DE102016119115B4 - Verfahren und System zur Partikelfilterundichtigkeitsdetektion - Google Patents

Abstract

Verfahren, das Folgendes umfasst:
Strömen von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters (72) sowohl in ein erstes Venturi-Rohr (77), das innerhalb eines Abgasrohrs (48) angekoppelt ist, als auch in ein zweites Venturi-Rohr (79), das in einen Kanal (78) außerhalb des Abgasrohrs (48) gekoppelt ist, wobei der Kanal (78) einen zweiten Filter (82), der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist, enthält; und Angeben der Verschlechterung des ersten Filters (72) basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters (82).

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 kann Partikelstoff (PM) (wie z. B. Ruß und Aerosole) erzeugen, die zur Atmosphäre entleert werden können. Um die Emissionskonformität zu ermöglichen, können im Kraftmaschinenauslass Partikelstofffilter, wie z. B. Dieselpartikelfilter (DPFs) oder Benzinpartikelfilter (GPFs), enthalten sein, um die Abgas-PMs vor dem Freisetzen des Abgases zur Atmosphäre herauszufiltern. Zusätzlich können ein oder mehrere Rußsensoren verwendet werden, um die DPFs zu diagnostizieren, wobei derartige Rußsensoren 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 B2 gezeigte beispielhafte Herangehensweise offenbart Rußsensoren, die den Partikelstoff 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. Zusätzlich zu den elektrodenbasierten Sensoren sind druckbasierte Rußsensoren außerdem entwickelt worden. Wie z. B. durch Sun u. a. in US 8 209 962 B2 beschrieben wird, kann der Differenzdruck über einem Partikelfilter zum Überwachen der Filterleistung verwendet werden. Wenn darin der Differenzdruck kleiner als ein Schwellenwert ist, kann eine Undichtigkeit in dem Partikelfilter bestimmt werden.
• Systeme und Verfahren mit Partikelfiltern sind auch bekannt aus der US 2013 / 0 047 841 A1 , der US 2010 / 0 242 463 A1 , der DE 20 45 872 A , der DE 10 2016 108 136 A1 und der DE 10 2016 115 813 A1 .
• Die Erfinder haben jedoch hier potentielle Nachteile bei den obigen Herangehensweisen 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 einer großen Strömung auf der Oberfläche in einigen Sensorbauformen die Sensorregenerationstemperaturen zu erreichen. Noch weiter können die Sensoren aufgrund des Auftreffens großer Dieselpartikel oder Wassertröpfchen auf der Oberfläche der Sensorelektroden verunreinigt werden. Die Verunreinigung des Sensors und die Störung der Sensorergebnisse kann außerdem durch die großen Dieselpartikel oder Wassertröpfchen verursacht werden, die in das innere Schutzrohr der Sensoren eindringen.
• Die Erfinder haben hier eine Herangehensweise identifiziert, durch die die oben beschriebenen Probleme wenigstens teilweise behandelt werden können. Ein beispielhaftes Verfahren enthält Folgendes: Strömen von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters sowohl in ein erstes Venturi-Rohr, das innerhalb eines Abgasrohrs angekoppelt ist, als auch in ein zweites Venturi-Rohr, das in einen Kanal außerhalb des Abgasrohrs gekoppelt ist, wobei der Kanal 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. Der erste Filter ist ein größerer Diesel- oder Benzinpartikelstofffilter, der eine höhere Rußkapazität aufweist, während der zweite Filter ein kleinerer Metallfilter ist, der eine geringere Rußkapazität aufweist. In dieser Weise kann die DPF-Diagnose mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit ausgeführt werden, ohne dass die Ergebnisse durch die Strömung und die Rußladungsverteilung oder das Auftreffen von Wassertröpfchen verschlechtert werden.
• Als ein Beispiel kann das Abgas von einem Hauptabgasrohr stromabwärts eines DPF über ein Einlassrohr in eine Auslassumgehung parallel zum Hauptabgasrohr außerhalb des Hauptabgasrohrs umgeleitet werden. Das Einlassrohr kann Perforationen enthalten, die es ermöglichen, dass Wassertröpfchen und zusammengeballte Partikel aufgefangen und in das Auspuffendrohr freigegeben werden. Stromabwärts des Einlassrohrs kann der Auslasskanal mit einem ersten, größeren Venturi-Rohr ausgestattet sein. Zusätzlich kann die Auslassumgehung außerdem mit einem zweiten, kleineren Venturi-Rohr ausgestattet sein (d. h., das im Vergleich zu dem ersten Venturi-Rohr einen kleineren Querschnitt aufweist). Stromabwärts des zweiten Venturi-Rohrs kann die Auslassumgehung mit einem Metallpartikelfilter (MPF) ausgestattet sein, wobei eine elektrische Schaltung an den Filter gekoppelt sein kann. Das Abgas wird nach dem Hindurchgehen durch den MPF über ein Auslassrohr an einem Ort stromabwärts des ersten Venturi-Rohrs zum Hauptabgasrohr zurückgeführt. Wenn das von dem Hauptabgasrohr umgeleitete Abgas in der Auslassumgehung empfangen wird, können die Abgas-PMs, wie z. B. der Ruß, auf dem MPF darin abgeschieden werden, während das Abgas, das Ruß enthält, ungehindert durch das erste Venturi-Rohr in dem Abgasrohr strömt. Die Abgasdurchflussmengen werden basierend auf der Geometrie der Systeme und der Druckabfälle durch die jeweiligen Venturi-Rohre des Abgasrohrs und der Auslassumgehung berechnet. Ein Verhältnis der Abgasdurchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr kann verwendet werden, um eine Rußladung des MPF stromabwärts des zweiten Venturi-Rohrs zu folgern und eine Regeneration des MPF durch das Schließen der an ihn gekoppelten elektrischen Schaltung zu beginnen. Ferner kann ein zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des MPF vergangenes Zeitintervall überwacht werden. Falls der DPF als solcher im Abgasrohr verschlechtert wird (z. B. aufgrund von Alters- und Haltbarkeitsproblemen), kann eine zunehmende Rußmenge aus dem DPF entweichen und sich auf dem MPF bewegen. Im Ergebnis kann es sein, dass der MPF häufiger gereinigt werden muss. Folglich kann basierend auf einer Abnahme des zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Metallfilters in der Auslassumgehung vergangenen Zeitintervalls eine Verschlechterung eines stromaufwärts gelegenen DPF bestimmt werden, wobei geeignete Schritte unternommen 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. Es ist die technische Wirkung des Auffangens der Rußpartikel in dem Metallfilter, der selektiv in der Auslassumgehung stromabwärts eines Venturi-Rohrs enthalten ist, dass ein Verhältnis der Abgasdurchflussmengen zwischen den Venturi-Rohren im Abgasrohr und der Auslassumgehung vorteilhaft verwendet werden kann, um die Rußladung des Metallfilters in Erfahrung zu bringen. Dies verringert als solches die Notwendigkeit für mehrere Sensoren und Venturi-Rohre für die Schätzung der Rußladung. Es ist die technische Wirkung des Auffangens der zusammengeballten Partikel und der Wassertröpfchen in einem Einlassrohr des Rußsensors und des Umleitens dieser zum Auspuffendrohr, dass das Auftreffen der zusammengeballten Partikel und Wassertröpfchen auf dem Rußsensor verringert ist, 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 die 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 abgasdurchflussmengenbasierten Abgasrußsensor, der stromabwärts eines Dieselpartikelfilters (DPF) positioniert ist.
• 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der abgasdurchflussmengenbasierten Abgasrußsensoranordnung nach 1.
