ein Schwellenwert ist, kann dabei eine Undichtigkeit in dem Partikelfilter bestimmt werden. Dieses Verfahren kann jedoch außerdem an der Störung von großen angesammelten Partikeln oder Wassertröpfchen, die auf den Sensor auftreffen, leiden.
Die Erfinder haben hier eine Herangehensweise identifiziert, durch die die oben beschriebenen Probleme wenigstens teilweise behandelt werden können. Ein beispielhaftes Verfahren enthält Folgendes: Ableiten von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters in jeden von parallelen ersten und zweiten Wegen, wobei der zweite Weg einen zweiten Filter enthält, der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist; und Angeben einer Verschlechterung des ersten Filters basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters. In dieser Weise kann die DPF-Diagnose mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit ausgeführt werden, ohne dass die Ergebnisse durch eine Strömungs- und Rußladungsverteilung oder das Auftreffen von Wassertröpfchen verfälscht werden.
Als ein Beispiel kann das Abgas von einem Hauptabgasrohr stromabwärts eines DPF über ein Einlassrohr in zwei parallele Leitungen (einen ersten und einen zweiten Abgasweg) außerhalb des Hauptabgasrohrs abgeleitet werden. Das Einlassrohr kann Perforierungen enthalten, die es ermöglichen, dass die Wassertröpfchen und die angesammelten Partikel aufgefangen und in das Auspuffendrohr freigesetzt werden. Der zweite Abgasweg kann mit einem Metallpartikelfilter (MPF) bestückt sein, wobei eine elektrische Schaltung an den Filter gekoppelt sein kann. Ferner können die beiden Wege an einem Ort stromabwärts des Filters verschmelzen, von dem das Abgas zum Hauptabgasrohr zurückgeleitet wird. Da das von dem Hauptabgasrohr abgeleitete Abgas in den beiden parallelen Wegen empfangen wird, können die Abgas-PMs, wie z. B. der Ruß, auf dem MPF des zweiten Weges abgeschieden werden, während das Abgas, das Ruß enthält, ungehindert durch den ersten Weg strömt. Im Ergebnis wird eine Druck- und/oder Temperaturdifferenz erzeugt, die durch einen Druck- oder Temperatursensor, der an die beiden Wege gekoppelt ist, gemessen wird. Sobald die Druck- oder Temperaturdifferenz einen Schwellenwert erreicht, wird die an den MPF gekoppelte elektrische Schaltung geschlossen, um die Regeneration des Filters zu beginnen. Der Abschluss der Regeneration wird basierend auf einem Abfall der Druck- oder Temperaturdifferenz angegeben. Ferner wird ein zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen vergangenes Zeitintervall in Erfahrung gebracht. Falls der DPF als solcher verschlechtert wird (wie z. B. aufgrund von Alters- oder Haltbarkeitsproblemen), kann eine zunehmende Rußmenge aus dem DPF entweichen und sich auf den Metallfilter bewegen. Im Ergebnis kann es sein, dass der Metallfilter häufiger gereinigt werden muss. Folglich kann basierend auf einer Abnahme des zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Metallfilters in dem zweiten Abgasweg vergangenen Zeitintervalls eine Verschlechterung eines stromaufwärts gelegenen DPF bestimmt werden, wobei geeignete Maßnahmen ergriffen werden können.
In dieser Weise kann durch das Ableiten eines Anteils des Abgases von einem Abgasrohr zu einem Rußsensor mit einem Metallfilter, der sich stromabwärts eines Dieselpartikelfilters befindet, eine Verschlechterung eines Partikelfilters basierend auf einer Rußmenge, die von dem Partikelfilter auf den Metallfilter austritt, detektiert werden. Die technische Wirkung des Auffangens der Rußpartikel auf dem Metallfilter, der selektiv in einem der beiden Wege enthalten ist, ist, dass ein Differenzdruck oder eine Differenztemperatur zwischen den Wegen vorteilhaft verwendet werden kann, um die Rußladung des Metallfilters in Erfahrung zu bringen. Die technische Wirkung des Auffangens der angesammelten Partikel und der Wassertröpfchen in einem Einlassrohr des Rußsensors und des Umleitens dieser zum Auspuffendrohr ist, dass das Auftreffen der angesammelten Partikel und der Wassertröpfchen auf dem Rußsensor verringert wird, was eine genauere und zuverlässigere Rußdetektion ermöglicht. Durch das Stützen auf ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Metallfilters, um die DPF-Verschlechterung zu detektieren, kann seine Diagnose empfindlicher und weniger durch die Variationen der Rußladungsverteilung auf dem Metallfilter beeinflusst gemacht werden. Insgesamt werden die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Rußabtastung und des Diagnostizierens eines Abgaspartikelfilters erhöht, was eine höhere Emissionskonformität ermöglicht.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein beispielhaftes Kraftmaschinensystem mit einem druck- oder temperaturbasierten Abgasrußsensor, der stromabwärts eines Dieselpartikelfilters (DPF) positioniert ist.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der druck- oder temperaturbasierten Abgasrußsensoranordnung nach 1.
3 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren veranschaulicht, das zum Diagnostizieren der Verschlechterung eines DPF in dem Abgasrohr basierend auf dem druck- oder temperaturbasierten Rußsensor implementiert sein kann.
4 zeigt ein Beispiel des Diagnostizierens eines DPF basierend auf dem Regenerationszeitraum eines stromabwärts des DPF angekoppelten Metallfilters.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Bestimmen der Verschlechterung eines Abgas-DPF basierend auf der Ausgabe eines Differenzdrucks oder einer Differenztemperatur basierend auf einem stromabwärts des DPF angekoppelten Rußsensors. Ein Fahrzeugsystem, das eine Kraftmaschine umfasst, die konfiguriert ist, mit Kraftstoffen, wie z. B. Diesel, zu arbeiten, ist in 1 gezeigt. Der DPF ist im Hauptabgasrohr angeordnet, wobei stromabwärts des DPF eine sekundäre Rußsensoranordnung positioniert ist, um ein Austreten von Partikeln aus dem DPF zu detektieren. Die sekundäre Rußsensoranordnung kann, wie in 2 gezeigt ist, zwei parallele Strömungszweige enthalten, von denen einer mit einem Metallfilter und einer zugeordneten elektrischen Schaltung bestückt ist. Es sind ein oder mehrere Druck- und/oder Temperatursensor(en) zum Messen des Differenzdrucks oder der Differenztemperatur über den beiden parallelen Strömungszweigen bereitgestellt. Ein Kraftmaschinen-Controller ist konfiguriert, eine Steuerroutine, wie z. B. die beispielhafte Routine nach 3, auszuführen, um den Metallfilter basierend auf dem Differenzdruck oder der Differenztemperatur zu regenerieren und den DPF basierend auf einer Frequenz der Regeneration des Metallfilters zu diagnostizieren. Eine beispielhafte Diagnose ist bezüglich 4 gezeigt. In dieser Weise kann der DPF-Zustand genauer und zuverlässiger diagnostiziert werden.
1 ist eine schematische graphische Darstellung, die einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine 10 in einem Kraftmaschinensystem 100, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann, zeigt. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Eine Verbrennungskammer 30 der Kraftmaschine 10 enthält einen Zylinder, der durch die Zylinderwände 32 ausgebildet ist, wobei ein Kolben 36 darin positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammer 30 kann Einlassluft über einen Einlasskanal 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal (z. B. ein Abgasrohr) 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 selektiv mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Beispielen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert sein. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jedes einen oder mehrere Nocken enthalten und können ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Beispielen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert ist, und ein Auslassventil, das über eine Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält, gesteuert ist, enthalten.
Es ist gezeigt, dass eine Kraftstoffeinspritzdüse 69 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals, das von dem Controller 12 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 69 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer (wie gezeigt ist) oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 69 zugeführt werden. In einigen Beispielen kann die Verbrennungskammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die im Einlasskrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts der Verbrennungskammer 30 bekannt ist.
Der Verbrennungskammer 30 wird über eine Zündkerze 66 ein Funke bereitgestellt. Das Zündsystem kann ferner eine (nicht gezeigte) Zündspule zum Erhöhen der der Zündkerze 66 zugeführten Spannung umfassen. In anderen Beispielen, wie z. B. einem Diesel, kann die Zündkerze 66 weggelassen sein.
Der Einlasskanal 42 kann eine Drosselklappe 62 enthalten, die die Drosselklappen-Platte 64 aufweist. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 64 durch den Controller 12 über ein Signal, das einem in der Drosselklappe 62 enthaltenen Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, verändert werden, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. In dieser Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Position der Drosselklappen-Platte 64 kann durch ein Drosselklappen-Positionssignal dem Controller 12 bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassendurchflusssensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Abtasten einer in die Kraftmaschine 10 eintretenden Luftmenge enthalten.
Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 126 stromaufwärts sowohl eines Abgasrückführungssystems 140 als auch einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 gemäß einer Richtung der Abgasströmung an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein HEGO-(ein erwärmter EGO-), ein NO_x-, HC- oder CO-Sensor. In einem Beispiel ist der stromaufwärts gelegene Abgassensor 126 ein UEGO, der konfiguriert ist, eine Ausgabe, wie z. B. ein Spannungssignal, bereitzustellen, die zu der Menge des Sauerstoffs, die in dem Abgas vorhanden ist, proportional ist. Der Controller 12 setzt die Ausgabe des Sauerstoffsensors über eine Übertragungsfunktion des Sauerstoffsensors in ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um.
Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 140 kann einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 152 zum Einlasskrümmer 44 leiten. Die Menge der dem Einlasskrümmer 44 bereitgestellten AGR kann durch den Controller 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 140 verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln, und folglich ein Verfahren zum Steuern der Zeitsteuerung der Zündung während einiger Verbrennungsmodi bereitstellen.
Es ist gezeigt, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 70 stromabwärts des Abgassensors 126 entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet ist. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NO_x-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. In einigen Beispielen kann während des Betriebs der Kraftmaschine 10 die Abgasreinigungsvorrichtung 70 durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders der Kraftmaschine innerhalb eines speziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses periodisch rückgesetzt werden.
Es ist gezeigt, dass ein Partikelfilter 72 entlang dem Auslasskanal 48 stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 angeordnet ist. Das durch die Abgasreinigungsvorrichtung 70 und den Partikelfilter 72 behandelte Abgas wird durch ein Auspuffendrohr 86 in die Atmosphäre freigesetzt. Der Partikelfilter 72 kann ein Dieselpartikelfilter oder ein Benzinpartikelfilter sein. Ein Substrat des Partikelfilters 72 kann aus Keramik, Silicium, Metall, Papier oder Kombinationen daraus hergestellt sein. Während des Betriebs der Kraftmaschine 10 kann der Partikelfilter 72 den Abgasfeinstaub (PMs), wie z. B. Asche und Ruß (z. B. von unverbrannten Kohlenwasserstoffen), einfangen, um die Fahrzeugemissionen zu verringern. Der Ruß kann die Oberflächen des Partikelfilters verstopfen und dadurch einen Abgasgegendruck erzeugen. Der Abgasgegendruck kann die Kraftmaschinenleistung negativ beeinflussen. Sobald der Partikelfilter 72 völlig mit Ruß beladen wird (z. B. die Rußladung auf dem Partikelfilter einen Rußladungs-Schwellenwert übersteigt), kann der Gegendruck für ein richtiges Ausstoßen der Abgase zu hoch sein. Die Arbeit, die verwendet wird, um das Abgas aus der Kraftmaschine 10 auszustoßen, nimmt zu, um den oben beschriebenen Gegendruck zu überwinden. Um den hohen Gegendruck zu vermeiden, kann eine Kraftmaschine 10 den Filter entweder passiv oder aktiv periodisch regenerieren.
Die passive Regeneration kann stattfinden, wenn eine Kraftmaschinenlast eine Schwellenlast übersteigt, was verursacht, dass eine Abgastemperatur ansteigt. Wenn die Abgastemperatur über eine Schwellentemperatur (z. B. 450°C) zunimmt, kann der Ruß in dem Partikelfilter 72 verbrennen. Deshalb findet die passive Regeneration ohne Änderungen der Kraftmaschinenoperationen statt. Umgekehrt findet die aktive Regeneration über den Controller 12 statt, der bezüglich der Änderungen der Kraftmaschinenoperationen unabhängig von der Kraftmaschinenlast signalisiert, um die Abgastemperaturen zu erhöhen (z. B. späte Einspritzung, sekundäre Einspritzung, Drosselung, Abgasrückführung, Funkenspätverstellung und/oder eine Verringerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses). Der Controller kann z. B. Signale an eine Kraftstoffeinspritzdüse senden, um die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung zu vergrößern und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung (bezüglich der Stöchiometrie) anzureichern. Als ein weiteres Beispiel kann der Controller Signale an einen elektromechanischen Aktuator senden, der an die Einlassdrosselklappe gekoppelt ist, um die Drosselklappe zu einer weiter offenen Position zu bewegen und dadurch die Luftströmung zur Kraftmaschine zu vergrößern. In noch anderen Beispielen kann die Ventilzeitsteuerung (z. B. über Nockeneinstellungen) eingestellt werden, um eine positive Ventilüberschneidung zu vergrößern.
Wenn der Ruß entweder während der passiven oder während der aktiven Regeneration verbrennt, nimmt die Partikelfiltertemperatur zu einer höheren Temperatur (z. B. 1400°C) zu. Der ausgedehnte Kraftmaschinenbetrieb bei der erhöhten Regenerationstemperatur kann die Verschlechterung des Partikelfilters 72 beschleunigen. Die Verschlechterung kann enthalten, dass der Partikelfilter 72 eine Undichtigkeit (z. B. einen Riss) und/oder ein Loch entwickelt, was verursachen kann, dass der Ruß aus dem Filter entweicht und weiter stromabwärts in den Auslasskanal 48 strömt, was die Fahrzeugemissionen vergrößert. Dies kann als solches verursachen, dass eine Kraftmaschine nicht emissionskonform ist.
Andere Faktoren, die zu der Partikelfilterverschlechterung beitragen, enthalten die Fahrzeugschwingungen und die Schmierölasche. Die Fahrzeugschwingungen können die zerbrechlichen Komponenten innerhalb des Partikelfilters 72 aufgrund der Ausdehnung der Komponenten (d. h., einer verringerten Stabilität), die verursacht wird, indem der Partikelfilter 72 hohen Temperaturen ausgesetzt wird, verschlechtern. Die Schmierölasche kann Metalloxide enthalten, die mit dem Partikelfilter 72 reagieren und Phasen bilden (z. B. Abschnitte des Partikelfilters verschlechtern, während andere Abschnitte funktionsfähig bleiben) können, was schließlich wenigstens einen Abschnitt des Partikelfilters verschlechtert.
Die Diagnose des Partikelfilters 72 kann durch die Verwendung einer sekundären Rußsensoranordnung und eines zugeordneten druck- oder temperaturbasierten Rußsensors ermöglicht werden. Es ist gezeigt, dass eine sekundäre Rußsensoranordnung 74 entlang dem Auslasskanal 48 stromabwärts des Partikelfilters 72 angeordnet ist. Die sekundäre Rußsensoranordnung 74 umfasst ein Einlassrohr 76, das teilweise innerhalb des Auslasskanals 48 positioniert ist, an einem Ende der sekundären Rußsensoranordnung 74 am nächsten zum Partikelfilter 72. Die sekundäre Rußsensoranordnung 74 umfasst ferner ein Auslassrohr 78, das teilweise innerhalb des Auslasskanals 48 positioniert ist, an einem gegenüberliegenden Ende der sekundären Rußsensoranordnung 74 am weitesten entfernt vom Partikelfilter 72.
Das Einlassrohr 76 und das Auslassrohr 78 sind fluidtechnisch an den Auslasskanal 48 gekoppelt, so dass wenigstens ein Anteil des Abgases an einem Ort stromabwärts des Partikelfilters 72 vom Abgasrohr in das Einlassrohr und dann an einem Ort stromaufwärts eines Auspuffendrohrs vom Auslassrohr zurück in das Abgasrohr strömt. Ferner enthält die Strömungsanordnung einen ersten Weg 80 und einen zweiten Weg 82, wobei sich der erste und der zweite Weg stromabwärts des Einlassrohrs 76 trennen und stromaufwärts des Auslassrohr 78 abermals konvergieren. In einem Beispiel können der erste Weg 80 und der zweite Weg 82 parallel und in der geometrischen Struktur im Wesentlichen gleich zueinander sein (d. h., sie können im Wesentlichen die gleiche Länge, die gleiche Breite und den gleichen Durchmesser aufweisen und können ferner aus dem gleichen Material hergestellt sein). In alternativen Beispielen können die Wege jedoch im Wesentlichen parallel sein und/oder können verschiedene geometrische Strukturen aufweisen. Sowohl der erste Weg 80 als auch der zweite Weg 82 befinden sich außerhalb des Auslasskanals 48, wobei sie aber das Abgas über das Einlassrohr 76 vom Auslasskanal 48 empfangen. Anders gesagt, der erste Weg 80 und der zweite Weg 82 sind außerhalb eines Inneren des Auslasskanals 48 positioniert.
Einer der beiden Wege kann einen Metallfilter darin enthalten. In dem dargestellten Beispiel enthält der zweite Weg 82 einen Metallfilter 84. Der Metallfilter 84 kann kleiner als der Partikelfilter 72 (d. h., kleiner im Durchmesser, in der Breite und/oder in der Länge) sein. Die Porosität des Metallfilters kann jedoch die gleiche wie oder kleiner als die Porosität des Partikelfilters 72 sein. Der Metallfilter 84 kann an eine (in 2 gezeigte) elektrische Schaltung gekoppelt sein, wobei die elektrische Schaltung wiederum elektronisch an den Controller 12 gekoppelt ist. Eine ausführliche Ausführungsform der sekundären Rußsensoranordnung ist bezüglich 2 beschrieben.
Die sekundäre Rußsensoranordnung 74 kann verwendet werden, um die Verschlechterung des Partikelfilters 72 zu bestimmen. Insbesondere kann die Rußladung des Metallfilters 84 basierend auf einem Differenzdruck oder einer Differenztemperatur über dem ersten und dem zweiten Weg geschätzt werden, die durch eine Differenzdruck- oder -temperaturabtastanordnung 81 geschätzt wird. Die Differenzdruck- oder -temperaturabtastanordnung 81 kann einen Differenzdrucksensor, der zwischen den ersten und den zweiten Weg gekoppelt ist, und/oder Paare von Drucksensoren, die an den ersten bzw. den zweiten Weg gekoppelt sind, und/oder ein Paar von Temperatursensoren, die an den ersten bzw. den zweiten Weg gekoppelt sind, umfassen, wobei die Sensoren stromabwärts des Metallfilters 84 angekoppelt sind. Basierend auf der Rußladung kann ein elektrischer Strom durch den Metallfilter geleitet werden, um den Filter zu regenerieren. Aufgrund der kleineren Größe des Metallfilters kann der Filter periodisch regeneriert werden. Basierend auf der Periodizität der Regeneration kann bezüglich eines Schwellenwerts das Austreten von Ruß aus dem Partikelfilter 72 bestimmt werden, was bezüglich der 2 und 3 ausgearbeitet wird.
Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 (z. B. ein nichtflüchtiger Speicher) gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des Differenzdrucks oder der Differenztemperatur von der Druck- oder Temperaturabtastanordnung 81 in der sekundären Rußsensoranordnung 74, der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Kraftmaschinen-Positionssignals von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der eine Position der Kurbelwelle 40 abtastet; der Drosselklappenposition von einem Drosselklappen-Positionssensor 65; und eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) von einem Sensor 122. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal kann durch den Controller 12 von dem Kurbelwellen-Positionssensor 118 erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal stellt außerdem eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks im Einlasskrümmer 44 bereit. Es wird angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des Kraftmaschinenbetriebs kann ein Kraftmaschinendrehmoment aus der Ausgabe des MAP-Sensors 122 und der Kraftmaschinendrehzahl gefolgert werden. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Grundlage zum Schätzen der in den Zylinder angesaugten Ladung (einschließlich der Luft) sein. In einem Beispiel kann der Kurbelwellen-Positionssensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinen-Drehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.
Der Festwertspeicher 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare nichtflüchtige Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
Der Controller 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren nach 1 und verwendet die verschiedenen Aktuatoren nach 1, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und den in einem Speicher des Controllers 12 gespeicherten Anweisungen einzustellen. In einem Beispiel schließt der Controller 12 einen Schalter in der (in 2 gezeigten) elektrischen Schaltung, die zur Regeneration der sekundären Rußsensoranordnung 74 verwendet wird. In einem weiteren Beispiel ändert der Controller 12 in Reaktion auf ein von dem Metallfilter 84 der sekundären Rußsensoranordnung 74 empfangenes Signal einen Kraftmaschinenbetrieb, um die Drehmomentausgabe eines Fahrzeugs zu begrenzen.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer druck- oder temperaturbasierten sekundären Rußsensoranordnung 200. In einem Beispiel ist die Anordnung 200 eine Ausführungsform der Anordnung 74 nach 1, wobei sie deshalb gemeinsame Merkmale und/oder Konfigurationen wie jene, die bereits für die sekundäre Anordnung 74 beschrieben worden sind, gemeinsam benutzen kann. Die sekundäre Rußsensoranordnung 200 ist fluidtechnisch an das Abgasrohr 204 gekoppelt. Das Abgasrohr 204 enthält einen ersten Partikelfilter 201. In einem Beispiel ist der erste Partikelfilter ein größerer Diesel- oder Benzinfeinstaubfilter, der eine höhere Rußkapazität aufweist. Die sekundäre Rußsensoranordnung 200 ist stromabwärts des ersten Filters 201 an das Abgasrohr 204 gekoppelt. Der erste Filter 201 und das Abgasrohr 204 können z. B. Beispiele des Partikelfilters 72 und des Auslasskanals 48 nach 1 sein.