• 3 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren veranschaulicht, das zum Diagnostizieren der Verschlechterung eines DPF in dem Abgasrohr basierend auf dem Verhältnis der Abgasdurchflussmengen zwischen zwei Venturi-Rohren 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 einem abgasdurchflussmengenbasierten Rußsensor, der stromabwärts des DPF angekoppelt ist. 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, eine Auslassumgehung parallel zum Abgasrohr, die mit einem Metallfilter ausgestattet ist, und eine zugeordnete elektrische Schaltung enthalten. Es sind zwei oder mehr Drucksensoren zum Messen der Druckabfälle über den jeweiligen Venturi-Rohren des Abgasrohrs und der Auslassumgehung bereitgestellt. Ein Kraftmaschinen-Controller ist konfiguriert, eine Steuerroutine, wie z. B. die beispielhafte Routine nach 3, auszuführen, um den Metallfilter basierend auf einem geschätzten Verhältnis der Abgasdurchflussmengen zwischen den beiden Venturi-Rohren zu regenerieren und den DPF basierend auf einer Häufigkeit 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 das Abgasrohr 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 das Abgasrohr 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 Abgasrohr 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 Abgasrohr 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 Abgasrohr 48 stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 angeordnet ist. Das durch die Abgasreinigungsvorrichtung 70 und den Partikelfilter 72 behandelte Abgas wird durch ein Auspuffendrohr 87 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 Abgaspartikelstoff (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 das Abgasrohr 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 der zugeordneten Druck- oder Strömungssensoren ermöglicht werden. Es ist gezeigt, dass eine sekundäre Rußsensoranordnung 90 entlang dem Abgasrohr 48 stromabwärts des Partikelfilters 72 angeordnet ist. Die sekundäre Rußsensoranordnung 90 umfasst ein Einlassrohr 76, das teilweise innerhalb des Abgasrohrs 48 positioniert ist, an einem Ende der sekundären Rußsensoranordnung 90 am nächsten zum Partikelfilter 72. Die sekundäre Rußsensoranordnung 90 umfasst ferner ein Auslassrohr 80, das teilweise innerhalb des Abgasrohrs 48 positioniert ist, an einem gegenüberliegenden Ende der sekundären Rußsensoranordnung 90 am weitesten entfernt vom Partikelfilter 72.
• Das Einlassrohr 76 und das Auslassrohr 80 sind fluidtechnisch an das Abgasrohr 48 gekoppelt, so dass wenigstens ein Anteil des Abgases an einem Ort stromabwärts des Partikelfilters 72 vom Abgasrohr 48 in das Einlassrohr 76 und dann an einem Ort stromaufwärts eines Auspuffendrohrs vom Auslassrohr 80 zurück in das Abgasrohr 48 strömt. Der Abschnitt des Abgasrohrs 48 zwischen dem Einlassrohr 76 und dem Auslassrohr 80 ist mit einem ersten Venturi-Rohr ausgestattet oder als ein erstes Venturi-Rohr 77 konfiguriert. Ferner enthält die Strömungsanordnung 90 eine Auslassumgehung 78, die mit einem zweiten Venturi-Rohr ausgestattet ist oder als ein zweites Venturi-Rohr 77 konfiguriert ist. Das erste Venturi-Rohr ist ein größeres Venturi-Rohr mit einer höheren Antriebsdurchflussmenge, während das zweite Venturi-Rohr ein kleineres Venturi-Rohr mit einer geringeren Antriebsrate ist. In einem Beispiel können die Auslassumgehung 78 und das Abgasrohr 48 im Wesentlichen parallel sein und können aus dem gleichen Material hergestellt sein. In alternativen Beispielen können die Abgaswege jedoch im Wesentlichen parallel sein und/oder können verschiedene geometrische Strukturen aufweisen.
• Die Auslassumgehung 78 enthält einen Metallfilter 82, der stromabwärts des Venturi-Rohrs eingebaut ist. Der Metallfilter 82 kann kleiner als der Partikelfilter 72 (d. h., kleiner im Durchmesser, in der Breite und/oder in der Länge) sein. Die Porosität des Metallfilters 82 kann jedoch die gleiche wie oder kleiner als die Porosität des Partikelfilters 72 sein. Der Metallfilter 82 kann an eine (in 2 gezeigte) elektrische Schaltung gekoppelt sein, wobei die elektrische Schaltung wiederum elektronisch an den Controller 12 gekoppelt ist.
• In dieser Weise kann ein Anteil des Abgases von dem Abgasrohr 48 entlang dem Abgasrohr 48 und dem ersten Venturi-Rohr 77 strömen, während ein verbleibender Anteil des Abgases über das Einlassrohr 76 in den Auslassumgehungskanal 78 und das zweite Venturi-Rohr 79 strömt, wobei das Einlassrohr 76 an einem Ort außerhalb des Abgasrohrs 48 mit dem Umgehungskanal konvergiert. Ferner kann dann der verbleibende Anteil des Abgases, der durch das zweite Venturi-Rohr 79 strömt, an einem Ort stromabwärts des Metallfilters 82 über ein Auslassrohr 80 in das Abgasrohr 48 zurückkehren, wobei der Umgehungskanal 78 an einem Ort stromabwärts des Metallfilters 82 und außerhalb des Abgasrohrs 48 in das Auslassrohr 80 konvergiert. Eine ausführliche Ausführungsform der sekundären Rußsensoranordnung 90 wird bezüglich 2 beschrieben.
• Die sekundäre Rußsensoranordnung 90 kann verwendet werden, um die Verschlechterung des Partikelfilters 72 zu bestimmen. Insbesondere kann die Rußladung des Metallfilters 82 basierend auf einem Verhältnis der Abgasdurchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr, die an dem Abgasrohr 48 bzw. der Auslassumgehung 78 angebracht sind, geschätzt werden. Wenn die Rußladung auf dem Metallfilter 82 zunimmt, verringert sich eine Abgasströmung durch das zweite Venturi-Rohr 79 in der Umgehung 78 bezüglich der Abgasströmung durch das erste Venturi-Rohr 77 in dem Auslasskanal. Die Abgasdurchflussmengen können basierend auf dem relativen Druckabfall über dem ersten und dem zweiten Venturi-Rohr des Abgasrohrs bzw. der Auslassumgehung berechnet werden. Ein Drucksensor 86 kann an das Venturi-Rohr 77 des Abgasrohrs gekoppelt sein, während ein Drucksensor 84 an das Venturi-Rohr der Auslassumgehung gekoppelt sein kann, um jeweils die Durchflussmengen des durch sie hindurchgehenden Abgases zu schätzen. Insbesondere können die Drucksensoren an den konvergierenden Abschnitt oder die Antriebseinlässe der Venturi-Rohre gekoppelt sein. Der Drucksensor 84 befindet sich stromaufwärts des Metallfilters 82. Basierend auf der Rußladung kann ein elektrischer Strom durch den Metallfilter 82 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 Drucks oder der Abgasdurchflussmenge durch die Venturi-Rohre von den Drucksensoren 84 und 86 in der sekundären Rußsensoranordnung 90, 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 dem 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 90 verwendet wird. In einem weiteren Beispiel ändert der Controller 12 in Reaktion auf die erhöhte Frequenz der Regeneration des Metallfilters 82 der sekundären Rußsensoranordnung 90 einen Kraftmaschinenbetrieb, um die Drehmomentausgabe eines Fahrzeugs zu begrenzen.