Das von der Kraftmaschine strömende Abgas geht durch den ersten Filter 201 hindurch und erreicht die sekundäre Rußsensoranordnung 200, die sich weiter stromabwärts entlang dem Abgasrohr 204 befindet. Die Pfeile mit durchgezogenen Linien geben eine Richtung der Abgasströmung im Abgasrohr 204 an dem DPF vorbei an. Wenigstens ein Anteil des durch das Abgasrohr 204 strömenden Abgases wird über ein Einlassrohr 206 in die sekundäre Rußsensoranordnung 200 abgeleitet. Das Einlassrohr gabelt sich in ein paralleles erstes Rohr (oder einen ersten Weg) 212 und ein zweites Rohr (oder einen zweiten Weg) 214 außerhalb des Abgasrohrs 204. Weiter stromabwärts konvergieren das erste Rohr 212 und das zweite Rohr 214 in das Auslassrohr 236 außerhalb des Abgasrohrs 204. Folglich befindet sich das Einlassrohr 206 stromaufwärts des ersten und des zweiten Rohres 212, 214, während sich das Auslassrohr 236 stromabwärts des ersten und des zweiten Rohrs 212, 214 befindet.
Ein Abschnitt sowohl des Einlassrohrs 206 als auch des Auslassrohrs 236 ist intern an das Abgasrohr 204 gekoppelt, wobei ein verbleibender Abschnitt sowohl des Einlassrohrs 206 als auch des Auslassrohrs 236 extern an das Abgasrohr 204 gekoppelt ist. Das Einlassrohr 206 verläuft durch die Außenwand des Abgasrohrs 204 und in das Innere des Abgasrohrs 204. In einem Beispiel ist der Abschnitt des Einlassrohrs 206 und des Auslassrohrs 236 innerhalb des Abgasrohrs 204 kleiner als der verbleibende Abschnitt des Einlassrohrs 206 bzw. des Auslassrohrs 236 außerhalb des Abgasrohrs 204. In dem dargestellten Beispiel weist das Auslassrohr 236 eine kürzere Länge bezüglich des Einlassrohrs 206 auf. Zusätzlich ist der Abschnitt des Auslassrohrs 236, der innerhalb des Abgasrohrs 204 eintaucht, kleiner als der Abschnitt des Einlassrohrs 206, der innerhalb des Abgasrohrs 204 eintaucht.
Das Einlassrohr 206 umfasst mehrere Perforationen 208 auf einer Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs 204 und unmittelbar am ersten Filter 201. Die Perforationen 208 sind dem ersten Filter 201 und der Richtung der ankommenden Abgasströmung zugewandt. Es gibt keine Perforationen auf der gegenüberliegenden Seite (Wand) des Einlassrohrs 206. Im Ergebnis dieser Konfiguration können die angesammelten Partikel und die Wassertröpfchen im Abgas auf die Innenfläche des Einlassrohrs auftreffen und können in das Abgasrohr freigesetzt werden, ohne eine Empfindlichkeit der Rußabtastanordnung zu beeinflussen. Die Mittellinie des Einlassrohrs 206 ist zur Mittellinie des Abgasrohrs 204 senkrecht, wobei die Perforationen 208 vollständig innerhalb des Abgasrohrs 204 angeordnet sind. Im Vergleich zum Auslassrohr 236 können im Einlassrohr 206 mehr Perforationen konfiguriert sein. In einem Beispiel kann es im Auslassrohr 236 keine Perforationen geben, wie dargestellt ist. Eine Perforation 210 befindet sich auf der Unterseite des Einlassrohrs 206 innerhalb des Abgasrohrs 204. Die Perforation 210 ist senkrecht zu den Perforationen 208 im Einlassrohr 206 angeordnet. Der Durchmesser der Perforationen in der Einlassrohr-Seitenwand kann eingestellt werden, um es zu ermöglichen, dass zusammengeballte Partikel und Wassertröpfchen im Abgas auf eine Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs und distal zum ersten Filter 201 auftreffen, wobei die zusammengeballten Partikel vom Einlassrohr über eine Perforation 210 auf einer Unterseite des Einlassrohrs in das Abgasrohr freigesetzt werden. In dieser Weise können die zusammengeballten Partikel und die Wassertröpfchen dann vom Einlassrohr 206 über eine Perforation 210 auf einer Unterseite des Einlassrohrs in das Abgasrohr freigesetzt werden, was eine Verunreinigung verringert und dadurch die Genauigkeit des Systems verbessert.
Ein Teil des Abgases kann vom Abgasrohr 204 in ein Einlassrohr 206 (was durch einen einzigen durchgezogenen Pfeil, der nach oben weist, gezeigt ist) und vom Einlassrohr 206 sowohl in den ersten 212 als auch in den zweiten 214 Abgasweg strömen, wobei das Einlassrohr 206 an einem Ort außerhalb des Abgasrohrs 204 in den ersten 212 und den zweiten 214 Weg verzweigt. Die Richtung des strömenden Abgases durch das Einlassrohr 206 und das Auslassrohr 236 ist zu einer Richtung der Abgasströmung sowohl durch das Abgasrohr 204 als auch durch den ersten 212 und den zweiten 214 Weg im Wesentlichen senkrecht. Der Abschnitt des Einlassrohrs 206, der sich außerhalb des Abgasrohrs 204 befindet, weist im Vergleich zu dem Abschnitt des Einlassrohrs 206, der sich innerhalb des Abgasrohrs 204 befindet, eine niedrigere Temperatur auf. Der Temperaturabfall kann verursachen, dass der Wasserdampf im Abgas auf den Oberflächen des Einlassrohrs 206 kondensiert. Das Kondensat kann durch die Perforation 210 zurück in das Abgasrohr 204 fallen und dadurch den Eintrag von Wassertröpfchen in die sekundäre Rußsensoranordnung 200 verringern.
Das Einlassrohr 206 kann eine Verzweigung 216 enthalten, die zu zwei parallelen Wegen, nämlich dem ersten Weg 212 und dem zweiten Weg 214, führt. Die beiden von der Verzweigung 216 ausgehenden Wege sind im Wesentlichen symmetrisch und zueinander parallel und zum Abgasrohr 204 parallel. Die parallelen ersten 212 und zweiten 214 Rohre können im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen, z. B. Länge, Breite und Durchmesser, aufweisen. Das erste Rohr (oder der erste Weg) 212 ist proximal zum Abgasrohr 204 der Kraftmaschine bezüglich des zweiten Rohrs (oder des zweiten Wegs) 214 angeordnet, während das zweite Rohr 214 distal zum Abgasrohr 204 der Kraftmaschine bezüglich des ersten Rohrs (oder des ersten Wegs) 212 angeordnet ist. Eines oder mehrere des ersten 212 und des zweiten 214 Rohrs können eine Venturi-Düse enthalten. Der erste und der zweite Weg können z. B. jeder Venturi-Rohre umfassen, wobei die Rußladung des Metallfilters von der Anordnung sein kann, basierend auf einem Verhältnis der Durchflussmengen durch den ersten und dem zweiten Abgasweg bestimmt werden kann. Die Durchflussmengen können auf den Druckabfällen durch die jeweiligen Venturi-Rohre des ersten und des zweiten Abgaswegs basieren. Diese Herangehensweise kann jedoch mehrere Drucksensoren erfordern, was die Komponentenkosten und die Komplexität erhöht. In noch weiteren Beispielen kann die Abgasströmung durch eine oder beide der Venturi-Düsen vorteilhaft nutzbar gemacht werden, indem ein Unterdruck an dem Hals der Venturi-Düse gesaugt wird, wobei der Unterdruck für die spätere Verwendung (z. B. während der Entleerung) gespeichert wird oder auf einen unterdruckbetätigten Kraftmaschinen-Aktuator, wie z. B. einen Bremskraftverstärker, angewendet wird.
Ein zweiter Metallfilter 224 ist über dem zweiten Weg befestigt und senkrecht zu der Richtung der Abgasströmung in den zweiten Weg 214 angeordnet, so dass das Abgas durch den Metallfilter 224 strömt. In einem Beispiel ist der zweite Filter 224 ein zweiter, kleinerer Metallfilter, der eine niedrigere Rußkapazität aufweist. Der zweite Filter 224 ist im Vergleich zum ersten Filter 201 kleiner und befindet sich außerhalb des Abgasrohrs 204, während der erste Filter 201 innerhalb des Abgasrohrs 204 untergebracht ist. Der zweite Filter 224 befindet sich in der ersten Hälfte des zweiten Weges 214 vor einer Mittenposition des Rohrs. Die Oberfläche des Metallfilters kann flach und/oder scheibenförmig sein, wobei sie Metallfasern umfasst. Der Metallfilter fängt in seinen Poren effektiv Ruß und Feinstaub auf, wenn das Abgas durch den zweiten Weg 214 zum Auslassrohr 236 strömt. Der Anteil des Abgases, der in den ersten Weg 212 eintritt, geht hindurch, ohne durch irgendeinen Filter zu strömen.
Der Metallfilter 224 ist elektrisch an eine Schaltung 226 gekoppelt, die einen Schalter 228 und eine Elektrizitätsquelle 225 enthält. In dem dargestellten Beispiel enthält die Elektrizitätsquelle 225 eine Batterie (oder eine Batteriegruppe). Der Schalter 228 kann zwischen einer offenen Position, die durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, und einer geschlossenen Position 230, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, gewechselt werden. Wenn der Schalter 228 zu der geschlossenen Position 230 bewegt ist, wie z. B. wenn die Regenerationsbedingungen des zweiten Metallfilters erfüllt sind, ist die Schaltung 226 vervollständigt, wobei ein elektrischer Strom (der aus der Elektrizitätsquelle 225 gezogen wird) durch den Metallfilter 224 hindurchgehen kann, was eine Zunahme der Temperatur an dem Filter verursacht. Die erzeugte Wärme kann verwendet werden, um den Metallfilter 224 durch das Abbrennen des auf der Oberfläche des Metallfilters während eines Zeitraums erfassten Rußes zu regenerieren. Zu allen Zeiten außer während der Regeneration des zweiten Metallfilters kann der Schalter 228 an der offenen Position gelassen werden. Alternativ können der Metallfilter 224 und die elektrische Schaltung 226 im ersten Weg positioniert sein, wobei das Abgas ungehindert durch den zweiten Weg strömen kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Differenzdrucksensor 281 an einem Ort, der im Wesentlichen in der Mitte der Wege befindlich ist, und stromabwärts des Metallfilters 224 zwischen den ersten Weg und den zweiten Weg gekoppelt sein. Der Differenzdrucksensor 281 kann an einem Ort, der sich im Wesentlichen an der gleichen Länge/dem gleichen Abstand zwischen den Verzweigungen 216 und 218 wie in dem zweiten Weg 214 befindet, an den ersten Weg 212 gekoppelt sein. Die symmetrische Geometrie der Anordnung 200 gegeben, ist der statische Druck (d. h., der momentane Druck an einem speziellen Ort) des Abgases an den Verzweigungen 216 und 218 gleich. Die statischen Drücke an den Mitten der beiden Wege können jedoch aufgrund des Vorhandenseins des auf dem Metallfilter 224 im zweiten Weg abgeschiedenen Rußes verschieden sein. Spezifisch kann der statische Druck an der Mitte des zweiten Weges 214 niedriger als der des ersten Weges 212 sein, wobei der Druck im zweiten Weg weiter unter den Druck im ersten Weg fällt, wenn die Rußladung des zweiten Filters zunimmt.
In einem alternativen Beispiel kann anstelle des Differenzdrucksensors 281 ein Paar von Sensoren verwendet werden, um einen Differenzdruck oder eine Differenztemperatur zwischen den beiden Wegen zu schätzen. Ein erster Sensor 282 kann z. B. an den ersten Weg 212 gekoppelt sein, während ein zweiter Sensor 283 stromabwärts des Metallfilters 224 an den zweiten Weg 214 gekoppelt sein kann. In einem Beispiel, in dem der erste und der zweite Sensor Drucksensoren sind, kann eine Differenz zwischen den Ausgaben des ersten und des zweiten Sensors verwendet werden, um den Differenzdruck zu schätzen. In einem weiteren Beispiel, in dem der erste und der zweite Sensor Temperatursensoren sind, kann eine Differenz zwischen den Ausgaben des ersten und des zweiten Sensors verwendet werden, um eine Differenztemperatur zu schätzen und/oder den Differenzdruck zu folgern. In den Ausführungsformen, in denen das Paar von Sensoren Temperatursensoren sind, können einer oder mehrere der Temperatursensoren ein Thermoelement enthalten, um die Temperatur des Abgases zu detektieren, wenn es durch den ersten und den zweiten Weg strömt. In einem noch weiteren Beispiel kann das zweite Rohr 214 stromabwärts des Filters 224 eine Venturi-Düse enthalten.
Wenn sich der Ruß während eines Zeitraums in dem Metallfilter ansammelt, nimmt die Druckdifferenz (oder die Temperaturdifferenz) (ΔP) zwischen den beiden Wegen zu, wobei es sein kann, dass der Metallfilter periodisch regeneriert werden muss. Das Regenerieren des zweiten Metallfilters basiert auf einer Ausgabe des Druck-/Temperatursensors (der Druck-/Temperatursensoren). Spezifisch kann ein Controller die Regeneration des zweiten Filters, wenn die Ausgabe des Druck-/Temperatursensors (der Druck-/Temperatursensoren) einen höheren als einen Schwellen-Differenzdruck oder eine höhere als eine Schwellen-Differenztemperatur (über den beiden Wegen) angibt, und das Beenden der Regeneration des zweiten Filters, wenn die Ausgabe des Druck-/Temperatursensors (der Druck-/Temperatursensoren) einen tieferen als einen Schwellen-Differenzdruck oder eine tiefere als eine Schwellen-Differenztemperatur (über den beiden Wegen) angibt, beginnen. Weil die Druck-/Temperaturdifferenz als solche eine Rußladung des zweiten Metallfilters angibt, wenn die Druck-/Temperaturdifferenz zwischen den beiden Wegen einen Schwellenwert, wie z. B. einen oberen Schwellenwert, erreicht, kann bestimmt werden, dass der Metallfilter regeneriert werden muss. Folglich kann in Reaktion auf die Ausgabe des Druck-/Temperatursensors, der an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt ist, der Kraftmaschinen-Controller ein Signal senden, um den Schalter 228 der elektrischen Schaltung 226 zu der geschlossenen Position zu betätigen. Beim Schließen des Schalters 228 wird die elektrische Schaltung vervollständigt, wobei ein Strom durch den Metallfilter 224 strömt, der eine Zunahme der Temperatur verursacht. Die erzeugte Wärme beginnt das Wegbrennen der Rußablagerung und das Regenerieren des Metallfilters 224. Die Druck-/Temperaturdifferenz wird gleichzeitig mit dem Differenzdrucksensor 281 oder mit den Temperatur-/Drucksensoren 282 und 283 gemessen. Wenn die Rußablagerung abnimmt, beginnt die Druck-(oder Temperatur-)Differenz ΔP abzunehmen. Wenn ΔP einen vorgegebenen zweiten (tieferen) Schwellenwert erreicht, kann gefolgert werden, dass der Metallfilter 224 ausreichend regeneriert ist, wobei der Controller ein Signal sendet, um den Schalter 228 der Schaltung 226 zu der offenen Position zu betätigen, was den weiteren Stromfluss und die Filterregeneration stoppt. Wenn der DPF verschlechtert ist, bewegt sich mehr Ruß stromabwärts durch das Abgasrohr 204 zu der sekundären Rußsensoranordnung 200. Im Ergebnis sammelt sich der Ruß mit einer vergrößerten Rate auf dem Metallfilter 224 an, wobei die Regeneration des Metallfilters 224 häufiger ausgeführt werden muss. Folglich kann durch das Überwachen eines Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Metallfilters eine Verschlechterung oder eine Undichtigkeit des DPF bestimmt werden.
Die 1 und 2 zeigen beispielhafte Konfigurationen der Rußabtastanordnung mit der relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn derartige Elemente in wenigstens einem Beispiel sich direkt miteinander in Kontakt befindlich oder direkt gekoppelt gezeigt sind, dann können derartige Elemente als direkt in Kontakt befindlich oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Elemente, die als angrenzend oder einander benachbart gezeigt sind, in wenigstens einem Beispiel angrenzend oder einander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in einem Flächenkontakt miteinander liegen, als in Flächenkontakt befindlich bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können die Elemente, die mit nur einem Zwischenraum und keine anderen Komponenten dazwischen voneinander entfernt positioniert sind, in wenigstens einem Beispiel als solche bezeichnet werden.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Diagnostizieren der Verschlechterung eines Abgaspartikelfilters in einem Auslasskanal einer Kraftmaschine. Das Verfahren lenkt das Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters in jeden der parallelen ersten und zweiten Wege ab, wobei der zweite Weg einen zweiten Filter enthält, der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist, und gibt dann eine Verschlechterung des ersten Filters basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters an. Die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und des Rests der hier enthaltenen Verfahren können durch einen Controller basierend auf den in einem Speicher des Controllers gespeicherten Anweisungen und im Zusammenhang mit den von den Sensoren des Kraftmaschinensystems, wie z. B. den Sensoren, die oben bezüglich der 1 und 2 beschrieben worden sind, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Der Controller kann die Kraftmaschinen-Aktuatoren des Kraftmaschinensystems verwenden, um den Kraftmaschinenbetrieb gemäß den im Folgenden beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 302 enthält die Routine das Schätzen und/oder das Messen der aktuellen Betriebsparameter der Kraftmaschine. Die bewerteten Parameter können z. B. die Kraftmaschinenlast, die Kraftmaschinendrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Krümmerunterdruck, die Drosselklappenposition, den Auslassdruck, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase usw. enthalten.
Bei 304 enthält die Routine das Bestimmen einer Druck- oder Temperaturdifferenz über dem ersten und dem zweiten Weg der Sensoranordnung. Die Druck- oder Temperaturdifferenz wird durch einen Differenzdrucksensor (wie z. B. den Differenzdrucksensor 281 in 2) und/oder ein Paar von Temperatur- oder Drucksensoren (wie z. B. die Sensoren 282 und 283 in 2), die sowohl an den ersten als auch den zweiten Weg gekoppelt sind, geschätzt, wobei der (die) Druck- oder Temperatursensor(en) stromabwärts des zweiten Metallfilters an den zweiten Weg gekoppelt ist (sind). Der Differenzdrucksensor 281 kann stromabwärts des zweiten Metallfilters an den zweiten Weg und an einem Ort, der sich im Wesentlichen an der gleichen Länge/dem gleichen Abstand vom Einlass wie im zweiten Weg befindet, an den ersten Weg gekoppelt sein. Wenn sich der Ruß auf dem Metallfilter ablagert, kann eine Druckdifferenz (ΔP) (oder eine Temperaturdifferenz (ΔT)) zwischen den beiden Wegen und dadurch eine Ausgabe des Differenzdrucksensors oder eine Differenz der Ausgabe des Paars von Druck-/Temperatursensoren als solche proportional zunehmen.
Bei 306 enthält die Routine das Bestimmen, ob der Differenzdruck (ΔP) größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Alternativ kann bestimmt werden, ob die Differenztemperatur größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Hier ist der Schwellenwert ein oberer Schwellenwert, über dem der Metallfilter in dem zweiten Weg regeneriert werden muss. Der obere Schwellenwert kann auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschinenlast und/oder der Rußladung des Filters, basieren. In einem Beispiel kann der obere Schwellenwert zum Regenerieren des zweiten Metallfilters eine Funktion eines oberen Schwellenwerts zum Regenerieren des ersten Filters sein. Alternativ kann der obere Schwellenwert ein fester Wert basierend auf der spezifischen Konfiguration und den spezifischen Abmessungen des Metallfilters sein. Falls ΔP niedriger als der Schwellenwert ist, geht die Routine zu 308 weiter, um den Schalter der elektrischen Schaltung an der offenen Position aufrechtzuerhalten. Zusätzlich setzt der Controller das Überwachen von ΔP zwischen den beiden Wegen fort. Wenn sich der Schalter der elektrischen Schaltung, die an den zweiten Metallfilter in dem zweiten Weg gekoppelt ist, an der offenen Position befindet, fließt kein Strom durch die Schaltung, wobei die Regeneration des Metallfilters nicht begonnen wird.