• 2 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer abgasdurchflussmengenbasierten sekundären Rußsensoranordnung 200. In einem Beispiel ist die Anordnung 200 eine Ausführungsform der Anordnung 90 nach 1, wobei sie deshalb gemeinsame Merkmale und/oder Konfigurationen wie jene, die bereits für die sekundäre Anordnung 90 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 Benzinpartikelstofffilter, 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 Abgasrohrs 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 über den DPF hinaus an. Wenigstens ein Anteil des durch das Abgasrohr 204 strömenden Abgases wird über ein Einlassrohr 206 in die sekundäre Rußsensoranordnung 200 umgeleitet. Das Einlassrohr führt zu einem Auslassumgehungskanal 214 außerhalb des Abgasrohrs 204. Der Umgehungskanal 214 endet in einem Auslassrohr 236 außerhalb des Abgasrohrs 204. Das Auslassrohr 236 leitet die Abgasströmung stromabwärts des Einlassrohrs 206 zurück zum Abgasrohr 204.
• 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 zusammengeballten 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. Ein Durchmesser der Perforationen in der Einlassrohr-Seitenwand kann eingestellt werden, um es zu ermöglichen, dass die zusammengeballten 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 des Auslassumgehungskanals 214 und des Metallfilters 224 verringert und dadurch die Genauigkeit der sekundären Rußsensoranordnung 200 verbessert.
• Der Abschnitt des Abgasrohrs 204 zwischen dem Einlassrohr 206 und dem Auslassrohr 236 kann mit einem ersten Venturi-Rohr ausgestattet sein oder als ein erstes Venturi-Rohr 212 konfiguriert sein (wie gezeigt ist). Ein erster Drucksensor 286 kann zwischen den Antriebseinlass und den Hals des ersten Venturi-Rohrs 212 zum Schätzen einer Durchflussmenge des Abgases durch das erste Venturi-Rohr 212 gekoppelt sein. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Strömungssensor an das erste Venturi-Rohr zum Schätzen einer Abgasdurchflussmenge durch es hindurch gekoppelt sein. Noch weiter kann die Abgasdurchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und der Geometrie des ersten Venturi-Rohrs gefolgert werden. Der Umgehungskanal 214 kann an einer Position, die vom Einlassrohr 206 und vom Auslassrohr 236 im Wesentlichen äquidistant ist, gleichermaßen mit einem zweiten Venturi-Rohr 216 ausgestattet sein (wie gezeigt ist). Das zweite Venturi-Rohr 216 kann im Vergleich zum ersten Venturi-Rohr 212 eine kleinere Größe aufweisen. Das zweite Venturi-Rohr kann z. B. einen schmaleren Hals und/oder einen schmaleren Durchmesser des Antriebseinlasses und/oder einen schmaleren Durchmesser des Antriebsauslasses als das erste Venturi-Rohr aufweisen. Folglich kann das Abgas durch das erste Venturi-Rohr mit einer höheren Durchflussmenge als durch das zweite Venturi-Rohr strömen.
• Ein Drucksensor 284 kann zwischen den Antriebseinlass und den Hals des ersten Venturi-Rohrs 216 zum Schätzen der Abgasdurchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr 216 gekoppelt sein. In einem Beispiel kann die Abgasströmung durch das erste Venturi-Rohr vorteilhaft durch das Saugen eines Unterdrucks am Hals des Venturi-Rohrs nutzbar gemacht werden, wobei der Unterdruck für die spätere Verwendung (z. B. während der Entleerung) gelagert oder auf einen unterdruckbetätigten Kraftmaschinen-Aktuator, wie z. B. einen Bremskraftverstärker, angewendet wird.
• 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 in den Auslassumgehungskanal 214 strömen. 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 das erste und das zweite Venturi-Rohr 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.
• Die Abgasdurchflussmengen in dem Abgasrohr 204 und dem Auslassumgehungskanal 214 werden basierend auf der Geometrie des Systems und den Druckabfällen durch die jeweiligen Venturi-Rohre berechnet. Die Abgasdurchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr 212 kann über die im Folgenden dargestellte Gleichung 1 berechnet werden. $$Q_o=C\sqrt{\frac{2\mathrm{\Delta }p}{\rho }\ast \frac{D_a}{\sqrt{{\left(\frac{D_a}{D_b}\right)}^2-1}}}$$

  
• In der Gleichung 1 repräsentiert Q₀ eine Durchflussmenge des Abgases durch das Abgasrohr 204. Δp ist die Druckdifferenz zwischen dem Venturi-Rohr 212 und dem Bereich des Abgasrohrs 204 stromaufwärts des Venturi-Rohrs 212, die durch den Drucksensor 286 geschätzt wird. Die Dichte (ρ) wird basierend auf den aktuellen Kraftmaschinenbedingungen (z. B. der Einlasslufttemperatur, der Last, dem Druck usw.) für das durch das Abgasrohr 204 strömende Abgas geschätzt. Eine Dichte (ρ) des Abgases kann basierend auf einer Manipulation des idealen Gasgesetzes berechnet werden. Weiterhin kann gemäß den Begrenzungen des idealen Gasgesetzes die Dichte des Abgases als konstant angenommen werden (z. B. ein inkompressibles Gas). Die berechnete Dichte ist von einem Druck und einer Temperatur des Abgases abhängig, wobei die Dichte zunimmt, wenn der Druck zunimmt, während die Dichte abnimmt, wenn die Temperatur zunimmt. D_a und D_b repräsentieren die Querschnittsflächen des Antriebseinlasses bzw. des Halses des ersten Venturi-Rohrs 212, wie in 2 angegeben ist. Der Drucksensor 286 ist über die Bereiche mit den Querschnitten D_a bzw. D_b gekoppelt. C repräsentiert eine Konstante, die basierend auf der Geometrie des ersten Venturi-Rohrs 212 berechnet wird. Die Konstante C, die von der Geometrie des Venturi-Rohrs abhängig ist, ist für das Venturi-Rohr charakteristisch, wobei dieser Wert für verschiedene Venturi-Rohre variieren kann.
• Das Berechnen der Durchflussmenge Q₁ durch das zweite Venturi-Rohr 216 ist ähnlich, wobei deshalb die Beschreibung des Berechnens der Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr 212 ebenso auf das zweite Venturi-Rohr 216 angewendet werden kann. Für das zweite Venturi-Rohr 216 werden die Querschnittsflächen des Antriebseinlasses und des Halses des ersten Venturi-Rohrs 212 A_a bzw. A_b verwendet. Außerdem wird die Druckdifferenz (Δp) zwischen dem Antriebseinlass und dem Hals des ersten Venturi-Rohrs des Venturi-Rohrs 216, die durch den Drucksensor 286 geschätzt wird, verwendet. Die Konstante C, die für das zweite Venturi-Rohr zu verwenden ist, kann von der für das erste Venturi-Rohr verwendeten Konstanten in Abhängigkeit von ihren Geometrien verschieden sein.
• Um die Durchflussmenge zu berechnen, werden die Druckdifferenz (Δp) und die Luftdichte (ρ) gemessen, während C, D_a (A_a) und D_b (A_b) bekannte Variable sind, die auf den definierten Geometrien basieren. Wie aus der Gleichung 1 ersichtlich ist, ist die Durchflussmenge zu p und/oder ρ proportional. Folglich nimmt die Durchflussmenge durch ein Venturi-Rohr zu, wenn der Druckdifferenz Δp zunimmt, während sie abnimmt, wenn die Dichte ρ zunimmt. Das Verhältnis der Abgasdurchflussmengen durch das erste Venturi-Rohr 212 und das zweite Venturi-Rohr 216 ist durch die im Folgenden dargestellte Gleichung 2 gegeben. $$CI=\frac{Q_0}{Q_1}$$

  
• In der Gleichung 2 repräsentiert CI ein Verhältnis zwischen der Abgasdurchflussmenge Q₀ durch das erste Venturi-Rohr 212 und der Abgasdurchflussmenge Q₁ durch das zweite Venturi-Rohr 216. In Anbetracht der Geometrien des Abgasrohrs 204 und des Auslassumgehungskanals 214 ist Q₁ immer kleiner als Q₀.