Falls die Druck- oder Temperaturdifferenz (ΔP) höher als der obere Schwellenwert ist, geht die Routine zu 310 weiter, wo der Controller (wie z. B. der Controller 12 nach 1) ein Signal sendet, um den Schalter der an den Metallfilter gekoppelten elektrischen Schaltung zu einer geschlossenen Position zu betätigen, um die Schaltung zu vervollständigen. Bei der Vervollständigung der Schaltung strömt Elektrizität (d. h., ein elektrischer Strom) durch den Metallfilter, wobei die Regeneration des Filters beginnt. In dieser Weise wird der zweite Filter in Reaktion auf einen Differenzdruck oder eine Differenztemperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Weg, der bzw. die höher als ein oberer Schwellenwert ist, regeneriert. Wie oben beschrieben worden ist, wird durch das Schließen der Schaltung der Metallfilter elektrisch erwärmt, wobei der auf dem Filter abgelagerte Ruß effektiv verbrannt wird. Das Regenerieren des zweiten Filters wird bei geschlossenem Schalter der elektrischen Schaltung und durch das Fließen von Elektrizität (eines Stroms) durch den zweiten Filter fortgesetzt, bis der Differenzdruck oder die Differenztemperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Weg niedriger als ein unterer Schwellenwert ist. Der untere Schwellenwert kann eine Funktion des oberen Schwellenwerts sein und kann einen Zustand widerspiegeln, wenn der zweite Filter ausreichend sauber ist. Folglich kann der Schalter an der geschlossenen Position bleiben, bis die Regeneration des zweiten Metallfilters abgeschlossen ist. Während des Regenerationsprozesses nimmt ΔP proportional mit der Verringerung der Rußladung ab.
Bei 312 enthält die Routine das Bestimmen, ob ΔP (basierend auf der Ausgabe des Druck- oder Temperatursensors (der Druck- oder Temperatursensoren)) kleiner als ein vorgegebener zweiter (unterer) Schwellenwert ist. Der untere Schwellenwert kann wie der obere Schwellenwert sowohl basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. einer Rußladung des ersten Filters, als auch basierend auf der Porosität des zweiten kleineren Metallfilters eingestellt werden. Falls ΔP höher als der zweite Druck-/Temperaturschwellenwert ist, geht die Routine zu 314, wo der Controller mit dem Regenerationsprozess fortfährt, indem der Schalter und folglich die Schaltung geschlossen aufrechterhalten werden.
Beim Bestätigen, dass ΔP niedriger als der zweite Schwellenwert ist, kann bei 316 der Regenerationsprozess gestoppt werden. Darin kann der Controller ein Signal senden, um den Schalter der an den Metallfilter gekoppelten elektrischen Schaltung zu einer offenen Position zu betätigen. Im Ergebnis stoppt das Fließen des Stroms durch die Schaltung, wobei die Regeneration beendet wird.
In dieser Weise wird der zweite Filter in Reaktion auf einen Differenzdruck oder eine Differenztemperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Weg, der bzw. die höher als ein oberer Schwellenwert ist, regeneriert. Das Regenerieren des zweiten Filters enthält das Schließen eines Schalters der elektrischen Schaltung und das Fließen von Elektrizität durch den zweiten Filter, bis die Druck- oder Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Weg niedriger als der untere Schwellenwert ist.
Bei 318 enthält die Routine das Bestimmen des seit der letzten Regeneration des Metallfilters vergangenen Zeitraums. Dieser entspricht als solcher einem Zeitintervall zwischen der letzten Regeneration und einer aktuellen Regeneration des Metallfilters.
Alternativ kann dieser als ein seit einem letzten Öffnen des Schalters vergangener Zeitraum bestimmt werden. Das Intervall wird vom Beginn eines ersten Regenerationsereignisses des zweiten Filters bis zum Beginn eines zweiten, unmittelbar nachfolgenden Regenerationsereignisses des zweiten Filters ohne Regenerationen dazwischen gemessen. In einem Beispiel kann ein Zeitgeber gestartet werden, wenn eine Regeneration des Filters abgeschlossen ist (wie z. B. wenn der Schalter bei 316 geöffnet wird), wobei der Zeitgeber gestoppt wird, wenn eine nachfolgende Regeneration des Filters abgeschlossen ist (wie z. B. wenn der Schalter während einer nachfolgenden Iteration des Verfahrens 300 geöffnet wird). Die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen können im Speicher des Controllers gespeichert werden.
Bei 320 enthält die Routine das Wiedergewinnen des Zeitintervalls für den vorhergehenden Zyklus. In einem alternativen Beispiel kann eine durchschnittliche Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationsereignissen des Metallfilters über eine Dauer oder eine Strecke des Fahrzeugbetriebs oder eine Schwellenanzahl der Kraftmaschinenzyklen bestimmt werden. Die Anzahl der vorhergehenden Zyklen, die verwendet werden, um das durchschnittliche Zeitintervall zu bestimmen, kann variiert werden.
Bei 322 enthält die Routine das Vergleichen des (bei 318 bestimmten) aktuellen Zeitintervalls mit einem Schwellen-Zeitintervall, wobei der Schwellenwert das Zeitintervall für den vorhergehenden Zyklus (oder das wiedergewonnene durchschnittliche Zeitintervall) enthält, das bei 320 bestimmt wird.
Während des Standardbetriebs der Kraftmaschine und wenn der DPF ohne Verschlechterung arbeitet, kann die nach jedem Regenerationszyklus auf dem Metallfilter abgelagerten Rußmenge vergleichbar sein, was zu intermittierenden Regenerationen mit einer symmetrischen Periodizität führt. Bei Alters- und Haltbarkeitsproblemen, wenn der DPF verschlechtert wird, kann jedoch eine zunehmende Rußmenge durch den DPF unerfasst entweichen und sich stromabwärts durch das Abgasrohr bewegen. Diese erhöhte Rußladung kann sich teilweise auf dem Metallfilter ansammeln, wobei im Ergebnis der Metallfilter häufiger regeneriert (gereinigt) werden muss.
Bei 324 bestimmt die Routine, ob das aktuelle Zeitintervall kleiner als der Schwellenwert ist. Falls das Zeitintervall nicht kleiner als der Schwellenwert ist, kann bei 326 bestimmt werden, dass der DPF nicht verschlechtert ist. Bei 328 wird in Reaktion auf eine Angabe keiner Verschlechterung des DPF erlaubt, dass die periodische Regeneration des DPF weitergeht, sobald die Regenerationsbedingungen erfüllt sind, wobei die Routine endet. In Reaktion auf das Zeitintervall, das größer als ein Schwellen-Zeitintervall ist, kann z. B. der Partikelfilter in der Auslassleitung der Kraftmaschine über die Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung und/oder das Verringern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases regeneriert werden, wenn die Partikelfilter-Regenerationsbedingungen erfüllt sind (z. B. wenn die Rußladung des Filters höher als eine Schwellenladung ist).
Falls das Zeitintervall kleiner als der Schwellenwert ist, geht die Routine zu 330 weiter, um eine Verschlechterung des DPF anzugeben. Es kann z. B. angegeben werden, dass es eine Undichtigkeit, ein Loch, einen Riss oder einen anderen Schaden an dem DPF gibt. Das Angeben kann das Setzen eines Merkers oder eines Diagnosecodes oder das Aktivieren einer Fehlfunktionsindikatorleuchte enthalten, um die Bedienungsperson des Fahrzeugs zu benachrichtigen, dass der DPF verschlechtert ist und ersetzt werden muss. In dieser Weise wird die Verschlechterung eines DPF in Reaktion auf das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen eines Metallfilters, der sich stromabwärts des DPF befindet, das niedriger als eine Schwellendauer ist, angegeben.
Bei 332 kann in Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung der Controller den Betrieb eines oder mehrerer Kraftmaschinen-Aktuatoren einstellen, um den Kraftmaschinenbetrieb einzustellen. Als ein Beispiel kann der Controller in Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung eine Kraftmaschinenlast (z. B. durch das Verringern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe) begrenzen, eine Drehmomentausgabe der Kraftmaschine begrenzen und/oder den Ladedruck (z. B. durch das Öffnen eines an eine Abgasturbine gekoppelten Ladedrucksteuerventils oder eines an einen Einlasskompressor gekoppelten Umgehungsventils) verringern.
In dieser Weise kann der Kraftmaschinenbetrieb basierend auf einer Verschlechterung eines Partikelfilters in einer Auslassleitung der Kraftmaschine eingestellt werden, wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration eines Metallfilters basierend bestimmt wird. Der Metallfilter kann in einem von zwei parallelen Wegen, die an die Auslassleitung der Kraftmaschine gekoppelt sind und außerhalb der Auslassleitung der Kraftmaschine positioniert sind, positioniert sein, wobei die beiden parallelen Wege stromabwärts des Partikelfilters positioniert sind.
4 zeigt einen beispielhaften Betriebsablauf 400, der eine Kraftmaschine, die mit einer sekundären Rußsensoranordnung (wie z. B. der in 2 gezeigten sekundären Rußsensoranordnung 200) arbeitet, und das Regenerieren eines Metallfilters der Strömungsanordnung veranschaulicht. Das Verfahren zeigt das Regenerieren des Metallfilters basierend auf einer Ausgabe eines Differenzdrucksensors der Anordnung und das Angeben der Verschlechterung eines stromaufwärts gelegenen Feinstaubfilters basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Metallfilters. Die horizontale (x-Achse) bezeichnet die Zeit, wobei die vertikalen Markierungen t1–t8 signifikante Zeitpunkte im Betrieb der Rußsensoranordnung identifizieren.
Die erste graphische Darstellung von oben zeigt die Rußablagerung (die Linie 402) auf dem Metallpartikelfilter (MPF) (die außerdem als die MPF-Ladung bezeichnet wird) über der Zeit. Der obere und der untere Grenzwert sind durch die gestrichelten Linien 404 bzw. 406 markiert. Die zweite graphische Darstellung (die Linie 408) zeigt die Variation des Differenzdrucks (ΔP) zwischen den beiden Wegen der sekundären Rußsensoranordnung, die durch einen über die beiden Wege gekoppelten Differenzdrucksensor geschätzt wird. Der hohe und der tiefe Schwellenwert von ΔP sind durch die gestrichelte Linien 410 bzw. 412 gezeigt. Die dritte graphische Darstellung (die Linie 414) zeigt die Position des elektrischen Schalters. Die vierte graphische Darstellung (die Linie 416) gibt die Regeneration des MPF an, während die unterste graphische Darstellung (die Linie 418) einen Merker repräsentiert, der angibt, ob der DPF verschlechtert ist oder nicht.
Da ein Anteil des Abgases von einem Ort stromabwärts eines DPF in die beiden Wege der Rußsensoranordnung umgeleitet wird, nimmt vor dem Zeitpunkt t1 eine Rußladung auf dem Metallfilter allmählich zu (die Linie 402), wobei in Reaktion darauf ein entsprechender Anstieg von ΔP über den beiden Wegen (die Linie 408) beobachtet wird. ΔP ist zur Rußladung proportional. Bei einer Zunahme von ΔP kann gefolgert werden, dass es eine Zunahme der auf dem MFP abgeschiedenen Rußladung gibt. Während sich vor t1 ΔP unter dem oberen Schwellenwert 410 befindet und sich die Rußladung unter der Grenze 404 befindet, wird ein Schalter als solcher der elektrischen Schaltung der Rußanordnung offengehalten, wobei sich der MPF nicht regeneriert. Falls sich der Schalter in dem offenen Zustand befindet, ist die Schaltung offen, wobei es keinen Stromfluss durch sie gibt, wohingegen, wenn sich der Schalter in dem geschlossenen Zustand befindet, die an den MPF gekoppelte elektrische Schaltung vollständig ist und ein Strom durch sie fließt. Zu t1 wird in Reaktion auf ΔP, der den oberen Schwellenwert 410 erreicht, der Schalter geschlossen, wobei das Strömen des elektrischen Stroms durch die Schaltung beginnt und die Regeneration des Metallfilters begonnen wird. Zusätzlich wird beim Beginn des Regenerationsereignisses ein Zeitgeber gestartet.
Zwischen t1 und t2 gibt es eine Abnahme von ΔP, aus der gefolgert werden kann, dass die MPF-Ladung proportional abnimmt. Zu t2 kann in Reaktion darauf, dass ΔP den unteren Schwellenwert 412 erreicht, gefolgert werden, dass die Rußladung des MPF ausreichend verringert worden ist, wobei die Regeneration des Filters durch das Betätigen des Schalters der elektrischen Schaltung zu der offenen Position beendet wird. Nach t2 und vor t3 nimmt ΔP zu, was eine Zunahme der Rußladung des MPF angibt. Während dieses Zeitraums bleibt die Regeneration deaktiviert, wobei sich der Schalter an der offenen Position befindet und der DPF-Verschlechterungsmerker ausgeschaltet ist. Zu t3 wird ähnlich zu t1 in Reaktion auf ΔP, der den oberen Schwellenwert 410 erreicht, der Schalter geschlossen, wobei ein elektrischer Strom durch die Schaltung fließt und die Regeneration des Metallfilters begonnen wird. An diesem Punkt zeichnet der Zeitgeber das Zeitintervall zwischen dem Beginn der aktuellen MF-Regeneration (zu t3) und dem der vorhergehenden MF-Regeneration (t1) auf. Das Zeitintervall t1–t3 ist durch I1 bezeichnet.
Wenn dieses Zeitintervall kleiner als ein Schwellen-Zeitintervall ist, dann kann der DPF verschlechtert sein. Das Schwellen-Zeitintervall basiert auf einem zwischen dem Abschluss eines Regenerationsereignisses, das der ersten Regeneration unmittelbar vorhergeht, und dem Abschluss der ersten Regeneration vergangenen Zeitraum, wobei das Zeitintervall zwischen der ersten Regeneration und der zweiten Regeneration des Metallfilters einen zwischen dem Abschluss der ersten Regeneration und dem Abschluss der zweiten Regeneration vergangenen Zeitraum enthält. Das Schwellen-Zeitintervall kann auf einem durchschnittlichen Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationsereignissen für eine vorgegebene Anzahl von Regenerationsereignissen und/oder für eine vorgegebene Dauer oder Strecke der Fahrzeugbewegung/des Kraftmaschinenbetriebs und/oder eine vorgegebene Anzahl von Kraftmaschinenzyklen basieren. In dem aktuellen Beispiel ist das I1 größer als der Schwellenwert, wobei der Verschlechterungsmerker für den DPF im AUS-Zustand gehalten wird. Zu t3 wird der Zeitgeber beim Beginn des nächsten Regenerationsereignisses erneut gestartet. Zusätzlich kann aufgrund keiner Angabe einer Verschlechterung die Regeneration des DPF freigegeben werden, wenn die Bedingungen erfüllt sind, wie z. B. wenn bestimmt wird, dass eine Rußladung des DPF ausreichend hoch ist.
Zwischen t3 und t4 gibt es eine Abnahme von ΔP, die angibt, dass die MPF-Ladung während dieses Intervalls proportional abnimmt. Zu t4 kann gefolgert werden, dass die Rußladung des MPF ausreichend verringert worden ist, da der ΔP-Wert den unteren Schwellenwert 412 erreicht. An diesem Punkt ist die Regeneration des MPF abgeschlossen, wobei sie durch das Betätigen des Schalters der elektrischen Schaltung zu der offenen Position beendet wird. Der Zeitgeber zeichnet weiterhin den vergangenen Zeitraum auf.
Nach t4 und vor t5 nimmt ΔP zu, bis er zu t5 den oberen Schwellenwert 410 erreicht, was die Regeneration auslöst. Es kann gefolgert werden, dass während dieses Zeitraums die sich auf dem MPF ablagernde Rußladung außerdem zunimmt. Zu t5 wird die Regeneration durch das Betätigen des Schalters zu der geschlossenen Position begonnen. An diesem Punkt zeichnet der Zeitgeber das Zeitintervall zwischen dem Beginn der aktuellen MF-Regeneration (t5) und dem der vorhergehenden MF-Regeneration (t3) auf. Das Zeitintervall t3–t5 ist durch I2 bezeichnet. Das Zeitintervall I2 wird mit I1 und/oder einem Schwellenwert verglichen, wobei, wenn dieses Zeitintervall kleiner als das Schwellen-Zeitintervall ist, dann der DPF verschlechtert sein kann. In dem aktuellen Beispiel ist das I2 größer als das I1, wobei der Verschlechterungsmerker in dem AUS-Zustand gehalten wird. Mit dem Beginn des Regenerationsprozesses zu t5 wird der Zeitgeber erneut gestartet.
Zwischen t5 und t6 geht die Regeneration des MPF weiter, wobei der ΔP-Wert abnimmt, bis er den unteren Schwellenwert 412 erreicht, wo gefolgert werden kann, dass der Rußpegel auf dem Metallfilter bis zur unteren Grenze abgenommen hat. Zu t6 ist die Regeneration abgeschlossen, wobei der Schalter für die elektrische Schaltung geöffnet wird. Während dieses Zeitraums zeichnet der Zeitgeber weiterhin den vergangenen Zeitraum auf.
Bei offener Schaltung ist die MPF-Regeneration ausgesetzt, wobei, wie für die vorhergehenden Zeitzyklen gesehen wird, gesehen wird, dass ΔP zwischen t6 und t7 in Reaktion auf die Rußansammlung auf dem MPF zunimmt. Zu t7 erreicht ΔP den oberen Schwellenwert 410, wobei in Reaktion der Schalter zu einer geschlossenen Position betätigt wird, was den Regenerationsprozess startet. Das Zeitintervall zwischen der aktuellen und der vorhergehenden Regeneration, I3, wird durch den Zeitgeber als die Zeitdifferenz zwischen t5 und t7 aufgezeichnet. Der vergangene Zeitraum wird mit dem Zeitintervall für den letzten Regenerationszyklus I2 verglichen. In dem dargestellten Beispiel wird bestimmt, dass das aktuelle Zeitintervall I3 sowohl kürzer als das I2 als auch kürzer als das I1 und/oder kürzer als ein Schwellenwert (der wenigstens auf dem I2 basiert) ist. Deshalb kann in Reaktion auf das Zeitintervall für den aktuellen Regenerationszyklus, das kleiner als das Zeitintervall für einen vorhergehenden Regenerationszyklus (oder eine Schwellendauer) ist, durch das Setzen eines Merkers zu t7 (wie in der graphischen Darstellung 418 gezeigt ist) angegeben werden, dass der DPF verschlechtert ist. Der Controller kann dann die Kraftmaschinen-Aktuatoren des Kraftmaschinensystems verwenden, um den Kraftmaschinenbetrieb in Reaktion auf die Verschlechterung des DPF einzustellen. In Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung kann z. B. die Regeneration des DPF deaktiviert werden. Zusätzlich kann eine Drehmomentausgabe der Kraftmaschine begrenzt werden. Die Regeneration des Metallfilters kann jedoch weitergehen.
Nach t7 und vor t8 geht der MPF-Regenerationsprozess bei geschlossener elektrischer Schaltung weiter. Es gibt eine Verringerung von ΔP, die ein Abbrennen der Rußablagerung auf dem Metallfilter angibt. In dieser Stufe ist jedoch der DPF weiterhin verschlechtert, wobei die DPF-Regeneration weiterhin unterbrochen ist. Zu t8 ist die Metallfilterregeneration abgeschlossen, da ΔP den unteren Schwellenwert 412 erreicht. Nach t8 wird weiterhin Ruß auf dem MPF abgeschieden, wobei der Rußpegel aufgrund der in der Kraftmaschine durch den Controller ausgeführten Einstellungen, um die Rußausgabe zu verringern, niedrig bleiben kann. In dieser Weise wird die DPF-Verschlechterung basierend auf dem Regenerationszeitraum eines stromabwärts des DPF angekoppelten Metallfilters diagnostiziert.
Während das Beispiel nach 4 die Regeneration des Metallfilters in Reaktion auf die Ausgabe eines Differenzdrucksensors einstellt, wird erkannt, dass in alternativen Beispielen der Differenzdruck auf der Ausgabe eines Paars von Drucksensoren, die an den ersten bzw. den zweiten Weg gekoppelt sind, basieren kann. Noch weiter kann der Differenzdruck basierend auf der Ausgabe eines Paars von Temperatursensoren, die an den ersten bzw. den zweiten Weg gekoppelt sind, gefolgert werden. Weiterhin kann die Regeneration des Metallfilters in Reaktion auf einen Differenzdruck zwischen den Wegen, der basierend auf der Ausgabe eines Paars von Temperatursensoren, die an den ersten bzw. den zweiten Weg gekoppelt sind, bestimmt wird, ausgeführt werden.