• Ein zweiter Metallpartikelfilter (MPF) 224 ist stromabwärts des Venturi-Rohrs 216 über dem Umgehungskanal 214 befestigt. Der Metallfilter ist der Richtung der Abgasströmung in den Umgehungskanal 214 senkrecht zugewandt, so dass das Abgas durch den Metallfilter 224 strömt. In einem Beispiel ist der zweite Filter 224 im Vergleich zu dem ersten Filter 201 kleiner, wobei er sich außerhalb des Abgasrohrs 204 befindet, während der erste Filter 201 innerhalb des Abgasrohrs 204 untergebracht ist. Der zweite Filter 224 ist zwischen einem Antriebsauslass des zweiten Venturi-Rohrs 216 und dem Auslassrohr 236 an den Umgehungskanal 214 gekoppelt. Die Oberfläche des Metallfilters kann flach und/oder scheibenförmig sein, wobei sie Metallfasern umfasst. Der Metallfilter fängt in seinen Poren effektiv Ruß und Partikelstoff auf, wenn das Abgas durch den Umgehungskanal 214 zum Auslassrohr 236 strömt. Der Anteil des Abgases, der durch das Abgasrohr 204 hindurchgeht, ohne in das Einlassrohr 206 einzutreten, geht hindurch, ohne durch irgendeinen Filter zu strömen.
• Der Metallpartikelfilter 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 Metallfilters 224 kann der Schalter 228 an der offenen Position gelassen werden.
• Wenn sich während eines Zeitraums Ruß in dem Metallfilter ansammelt, nimmt die Abgasrückströmung zu, was Q₁ verringert. Folglich nimmt das Abgasströmungsverhältnis zu, wenn Q₁ abnimmt. Das Regenerieren des zweiten Metallfilters basiert auf dem Abgasströmungsverhältnis zwischen der Abgasdurchflussmenge Q₀ durch das erste Venturi-Rohr 212 und der Abgasdurchflussmenge Q₁ durch das zweite Venturi-Rohr 216. Spezifisch kann ein Controller die Regeneration des zweiten Filters beginnen, wenn das Abgasströmungsverhältnis ein höheres Verhältnis als ein Schwellenverhältnis zwischen den beiden Abgasdurchflussmengen angibt, während er die Regeneration des zweiten Filters beenden kann, wenn das Abgasströmungsverhältnis ein niedrigeres Verhältnis als ein Schwellenverhältnis zwischen den beiden Abgasdurchflussmengen angibt. Folglich kann der Kraftmaschinen-Controller in Reaktion auf die Abgasdurchflussmenge Q₀ durch das erste Venturi-Rohr 212 und die Abgasdurchflussmenge Q₁ durch das zweite Venturi-Rohr 216, insbesondere wenn das Abgasströmungsverhältnis einen vorgegebenen ersten (oberen) Schwellenwert erreicht, ein Signal senden, um den Schalter 228 der elektrischen Schaltung 226 zu der geschlossenen Position zu betätigen. Beim Schließen des Schalters 228 ist die elektrische Schaltung vervollständigt, wobei ein Strom durch den Metallfilter 224 fließt, der eine Zunahme der Temperatur verursacht. Die erzeugte Wärme beginnt das Wegbrennen der Rußablagerung und das Regenerieren des Metallfilters 224. Das Abgasströmungsverhältnis CI wird gleichzeitig aus der Abgasdurchflussmenge Q₀ durch das erste Venturi-Rohr 212 und der Abgasdurchflussmenge Q₁ durch das zweite Venturi-Rohr 216 geschätzt. Wenn die Rußablagerung abnimmt, beginnt das Abgasströmungsverhältnis CI abzunehmen. Wenn das Abgasströmungsverhältnis einen vorgegebenen zweiten (unteren) Schwellenwert erreicht, kann gefolgert werden, dass der Metallfilter 224 ausreichend regeneriert worden 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 weitere Filterregeneration stoppt.
• Wenn der DPF als solcher 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 in wenigstens einem Beispiel derartige Elemente 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 in wenigstens einem Beispiel mit nur einem Zwischenraum und keinen anderen Komponenten dazwischen voneinander entfernt positioniert sind, als solche bezeichnet werden.
• 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Diagnostizieren der Verschlechterung eines Abgaspartikelfilters in einem Auslasskanal einer Kraftmaschine. 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 bestimmt die Routine die Abgasdurchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr in dem Abgasrohr. Die Durchflussmenge wird basierend auf der Geometrie des Systems und dem Druckabfall durch das Venturi-Rohr des Abgasrohrs geschätzt. Die Abgasdurchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr kann unter Verwendung der Gleichung 1 berechnet werden, wobei der Druckabfall unter Verwendung eines Drucksensors (wie z. B. des Drucksensors 286 in 2), der über den Antriebseinlass und den Hals des ersten Venturi-Rohrs gekoppelt ist, gemessen wird.
• Bei 306 bestimmt die Routine die Abgasdurchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr in der Auslassumgehung. Ähnlich zum ersten Venturi-Rohr wird die Durchflussmenge basierend auf der Geometrie des Systems und dem Druckabfall durch das Venturi-Rohr des Auslassumgehungskanals geschätzt. Die Abgasdurchflussmenge durch das Venturi-Rohr des Auslassumgehungskanals kann unter Verwendung der Gleichung 1 berechnet werden, wobei der Druckabfall unter Verwendung eines Drucksensors (wie z. B. des Drucksensors 284 in 2), der über den Antriebseinlass und den Hals des zweiten Venturi-Rohrs gekoppelt ist, gemessen wird.
• Bei 308 enthält die Routine das Bestimmen eines Verhältnisses (CI) der Abgasdurchflussmengen zwischen den Venturi-Rohren des Abgasrohrs und des Auslassumgehungskanals. Das Verhältnis (CI) kann unter Verwendung der Gleichung 2 geschätzt werden. Das erste Venturi-Rohr ist größer als das zweite Venturi-Rohr, wobei das Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr auf einem ersten Druck an einem Antriebseinlass des ersten Venturi-Rohrs bezüglich eines zweiten Drucks an dem Antriebseinlass des zweiten Venturi-Rohrs basiert. Wenn sich der Ruß als solcher auf dem Metallfilter ablagert, der sich in dem Auslassumgehungskanal stromabwärts des zweiten Venturi-Rohrs befindet, kann die Abgasrückströmung zunehmen, wobei ein Abgasströmungsverhältnis (CI) zwischen den beiden Venturi-Rohren proportional zunehmen kann.
• Bei 310 enthält die Routine das Bestimmen, ob das Abgasströmungsverhältnis (CI) größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Hier ist der Schwellenwert ein erster oberer Schwellenwert, über dem der Metallfilter in dem Auslassumgehungskanal 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 das CI niedriger als der obere Schwellenwert ist, geht die Routine zu 312 weiter, um den Schalter der elektrischen Schaltung an der offenen Position aufrechtzuerhalten. Zusätzlich setzt der Controller das Überwachen des Abgasverhältnisses zwischen den beiden Venturi-Rohren 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 das Abgasströmungsverhältnis (CI) zwischen den beiden Venturi-Rohren höher als der obere Schwellenwert ist, geht die Routine zu 314 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 die Regeneration des zweiten Filters in Reaktion auf ein Verhältnis der Abgasdurchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr bezüglich des zweiten Venturi-Rohrs, das höher als ein oberer Schwellenwert ist, ausgeführt. 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 das Abgasströmungsverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Venturi-Rohr niedriger als ein unterer Schwellenwert ist. Der untere Schwellenwert kann eine Funktion des oberen Schwellenwerts sein und kann einen Zustand widerspiegeln, in dem 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 das Abgasströmungsverhältnis zwischen den Venturi-Rohren (CI) proportional mit der Verringerung der Rußladung ab.