Ein beispielhaftes Verfahren zur DPF-Undichtigkeitsdetektion umfasst das Ableiten von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters in jeden von parallelen ersten und zweiten Wegen, wobei der zweite Weg einen zweiten Filter, der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist, enthält; und das Angeben einer Verschlechterung des ersten Filters basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters. In dem vorhergehenden Beispiel strömt das Abgas zusätzlich oder optional vom Abgasrohr in ein Einlassrohr und von dem Einlassrohr sowohl in den ersten als auch in den zweiten Abgasweg, wobei das Einlassrohr an einem Ort außerhalb des Abgasrohrs in den ersten und den zweiten Weg verzweigt; und strömt ferner das Abgas von dem ersten und dem zweiten Weg über ein Auslassrohr in das Abgasrohr, wobei der erste und der zweite Weg stromabwärts des zweiten Filters und außerhalb des Abgasrohrs in das Auslassrohr konvergieren. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional eine Richtung des Strömens des Abgases durch das Einlassrohr und das Auslassrohr zu einer Richtung der Abgasströmung sowohl durch das Abgasrohr als auch durch den ersten und den zweiten Weg im Wesentlichen senkrecht. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird die Temperaturdifferenz durch ein Paar von Temperatursensoren, die an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt sind, geschätzt, wobei die Druckdifferenz zusätzlich oder optional durch entweder ein Paar von Drucksensoren, die an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt sind, oder einen Differenzdrucksensor, der sowohl an den ersten als auch an den zweiten Weg gekoppelt ist, geschätzt werden kann, wobei der Differenzdrucksensor stromabwärts des zweiten Filters an den zweiten Weg gekoppelt ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele das Regenerieren des zweiten Filters in Reaktion auf entweder eine Druckdifferenz oder eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Weg, die höher als ein oberer Schwellenwert ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird ein Intervall zusätzlich oder optional von dem Beginn eines ersten Regenerationsereignisses des zweiten Filters bis zum Beginn eines zweiten, unmittelbar nachfolgenden Regenerationsereignisses des zweiten Filters gemessen. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthält das Regenerieren des zweiten Filters zusätzlich oder optional das Schließen eines Schalters der elektrischen Schaltung und das Strömen von Elektrizität durch den zweiten Filter, bis die Druck- oder Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Weg niedriger als ein unterer Schwellenwert ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele kann die DPF-Verschlechterung zusätzlich oder optional in Reaktion auf das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters, das kleiner als eine Schwellendauer ist, angegeben werden. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ ferner in Reaktion auf die Angabe das Begrenzen einer Kraftmaschinenlast umfassen, wobei die Temperaturdifferenz durch ein Paar von Temperatursensoren, die an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt sind, geschätzt wird, und wobei die Druckdifferenz entweder durch ein Paar von Drucksensoren, die an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt sind, oder einen Differenzdrucksensor, der sowohl an den ersten als auch an den zweiten Weg gekoppelt ist, geschätzt wird, wobei der Differenzdrucksensor stromabwärts des zweiten Filters an den zweiten Weg gekoppelt ist.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Kraftmaschinen-Auslasssystem Folgendes: ein Abgasrohr, das einen ersten Partikelfilter enthält; ein Rußdetektionssystem, das ein Einlassrohr und ein Auslassrohr, die an das Abgasrohr gekoppelt sind, stromabwärts des ersten Partikelfilters enthält, wobei das Einlassrohr in parallele erste und zweite Rohre verzweigt, das erste und das zweite Rohr in das Auslassrohr konvergieren und das zweite Rohr einen zweiten Partikelfilter, der über einen Schalter an eine Elektrizitätsquelle gekoppelt ist, enthält; einen oder mehrere Sensoren, die sowohl an das erste als auch an das zweite Rohr gekoppelt sind, zum Schätzen eines Differenzdrucks über dem ersten und dem zweiten Rohr; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Strömen von Abgas durch das Einlass- und das Auslassrohr über das erste und das zweite Rohr; Regenerieren des zweiten Filters basierend auf einer Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters vergangenen Zeitraum. Ein oder mehrere Temperatursensoren können sowohl an das erste als auch an das zweite Rohr zum Schätzen einer Differenztemperatur über dem ersten und dem zweiten Rohr; und an einen Controller gekoppelt sein. In dem vorhergehenden beispielhaften System kann ein Abschnitt sowohl des Einlassrohrs als auch des Auslassrohrs zusätzlich oder optional intern an das Abgasrohr gekoppelt sein, während ein verbleibender Abschnitt sowohl des Einlassrohrs als auch des Auslassrohrs extern an das Abgasrohr gekoppelt ist, wobei das Einlassrohr außerhalb des Abgasrohrs in die parallelen ersten und zweiten Rohre verzweigt und das erste und das zweite Rohr außerhalb des Abgasrohrs in das Auslassrohr konvergieren. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist das erste Rohr zusätzlich oder optional proximal zum Abgasrohr der Kraftmaschine bezüglich des zweiten Rohrs angeordnet, ist das zweite Rohr distal zum Abgasrohr der Kraftmaschine bezüglich des ersten Rohrs angeordnet und enthalten das erste und/oder das zweite Rohr zusätzlich oder optional eine Venturi-Düse. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele weisen die parallelen ersten und zweiten Rohre zusätzlich oder optional im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen auf, wobei die geometrischen Abmessungen die Länge, die Breite und den Durchmesser enthalten. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Einlassrohr zusätzlich oder optional mehrere Perforationen auf einer Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs und unmittelbar am ersten Filter, wobei ein Durchmesser der Perforationen eingestellt ist, um es zu ermöglichen, dass zusammengeballte Partikel auf eine Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs und distal zum ersten Filter auftreffen, wobei die zusammengeballten Partikel vom Einlassrohr über eine Perforation auf einer Unterseite des Einlassrohrs in das Abgasrohr freigesetzt werden. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthalten der eine oder die mehreren Sensoren entweder einen einzigen Differenzsensor, der sowohl an das erste als auch an das zweite Rohr gekoppelt ist, oder einen ersten und einen zweiten Drucksensor, die an das erste bzw. das zweite Rohr gekoppelt sind, oder einen ersten und einen zweiten Temperatursensor, die an das erste bzw. das zweite Rohr gekoppelt sind, wobei das Regenerieren des zweiten Filters basierend auf einer Ausgabe des einen oder der mehreren Drucksensoren das Beginnen der Regeneration des zweiten Filters, wenn die Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren einen höheren als einen Schwellen-Differenzdruck angibt, und das Beenden der Regeneration des zweiten Filters, wenn die Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren einen tieferen als einen Schwellen-Differenzdruck angibt, enthält. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthält das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen den aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters vergangenen Zeitraum zusätzlich oder optional das Regenerieren des ersten Filters, wenn der vergangene Zeitraum höher als ein Schwellenintervall ist, durch die Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung oder das Anreichern des Abgases, und das Angeben einer Verschlechterung des ersten Filters, wenn der vergangene Zeitraum niedriger als das Schwellenintervall ist, wobei die Regeneration des ersten Filters in Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung unterbrochen wird.
Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen Kraftmaschinenauslass umfasst das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einer Verschlechterung eines Partikelfilters in einer Auslassleitung der Kraftmaschine, wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration eines Metallfilters, der in einem von zwei parallelen Kanälen, die an die Auslassleitung der Kraftmaschine gekoppelt sind und außerhalb der Auslassleitung der Kraftmaschine positioniert sind, positioniert ist, bestimmt wird, wobei die beiden parallelen Kanäle stromabwärts des Partikelfilters positioniert sind, wobei die erste und die zweite Regeneration auf einer Druck- oder Temperaturdifferenz über den beiden parallelen Kanälen basiert. In dem vorhergehenden Beispiel enthält das Einstellen zusätzlich oder optional Folgendes: während einer ersten Bedingung in Reaktion auf das Zeitintervall, das größer als ein Schwellen-Zeitintervall ist, Regenerieren des Partikelfilters in der Auslassleitung der Kraftmaschine, wenn die Partikelfilter-Regenerationsbedingungen erfüllt sind, über eine Funkenspätverstellung und/oder das Verringern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses; und während einer zweiten Bedingung in Reaktion auf das Zeitintervall, das kleiner als das Schwellen-Zeitintervall ist, Angeben der Verschlechterung des Partikelfilters an eine Bedienungsperson und Einstellen eines Kraftmaschinen-Aktuators, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu verringern. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird die Druckdifferenz über den beiden parallelen Kanälen entweder durch einen Drucksensor, der zwischen die beiden parallelen Kanäle gekoppelt ist, stromabwärts des Metallfilters oder durch ein Paar von Drucksensoren, die an die beiden parallelen Kanäle gekoppelt sind, oder ein Paar von Thermoelementen, die an die beiden parallelen Kanäle gekoppelt sind, geschätzt, wobei die erste und die zweite Regeneration basierend auf einer Druckdifferenz über den beiden parallelen Kanälen zusätzlich oder optional das Regenerieren des Metallfilters in Reaktion auf die Druckdifferenz, die höher als ein oberer Schwellenwert ist, und das Aufrechterhalten des Regenerierens, bis die Druckdifferenz niedriger als ein unterer Schwellenwert ist, enthalten. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele basiert das Schwellen-Zeitintervall zusätzlich oder optional auf einem zwischen dem Abschluss eines Regenerationsereignisses, das der ersten Regeneration unmittelbar vorhergeht, und dem Abschluss der ersten Regeneration vergangenen Zeitraum, wobei das Zeitintervall zwischen der ersten Regeneration und der zweiten Regeneration eines Metallfilters einen zwischen dem Abschluss der ersten Regeneration und dem Abschluss der zweiten Regeneration vergangenen Zeitraum enthält.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein Auslasssystem einer Kraftmaschine ein Abgasrohr, das einen ersten Partikelfilter enthält; ein Rußdetektionssystem, das ein Einlassrohr und ein Auslassrohr, die an das Abgasrohr gekoppelt sind, stromabwärts des ersten Partikelfilters enthält, wobei das Einlassrohr in parallele erste und zweite Rohre verzweigt, das erste und das zweite Rohr in das Auslassrohr konvergieren und das zweite Rohr einen zweiten Partikelfilter enthält, der über einen Schalter an eine Elektrizitätsquelle gekoppelt ist; einen oder mehrere Temperatursensoren, die sowohl an das erste als auch das zweite Rohr gekoppelt sind, zum Schätzen einer Differenztemperatur über dem ersten und dem zweiten Rohr; und einen Controller. Der Controller kann mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, konfiguriert sein zum: Strömen von Abgas durch das Einlass- und das Auslassrohr über das erste und das zweite Rohr; Regenerieren des zweiten Filters basierend auf einer Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters vergangenen Zeitraum.
In einer noch weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Kraftmaschinenauslass Folgendes: Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einer Verschlechterung eines Partikelfilters in einer Auslassleitung der Kraftmaschine, wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration eines Metallfilters, der in einem von zwei parallelen Kanälen, die an die Auslassleitung der Kraftmaschine gekoppelt sind und außerhalb der Auslassleitung der Kraftmaschine positioniert sind, positioniert ist, bestimmt wird, wobei die beiden parallelen Kanäle stromabwärts des Partikelfilters positioniert sind und die erste und die zweite Regeneration auf einer Temperaturdifferenz über den beiden parallelen Kanälen basiert. In dem vorhergehenden Beispiel wird die Temperaturdifferenz über den beiden parallelen Kanälen basierend auf der Ausgabe eines Paars von Temperatursensoren, die jeweils an die beiden parallelen Kanäle gekoppelt sind, geschätzt. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele kann das Paar von Temperatursensoren ein Paar von Thermoelementen enthalten.