• Bei 316 enthält die Routine das Bestimmen, ob das Abgasströmungsverhältnis (basierend auf der Ausgabe der Drucksensoren) 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 das Abgasströmungsverhältnis höher als der zweite Schwellenwert des Abgasströmungsverhältnisses ist, geht die Routine zu 318, wo der Controller mit dem Regenerationsprozess fortfährt, indem der Schalter und folglich die Schaltung geschlossen aufrechterhalten werden.
• Beim Bestätigen, dass das Abgasströmungsverhältnis niedriger als der zweite Schwellenwert ist, kann bei 320 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 enthält das Regenerieren des zweiten Filters das Schließen eines Schalters der elektrischen Schaltung und das Fließen von Elektrizität durch den zweiten Filter, bis das Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr niedriger als ein unterer Schwellenwert ist.
• Bei 322 enthält die Routine das Bestimmen eines 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 320 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 324 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 wird, um das durchschnittliche Zeitintervall zu bestimmen, kann variiert werden.
• Bei 326 enthält die Routine das Vergleichen des (bei 322 bestimmten) aktuellen Zeitintervalls mit einem Schwellenzeitintervall, wobei der Schwellenwert das Zeitintervall für den vorhergehenden Zyklus (oder das wiedergewonnene durchschnittliche Zeitintervall) enthält, das bei 324 bestimmt wird. Das Intervall wird vom Beginn des ersten Regenerationsereignisses des zweiten Filters bis zum Beginn eines zweiten, unmittelbar folgenden Regenerationsereignisses des zweiten Filters gemessen. Während des Standardbetriebs der Kraftmaschine und wenn der DPF ohne Verschlechterung arbeitet, kann die nach jedem Regenerationszyklus auf dem Metallfilter abgelagerte 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 vergrößerte Rußladung kann sich teilweise auf dem Metallfilter ansammeln, wobei im Ergebnis der Metallfilter häufiger regeneriert (gereinigt) werden muss.
• Bei 328 bestimmt die Routine, ob das aktuelle Zeitintervall kleiner als der Schwellenwert ist. Falls das Zeitintervall nicht kleiner als der Schwellenwert ist, kann bei 330 bestimmt werden, dass der DPF nicht verschlechtert ist. Bei 332 kann in Reaktion auf das Zeitintervall, das größer als ein Schwellenzeitintervall ist, die Regeneration des Partikelfilters in der Auslassleitung der Kraftmaschine über eine Funkenspätverstellung und/oder ein Verringern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen werden, wenn die Partikelfilter-Regenerationsbedingungen erfüllt sind.
• Falls das Zeitintervall kleiner als der Schwellenwert ist, geht die Routine zu 334 weiter, um eine Verschlechterung des DPF anzugeben. Es kann z. B. angegeben werden, dass es eine Undichtigkeit, ein Loch, einen Riss oder eine andere Beschädigung 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 zweiten Filters, der sich stromabwärts des DPF befindet, das niedriger als eine Schwellendauer ist, angegeben.
• Bei 336 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 Kraftmaschinendrehzahl oder -last (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, der in einer Auslassleitung der Kraftmaschine stromaufwärts eines ersten Venturi-Rohrs positioniert ist, eingestellt werden, wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration eines Metallfilters, der stromabwärts eines zweiten Venturi-Rohrs in einer Auslassumgehung positioniert ist, bestimmt wird, wobei die Auslassumgehung über das erste Venturi-Rohr und außerhalb des Auslasskanals angekoppelt ist. Die erste und die zweite Regeneration basieren auf einem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr.
• 4 zeigt einen beispielhaften Betriebsablauf 400, der eine Kraftmaschine, die mit einer sekundären Rußensoranordnung (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 dem Abgasströmungsverhältnis zwischen zwei Venturi-Rohren der Anordnung und das Angeben der Verschlechterung eines stromaufwärts gelegenen Partikelstofffilters 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 Abgasströmungsverhältnisses (CI) zwischen dem ersten und dem zweiten Venturi-Rohr, das unter Verwendung der Messwerte von den Drucksensoren, die zwischen den Antriebseinlass und den Hals der jeweiligen Venturi-Rohre gekoppelt sind, berechnet wird. Der hohe und der tiefe Schwellenwert des Abgasströmungsverhältnisses zwischen den Venturi-Rohren ist durch die gestrichelte Linien 410 bzw. 412 gezeigt. Die dritte graphische Darstellung (die Linie 414) zeigt die Position eines elektrischen Schalters einer an den Metallfilter gekoppelten Schaltung. 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.
• Vor dem Zeitpunkt t1 nimmt eine Rußladung auf dem Metallfilter in der stromabwärts gelegenen Rußsensoranordnung allmählich zu (die Linie 402), wenn ein Anteil des Abgases von einem Ort stromabwärts eines DPF in den Auslassumgehungskanal umgeleitet wird. Wenn die Rußladung auf dem Metallfilter zunimmt, nimmt die Abgasströmung durch das zweite Venturi-Rohr in der Umgehung stromaufwärts des Metallfilters bezüglich der Abgasströmung durch das erste Venturi-Rohr im Auslasskanal ab. Wenn die Rußladung des Metallfilters zunimmt, wird folglich ein entsprechender Anstieg des Abgasströmungsverhältnisses zwischen den beiden Venturi-Rohren (die Linie 408) beobachtet. Das heißt, der Anstieg des Abgasströmungsverhältnisses ist zur Zunahme der Rußladung auf dem Metallfilter proportional. Vor t1 befindet sich die Rußladung als solche unter der Grenze 404, während sich das Abgasströmungsverhältnis unter dem oberen Schwellenwert 410 befindet. Während dieses Zeitraums wird ein Schalter der elektrischen Schaltung der Rußanordnung offengehalten, wobei der Metallfilter nicht regeneriert wird. Wenn sich der Schalter in dem offenen Zustand befindet, ist die Schaltung offen und gibt es keinen Stromfluss durch sie. Wenn sich im Vergleich der Schalter in dem geschlossenen Zustand befindet, ist die an den Metallfilter gekoppelte elektrische Schaltung vollständig, wobei ein Strom durch sie fließt. Zu t1 wird in Reaktion auf das Abgasströmungsverhältnis, das den oberen Schwellenwert 410 erreicht, der Schalter geschlossen, wobei ein elektrischer Strom das Fließen 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 des Abgasströmungsverhältnisses, aus der gefolgert werden kann, dass die MPF-Ladung abnimmt. Zu t2 kann in Reaktion darauf, dass das Abgasströmungsverhältnis den unteren Schwellenwert 412 erreicht, gefolgert werden, dass die Rußladung des Metallfilters ausreichend verringert worden ist, wobei die Regeneration des Filters durch das Betätigen des Schalters der elektrischen Schaltung zu der offenen Position beendet wird. In dieser Weise basiert die Regeneration des zweiten Filters auf dem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr, wobei sie das Beginnen der Regeneration des zweiten Filters, wenn das Verhältnis höher als ein oberer Schwellenwert ist, und das Beenden der Regeneration des zweiten Filters, wenn das Verhältnis niedriger als ein unterer Schwellenwert ist, enthält.
• Nach t2 und vor t3 nimmt das Abgasströmungsverhältnis zu, was eine Zunahme der Rußladung des Metallfilters 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 das Abgasströmungsverhältnis, das 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 wird der Zeitgeber gestoppt und zeichnet der Controller das zwischen dem Beginn der aktuellen MF-Regeneration (zu t3) und dem Beginn der vorhergehenden MF-Regeneration (zu t1) vergangene Zeitintervall auf. Das Zeitintervall t1-t3 ist durch I1 bezeichnet.
• Wenn das Zeitintervall I1 kleiner als ein Schwellenzeitintervall ist, dann kann der DPF verschlechtert sein. Insbesondere kann bestimmt werden, dass Ruß von dem DPF auf den Metallfilter austritt, was es erfordert, dass der Metallfilter häufiger regeneriert wird. Das Schwellenzeitintervall 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. Das Schwellenzeitintervall kann z. B. auf einem zwischen dem Abschluss eines Regenerationsereignisses, das einer ersten Regeneration (wie z. B. der ersten Regeneration zu t1) unmittelbar vorangeht, und dem Abschluss der ersten Regeneration vergangenen Zeitraum basieren, wobei das Zeitintervall zwischen der ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration (wie z. B. der zweiten Regeneration zu t3) des Metallfilters einen Zeitraum enthält, der zwischen dem Abschluss der ersten Regeneration und dem Abschluss der zweiten Regeneration vergangen ist. 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 des Abgasströmungsverhältnisses, 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 Wert des Abgasströmungsverhältnisses 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 das Abgasströmungsverhältnis zu, bis es 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 Metallfilterregeneration (zu t5) und dem der vorhergehenden MPF-Regeneration (zu t3) auf. Das Zeitintervall t3-t5 ist durch I2 bezeichnet. Das Zeitintervall I2 wird mit I1 und/oder einem Schwellenwert verglichen. Wenn dieses Zeitintervall kleiner als das Schwellenzeitintervall ist, dann kann 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 Wert des Abgasströmungsverhältnisses 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 das Abgasströmungsverhältnis zwischen t6 und t7 in Reaktion auf die Rußansammlung auf dem MPF zunimmt. Zu t7 erreicht das Abgasströmungsverhältnis 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 die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine in Reaktion auf die Verschlechterung des DPF zu verringern oder zu begrenzen. In Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung kann z. B. die Regeneration des DPF gesperrt werden und können die Kraftmaschinenoperationen durch Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung und/oder Anreichern des Abgases eingestellt 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 des Abgasströmungsverhältnisses, die ein Abbrennen des auf dem Metallfilter abgelagerten Rußes angibt. In dieser Stufe ist jedoch der DPF weiterhin verschlechtert, wobei die DPF-Regeneration weiterhin unterbrochen ist. Zu t8 ist die Metallfilterregeneration abgeschlossen, da das Abgasströmungsverhältnis den unteren Schwellenwert 412 erreicht. Nach t8 wird weiterhin Ruß auf dem MPF abgeschieden, wobei jedoch der Rußpegel aufgrund der durch den Controller in der Kraftmaschine ausgeführten Einstellungen, um die gesamte Abgasrußausgabe zu verringern, relativ niedrig bleiben kann. In dieser Weise wird die DPF-Verschlechterung basierend auf dem Regenerationszeitraum eines stromabwärts des DPF angekoppelten Metallfilters diagnostiziert.
• Ein beispielhaftes Verfahren zur DPF-Undichtigkeitsdetektion umfasst das Strömen von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters sowohl in ein erstes Venturi-Rohr, das innerhalb eines Abgasrohrs angekoppelt ist, als auch in ein zweites Venturi-Rohr, das in einen Kanal außerhalb des Abgasrohrs gekoppelt ist, wobei der Kanal einen zweiten Filter, der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist, enthält; und Angeben der Verschlechterung des ersten Filters basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters. Das vorhergehende Beispiel umfasst ferner in Reaktion auf die Angabe das Begrenzen der Kraftmaschinendrehzahl oder -last. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird das Intervall zusätzlich oder optional vom Beginn eines ersten Regenerationsereignisses des zweiten Filters bis zum Beginn eines zweiten, unmittelbar folgenden Regenerationsereignisses des zweiten Filters gemessen. Irgendeines oder alle der vorhergehenden Beispiele umfassen zusätzlich oder optional das Regenerieren des zweiten Filters in Reaktion auf ein Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr, das höher als ein oberer Schwellenwert ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist das erste Venturi-Rohr zusätzlich oder optional größer als das zweite Venturi-Rohr, wobei das Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr auf einem ersten Druck an einem Antriebseinlass des ersten Venturi-Rohrs bezüglich eines zweiten Drucks an dem Antriebseinlass des zweiten Venturi-Rohrs basiert. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird der erste Druck zusätzlich oder optional durch einen ersten Drucksensor geschätzt, der an den Antriebseinlass des ersten Venturi-Rohrs gekoppelt ist, und wird der zweite Druck durch einen zweiten Drucksensor, der an den Antriebseinlass des zweiten Venturi-Rohrs gekoppelt ist, geschätzt. 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 Fließen von Elektrizität durch den zweiten Filter, bis das Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr kleiner als ein unterer Schwellenwert ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der erste Filter zusätzlich oder optional ein größerer Diesel- oder Benzinpartikelstofffilter, der eine höhere Rußkapazität aufweist, und ist der zweite Filter ein kleinerer Metallfilter, der eine geringere Rußkapazität aufweist, wobei das Angeben das Angeben, dass der erste Filter undicht ist, durch das Setzen eines Diagnosecodes enthält. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der zweite Filter zusätzlich oder optional stromabwärts des zweiten Venturi-Rohrs angekoppelt und enthält das Strömen des Abgases in das zweite Venturi-Rohr das Strömen von Abgas von dem Abgasrohr in ein Einlassrohr und von dem Einlassrohr in den Kanal, wobei das Einlassrohr an einem Ort außerhalb des Abgasrohrs mit dem Kanal konvergiert, und von dem Kanal über ein Auslassrohr in das Abgasrohr, wobei der Kanal an einem Ort stromabwärts des zweiten Filters und außerhalb des Abgasrohrs in das Auslassrohr konvergiert. 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 das erste und das zweite Venturi-Rohr im Wesentlichen senkrecht.