In dieser Weise kann durch das Umleiten eines Anteils des Abgases von einem Abgasrohr zu einer sekundären Rußsensoranordnung mit einem Metallfilter, die sich stromabwärts eines Dieselpartikelfilters befindet, eine Verschlechterung eines Partikelfilters genau detektiert werden. Das Abgas strömt beim Eintreten in die sekundäre Rußsensoranordnung durch zwei völlig gleiche Wege, einen ohne irgendein Hindernis und den anderen, der mit einem Metallfilter und einer elektrischen Schaltung über ihm bestückt ist. Durch das Stützen auf einen Differenzdruck zwischen den Mittenabschnitten der beiden Wege, um die Ladung des Metallfilters zu schätzen, wird die Anforderung für mehrere Drucksensoren oder Strömungssensoren in jedem Weg verringert, ohne eine Genauigkeit des Schätzens der Rußladung des Metallfilterrußes zu verringern. Durch das Auffangen von angesammelten Partikeln und Wassertröpfchen in einem Einlassrohr des Rußsensors und das Umleiten dieser zum Auspuffendrohr wird die Verfälschung der Sensorergebnisse aufgrund des Auftreffens der Aggregate und der Wassertröpfchen verringert. Indem der Sensor genauer und zuverlässiger gemacht wird, wird die Emissionskonformität erhöht.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Kraftmaschinen-Hardware in Kombination mit dem elektronischen Controller enthält.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
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

US 8310249 [0003]
US 8209962 [0005]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Ableiten von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters in jeden von parallelen ersten und zweiten Wegen, wobei der zweite Weg einen zweiten Filter, der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist, enthält; und Angeben einer Verschlechterung des ersten Filters basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner in Reaktion auf die Angabe das Begrenzen einer Drehzahl oder Last der Kraftmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Angeben das Angeben der Verschlechterung in Reaktion auf das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters, das niedriger als eine Schwellendauer ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Intervall vom Beginn eines ersten Regenerationsereignisses des zweiten Filters bis zum Beginn eines zweiten, unmittelbar nachfolgenden Regenerationsereignisses des zweiten Filters gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, das ferner das Regenerieren des zweiten Filters in Reaktion entweder auf eine Druckdifferenz oder eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Weg, die höher als ein oberer Schwellenwert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Temperaturdifferenz durch ein Paar von Temperatursensoren, die an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt sind, geschätzt wird und wobei die Druckdifferenz entweder durch ein Paar von Drucksensoren, die an den ersten und den zweiten Weg gekoppelt sind, oder einen Differenzdrucksensor, der sowohl an den ersten als auch an den zweiten Weg gekoppelt ist, geschätzt wird, wobei der Differenzdrucksensor stromabwärts des zweiten Filters an den zweiten Weg gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Regenerieren des zweiten Filters das Schließen eines Schalters der elektrischen Schaltung und das Strömen von Elektrizität durch den zweiten Filter, bis die Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Weg niedriger als ein unterer Schwellenwert ist, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Filter ein größerer Diesel- oder Benzinfeinstaubfilter mit einer höheren Rußkapazität ist und wobei der zweite Filter ein kleinerer Metallfilter mit einer niedrigeren Rußkapazität ist und wobei das Angeben das Angeben, dass der erste Filter undicht ist, durch das Setzen eines Diagnosecodes enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ableiten Folgendes enthält: Strömen von Abgas von dem Abgasrohr in ein Einlassrohr und von dem Einlassrohr sowohl in den ersten als auch in den zweiten Abgasweg, wobei das Einlassrohr an einem Ort außerhalb des Abgasrohrs in den ersten und den zweiten Weg verzweigt; und Strömen von Abgas von dem ersten und dem zweiten Weg über ein Auslassrohr in das Abgasrohr, wobei der erste und der zweite Weg stromabwärts des zweiten Filters und außerhalb des Abgasrohrs in das Auslassrohr konvergieren.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Richtung des Strömens des Abgases durch das Einlassrohr und das Auslassrohr zu einer Richtung der Abgasströmung sowohl durch das Abgasrohr als auch durch den ersten und den zweiten Weg im Wesentlichen senkrecht ist.
Kraftmaschinen-Auslasssystem, das Folgendes umfasst: ein Abgasrohr, das einen ersten Partikelfilter enthält; ein Rußdetektionssystem, das ein Einlassrohr und ein Auslassrohr, die an das Abgasrohr gekoppelt sind, stromabwärts des ersten Partikelfilters enthält, wobei das Einlassrohr in parallele erste und zweite Rohre verzweigt, das erste und das zweite Rohr in das Auslassrohr konvergieren und das zweite Rohr einen zweiten Partikelfilter, der über einen Schalter an eine Elektrizitätsquelle gekoppelt ist, enthält; einen oder mehrere Sensoren, die sowohl an das erste als auch an das zweite Rohr gekoppelt sind, zum Schätzen eines Differenzdrucks über dem ersten und dem zweiten Rohr; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Strömen von Abgas durch das Einlass- und das Auslassrohr über das erste und das zweite Rohr; Regenerieren des zweiten Filters basierend auf einer Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters vergangenen Zeitraum.
System nach Anspruch 11, wobei ein Abschnitt sowohl des Einlassrohrs als auch des Auslassrohrs intern an das Abgasrohr gekoppelt ist, während ein verbleibender Abschnitt sowohl des Einlassrohrs als auch des Auslassrohrs außerhalb an das Abgasrohr gekoppelt ist, wobei das Einlassrohr außerhalb des Abgasrohrs in die parallelen ersten und zweiten Rohre verzweigt und wobei das erste und das zweite Rohr außerhalb des Abgasrohrs in das Auslassrohr konvergieren.
System nach Anspruch 11 oder 12, wobei das erste Rohr proximal zum Abgasrohr der Kraftmaschine bezüglich des zweiten Rohrs angeordnet ist, das zweite Rohr distal zum Abgasrohr der Kraftmaschine bezüglich des ersten Rohrs angeordnet ist und das erste und/oder das zweite Rohr eine Venturi-Düse enthalten.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die parallelen ersten und zweiten Rohre im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen aufweisen, wobei die geometrischen Abmessungen die Länge, die Breite und den Durchmesser enthalten und wobei das Einlassrohr mehrere Perforationen auf einer Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs und unmittelbar am ersten Filter umfasst, wobei ein Durchmesser der Perforationen eingestellt ist, um es zu ermöglichen, dass zusammengeballte Partikel auf eine Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs und distal zum ersten Filter auftreffen, wobei die zusammengeballten Partikel vom Einlassrohr über eine Perforation auf einer Unterseite des Einlassrohrs in das Abgasrohr freigesetzt werden.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der eine oder die mehreren Sensoren entweder einen einzigen Differenzsensor, der sowohl an das erste als auch an das zweite Rohr gekoppelt ist, oder einen ersten und einen zweiten Drucksensor, die an das erste bzw. das zweite Rohr gekoppelt sind, oder einen ersten und einen zweiten Temperatursensor, die an das erste bzw. das zweite Rohr gekoppelt sind, enthalten, wobei das Regenerieren des zweiten Filters basierend auf einer Ausgabe des einen oder der mehreren Drucksensoren das Beginnen der Regeneration des zweiten Filters, wenn die Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren einen höheren als einen Schwellen-Differenzdruck angibt, und das Beenden der Regeneration des zweiten Filters, wenn die Ausgabe des einen oder der mehreren Sensoren einen tieferen als einen Schwellen-Differenzdruck angibt, enthält.
System nach Anspruch 15, wobei das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen den aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters vergangenen Zeitraum das Regenerieren des ersten Filters, wenn der vergangene Zeitraum höher als ein Schwellenintervall ist, durch die Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung oder das Anreichern des Abgases, und das Angeben einer Verschlechterung des ersten Filters, wenn der vergangene Zeitraum niedriger als das Schwellenintervall ist, enthält, wobei die Regeneration des ersten Filters in Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung unterbrochen wird.
Verfahren, das Folgendes umfasst Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einer Verschlechterung eines Partikelfilters in einer Auslassleitung der Kraftmaschine, wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration eines Metallfilters, der in einem von zwei parallelen Kanälen, die an die Auslassleitung gekoppelt sind und außerhalb der Auslassleitung positioniert sind, positioniert ist, bestimmt wird, wobei die beiden parallelen Kanäle stromabwärts des Partikelfilters positioniert sind, wobei die erste und die zweite Regeneration auf einer Druck- oder Temperaturdifferenz über den beiden parallelen Kanälen basiert.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Einstellen Folgendes enthält: während einer ersten Bedingung in Reaktion auf das Zeitintervall, das größer als ein Schwellen-Zeitintervall ist, Regenerieren des Partikelfilters in der Auslassleitung der Kraftmaschine, wenn die Partikelfilter-Regenerationsbedingungen erfüllt sind, über die Funkenspätverstellung und/oder das Verringern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses; und während einer zweiten Bedingung in Reaktion auf das Zeitintervall, das kleiner als das Schwellen-Zeitintervall ist, Angeben der Verschlechterung des Partikelfilters an eine Bedienungsperson und Einstellen eines Kraftmaschinen-Aktuators, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Druckdifferenz über den beiden parallelen Kanälen entweder durch einen Drucksensor, der zwischen die beiden parallelen Kanäle gekoppelt ist, stromabwärts des Metallfilters oder durch ein Paar von Drucksensoren, die an die beiden parallelen Kanäle gekoppelt sind, oder ein Paar von Thermoelementen, die an die beiden parallelen Kanäle gekoppelt sind, geschätzt wird, wobei die erste und die zweite Regeneration basierend auf einer Druckdifferenz über den beiden parallelen Kanälen das Regenerieren des Metallfilters in Reaktion auf die Druckdifferenz, die höher als ein oberer Schwellenwert ist, und das Aufrechterhalten des Regenerierens, bis die Druckdifferenz niedriger als ein unterer Schwellenwert ist, enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Schwellen-Zeitintervall auf einem zwischen dem Abschluss eines Regenerationsereignisses, das der ersten Regeneration unmittelbar vorhergeht, und dem Abschluss der ersten Regeneration vergangenen Zeitraum basiert, und wobei das Zeitintervall zwischen der ersten Regeneration und der zweiten Regeneration eines Metallfilters einen zwischen dem Abschluss der ersten Regeneration und dem Abschluss der zweiten Regeneration vergangenen Zeitraum enthält.