• In einem weiteren Beispiel umfasst ein Kraftmaschinen-Auslasssystem Folgendes: ein Abgasrohr, dass ein erstes Venturi-Rohr enthält, das stromabwärts eines ersten Partikelfilters angekoppelt ist; ein Rußdetektionssystem, das ein Einlassrohr und ein Auslassrohr, das an das Abgasrohr gekoppelt ist, stromabwärts des ersten Partikelfilters enthält, wobei das Einlassrohr außerhalb des Abgasrohrs in ein zweites Venturi-Rohr übergeht und das Auslassrohr außerhalb des Abgasrohrs aus dem zweiten Venturi-Rohr hervorgeht; einen zweiten Partikelfilter, der zwischen einen Antriebsauslass des zweiten Venturi-Rohrs und das Auslassrohr gekoppelt ist, wobei der zweite Partikelfilter über einen Schalter an eine Elektrizitätsquelle gekoppelt ist; einen oder mehrere Sensoren zum Schätzen einer Durchflussmenge sowohl durch das erste als auch durch das zweite Venturi-Rohr; und einen Controller. Der Controller kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Strömen eines ersten Anteils des Abgases von einem Ort stromabwärts des ersten Filters durch das erste Venturi-Rohr; Strömen eines verbleibenden Anteils des Abgases durch das zweite Venturi-Rohr; Regenerieren des zweiten Filters basierend auf einem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters vergangenen Zeitraum. In dem vorhergehenden beispielhaften System umfasst das Einlassrohr zusätzlich oder optional mehrere Perforationen auf einer Seite des Einlassrohrs innerhalb des Abgasrohrs und unmittelbar an dem 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 zu dem ersten Filter auftreffen, wobei die zusammengeballten Partikel von dem Einlassrohr über eine Perforation an einer Unterseite des Einlassrohrs zum Abgasrohr freigesetzt werden. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthalten der eine oder die mehreren Sensoren zusätzlich oder optional einen ersten Drucksensor, der zwischen einen Antriebseinlass und einen Hals des ersten Venturi-Rohrs gekoppelt ist, zum Schätzen der Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr und einen zweiten Drucksensor, der zwischen den Antriebseinlass und den Hals des zweiten Venturi-Rohrs gekoppelt ist, zum Schätzen der Durchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist das erste Venturi-Rohr zusätzlich oder optional ein größeres Venturi-Rohr mit einer höheren Durchflussmenge und ist das zweite Venturi-Rohr ein kleineres Venturi-Rohr mit einer geringeren Durchflussmenge. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthält das Regenerieren des zweiten Filters basierend auf dem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr zusätzlich oder optional das Beginnen der Regeneration des zweiten Filters, wenn das Verhältnis höher als ein oberer Schwellenwert ist, und das Beenden der Regeneration des zweiten Filters, wenn das Verhältnis niedriger als ein unterer Schwellenwert ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthält das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf dem 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 Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung oder Anreichern des Abgases, und das Angeben der Verschlechterung des ersten Filters, wenn der vergangene Zeitraum kleiner 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 der Verschlechterung eines Partikelfilters, der in einer Auslassleitung der Kraftmaschine stromaufwärts eines ersten Venturi-Rohrs positioniert ist, wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration eines Metallfilters, der stromabwärts eines zweiten Venturi-Rohrs in einer Auslassumgehung positioniert ist, bestimmt wird, wobei die Auslassumgehung über das erste Venturi-Rohr und außerhalb des Auslasskanals angekoppelt ist, wobei die erste und die zweite Regeneration auf einem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr basieren. Das vorhergehende Beispiel enthält zusätzlich oder optional ferner Folgendes: während einer ersten Bedingung in Reaktion auf das Zeitintervall, das größer als ein Schwellenzeitintervall 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 Schwellenzeitintervall ist, Angeben der Verschlechterung des Partikelfilters einer Bedienungsperson und Einstellen eines Kraftmaschinen-Aktuators, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu verringern. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele kann das Schwellenzeitintervall zusätzlich oder optional auf einem zwischen dem Abschluss eines Regenerationsereignisses, das der ersten Regeneration unmittelbar vorangeht, und dem Abschluss der ersten Regeneration vergangenen Zeitraum basieren, wobei das Zeitintervall zwischen der ersten Regeneration und der zweiten Regeneration eines Metallfilters einen Zeitraum enthält, der zwischen dem Abschluss der ersten Regeneration und dem Abschluss der zweiten Regeneration vergangen ist. In irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele enthalten die erste und die zweite Regeneration basierend auf dem Verhältnis zusätzlich oder optional das Regenerieren des zweiten Filters, wenn das Verhältnis der Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr bezüglich der Durchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr höher als ein oberer Schwellenwert ist, wobei die Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr auf einem geschätzten Druck stromaufwärts eines Halses des ersten Venturi-Rohrs basiert und die Durchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr auf einem geschätzten Druck stromaufwärts des Halses des zweiten Venturi-Rohrs basiert, und das Aufrechterhalten des Regenerierens, bis das Verhältnis niedriger als ein unterer Schwellenwert ist.
• 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. Durch das Strömen von Abgas sowohl durch ein Venturi-Rohr in dem primären Abgasrohr als auch durch ein Venturi-Rohr in einer Auslassumgehung mit dem Metallfilter können die Durchflussmengen durch die Venturi-Rohre vorteilhaft wirksam eingesetzt werden, um einen stromaufwärts gelegenen Partikelfilter zu diagnostizieren. Durch das Stützen auf ein Abgasströmungsverhältnis zwischen den beiden Venturi-Rohren, um die Beladung des Metallfilters zu schätzen, wird der Bedarf an mehreren Druck- oder Strömungssensoren verringert, ohne die Genauigkeit der Rußdiagnostik zu verringern. Durch das Auffangen zusammengeballter Partikel und Wassertröpfchen in einem Einlassrohr der Rußsensoranordnung und das Umleiten dieser zu dem Auspuffendrohr wird die Verfälschung der Sensorergebnisse aufgrund des Auftreffens der Aggregate und der Wassertröpfchen verringert. Indem der Rußsensor 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.

Claims (20)

1. Verfahren, das Folgendes umfasst: Strömen von Abgas von einem Ort stromabwärts eines ersten Filters (72) sowohl in ein erstes Venturi-Rohr (77), das innerhalb eines Abgasrohrs (48) angekoppelt ist, als auch in ein zweites Venturi-Rohr (79), das in einen Kanal (78) außerhalb des Abgasrohrs (48) gekoppelt ist, wobei der Kanal (78) einen zweiten Filter (82), der an eine elektrische Schaltung gekoppelt ist, enthält; und Angeben der Verschlechterung des ersten Filters (72) basierend auf einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters (82).
2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: in Reaktion auf die Angabe Begrenzen der Kraftmaschinendrehzahl oder -last.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Angeben das Angeben der Verschlechterung in Reaktion auf das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters (82), das kleiner als eine Schwellendauer ist, enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Intervall vom Beginn eines ersten Regenerationsereignisses des zweiten Filters (82) bis zum Beginn eines zweiten, unmittelbar folgenden Regenerationsereignisses des zweiten Filters (82) gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner Folgendes umfasst: Regenerieren des zweiten Filters (82) in Reaktion auf ein Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (77, 79), das höher als ein oberer Schwellenwert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das erste Venturi-Rohr (77) größer als das zweite Venturi-Rohr (79) ist, und wobei das Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (77, 79) auf einem ersten Druck an einem Antriebseinlass des ersten Venturi-Rohrs (77) bezüglich eines zweiten Drucks an dem Antriebseinlass des zweiten Venturi-Rohrs (79) basiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Druck durch einen ersten Drucksensor (86) geschätzt wird, der an den Antriebseinlass des ersten Venturi-Rohrs (77) gekoppelt ist, und wobei der zweite Druck durch einen zweiten Drucksensor (84), der an den Antriebseinlass des zweiten Venturi-Rohrs (79) gekoppelt ist, geschätzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Regenerieren des zweiten Filters (82) das Schließen eines Schalters der elektrischen Schaltung und das Fließen von Elektrizität durch den zweiten Filter (82), bis das Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (77, 79) kleiner als ein unterer Schwellenwert ist, enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Filter (72) ein größerer Diesel- oder Benzinpartikelstofffilter, der eine höhere Rußkapazität aufweist, ist und wobei der zweite Filter (82) ein kleinerer Metallfilter, der eine geringere Rußkapazität aufweist, ist und wobei das Angeben das Angeben, dass der erste Filter (72) undicht ist, durch das Setzen eines Diagnosecodes enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Filter (82) stromabwärts des zweiten Venturi-Rohrs (79) angekoppelt ist und wobei das Strömen des Abgases in das zweite Venturi-Rohr (79) Folgendes enthält: Strömen von Abgas von dem Abgasrohr (48) in ein Einlassrohr (76) und von dem Einlassrohr (76) in den Kanal (78), wobei das Einlassrohr (76) an einem Ort außerhalb des Abgasrohrs (48) mit dem Kanal (78) konvergiert, und von dem Kanal (78) über ein Auslassrohr (80) in das Abgasrohr (48), wobei der Kanal (78) an einem Ort stromabwärts des zweiten Filters (82) und außerhalb des Abgasrohrs (48) in das Auslassrohr (80) konvergiert.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Richtung des Strömens des Abgases durch das Einlassrohr (76) und das Auslassrohr (80) zu einer Richtung der Abgasströmung sowohl durch das Abgasrohr (48) als auch durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (77, 79) im Wesentlichen senkrecht ist.
12. Kraftmaschinen-Auslasssystem, das Folgendes umfasst: ein Abgasrohr (204), das ein erstes Venturi-Rohr (212) enthält, das stromabwärts eines ersten Partikelfilters (201) angekoppelt ist; ein Rußdetektionssystem, das ein Einlassrohr (206) und ein Auslassrohr (236), das an das Abgasrohr (204) gekoppelt ist, stromabwärts des ersten Partikelfilters (201) enthält, wobei das Einlassrohr (206) außerhalb des Abgasrohrs (204) in ein zweites Venturi-Rohr (216) übergeht und das Auslassrohr (236) außerhalb des Abgasrohrs (204) aus dem zweiten Venturi-Rohr (216) hervorgeht; einen zweiten Partikelfilter (224), der zwischen einen Antriebsauslass des zweiten Venturi-Rohrs (216) und das Auslassrohr (236) gekoppelt ist, wobei der zweite Partikelfilter (224) über einen Schalter (228) an eine Elektrizitätsquelle (225) gekoppelt ist; einen oder mehrere Sensoren (284, 286) zum Schätzen einer Durchflussmenge sowohl durch das erste als auch durch das zweite Venturi-Rohr (212, 216); und einen Controller (12) mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher (106, 108, 110) gespeichert sind, zum: Strömen eines ersten Anteils des Abgases von einem Ort stromabwärts des ersten Filters (201) durch das erste Venturi-Rohr (212); Strömen eines verbleibenden Anteils des Abgases durch das zweite Venturi-Rohr (216); Regenerieren des zweiten Filters (224) basierend auf einem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (212, 216); und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters (224) vergangenen Zeitraum.
13. System nach Anspruch 12, wobei das Einlassrohr (206) mehrere Perforationen (208, 210) auf einer Seite des Einlassrohrs (206) innerhalb des Abgasrohrs (204) und unmittelbar an dem ersten Filter (201) umfasst, wobei ein Durchmesser der Perforationen (208, 210) eingestellt ist, um es zu ermöglichen, dass zusammengeballte Partikel auf eine Seite des Einlassrohrs (206) innerhalb des Abgasrohrs (204) und distal zu dem ersten Filter (201) auftreffen, wobei die zusammengeballten Partikel von dem Einlassrohr (206) über eine Perforation (210) an einer Unterseite des Einlassrohrs (206) zum Abgasrohr (204) freigesetzt werden.
14. System nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Sensoren (284, 286) einen ersten Drucksensor (286), der zwischen einen Antriebseinlass und einen Hals des ersten Venturi-Rohrs (212) gekoppelt ist, zum Schätzen der Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr (212) und einen zweiten Drucksensor (284), der zwischen den Antriebseinlass und den Hals des zweiten Venturi-Rohrs (216) gekoppelt ist, zum Schätzen der Durchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr (216) enthalten.
15. System nach Anspruch 14, wobei das erste Venturi-Rohr (212) ein größeres Venturi-Rohr mit einer höheren Durchflussmenge ist und das zweite Venturi-Rohr (216) ein kleineres Venturi-Rohr mit einer geringeren Durchflussmenge ist.
16. System nach Anspruch 12, wobei das Regenerieren des zweiten Filters (224) basierend auf dem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (212, 216) das Beginnen der Regeneration des zweiten Filters (224), wenn das Verhältnis höher als ein oberer Schwellenwert ist, und das Beenden der Regeneration des zweiten Filters (224), wenn das Verhältnis niedriger als ein unterer Schwellenwert ist, enthält.
17. System nach Anspruch 16, wobei das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem zwischen den aufeinanderfolgenden Regenerationen des zweiten Filters (224) vergangenen Zeitraum das Regenerieren des ersten Filters (201), wenn der vergangene Zeitraum höher als ein Schwellenintervall ist, durch Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung oder Anreichern des Abgases, und das Angeben der Verschlechterung des ersten Filters (201), wenn der vergangene Zeitraum kleiner als das Schwellenintervall ist, enthält, wobei die Regeneration des ersten Filters (201) in Reaktion auf die Angabe der Verschlechterung unterbrochen wird.
18. Verfahren, das Folgendes umfasst: Strömen von Abgas von einem Ort stromabwärts eines Partikelfilters (72), der in einem Auslasskanal (48) einer Kraftmaschine (10) positioniert ist, sowohl in ein erstes Venturi-Rohr (77), das innerhalb des Auslasskanals (48) angekoppelt ist, als auch in einen Metallfilter (82), der stromabwärts eines zweiten Venturi-Rohrs (79) in einer Auslassumgehung (78) positioniert ist, wobei die Auslassumgehung (78) über das erste Venturi-Rohr (77) und außerhalb des Auslasskanals (48) angekoppelt ist, Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf der Verschlechterung des Partikelfilters (72), wobei die Verschlechterung basierend auf einem Zeitintervall zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration des Metallfilters (82) bestimmt wird, wobei die erste und die zweite Regeneration auf einem Verhältnis der Durchflussmengen durch das erste und das zweite Venturi-Rohr (77, 79) basieren.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einstellen Folgendes enthält: während einer ersten Bedingung in Reaktion auf das Zeitintervall, das größer als ein Schwellenzeitintervall ist, Regenerieren des Partikelfilters (72) in dem Auslasskanal (48) der Kraftmaschine (10), 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 Schwellenzeitintervall ist, Angeben der Verschlechterung des Partikelfilters (72) einer Bedienungsperson und Einstellen eines Kraftmaschinen-Aktuators, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine (10) zu verringern; wobei das Schwellenzeitintervall auf einem zwischen dem Abschluss eines Regenerationsereignisses, das der ersten Regeneration unmittelbar vorangeht, und dem Abschluss der ersten Regeneration vergangenen Zeitraum basiert, und wobei das Zeitintervall zwischen der ersten Regeneration und der zweiten Regeneration eines Metallfilters (82) einen Zeitraum enthält, der zwischen dem Abschluss der ersten Regeneration und dem Abschluss der zweiten Regeneration vergangen ist.
20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste und die zweite Regeneration basierend auf dem Verhältnis das Regenerieren des zweiten Filters (82), wenn das Verhältnis der Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr (77) bezüglich der Durchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr (79) höher als ein oberer Schwellenwert ist, wobei die Durchflussmenge durch das erste Venturi-Rohr (77) auf einem geschätzten Druck stromaufwärts eines Halses des ersten Venturi-Rohrs (77) basiert und die Durchflussmenge durch das zweite Venturi-Rohr (79) auf einem geschätzten Druck stromaufwärts des Halses des zweiten Venturi-Rohrs (79) basiert, und das Aufrechterhalten des Regenerierens, bis das Verhältnis niedriger als ein unterer Schwellenwert ist, enthalten.

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