DE102017108808A1

DE102017108808A1 - Systeme und verfahren für einen russsensor

Info

Publication number: DE102017108808A1
Application number: DE102017108808.3A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-11-02
Also published as: RU2017111076A; CN107339139A; US20170314447A1; RU2705714C2; US10208642B2; RU2017111076A3; CN107339139B

Abstract

Verfahren und Systeme für einen Rußsensor werden bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Ableiten von Abgas aus einer Hauptauslassleitung in eine zweite Auslassleitung einen Rußsensor mit einer drehbaren Komponente, die dazu auslegbar ist, Ruß aufzunehmen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf einen Sensor zum Detektieren einer Bedingung eines Partikelfilters (PF).
Hintergrund/Kurzdarstellung
Partikelfilter werden immer häufiger in Kraftfahrzeugemissionssystemen zum Verringern von Partikelkonzentrationen im Kraftmaschinenabgas verwendet. Wenn sich Ruß bis zu einem Schwellenniveau an dem Partikelfilter ansammelt, kann ein Filterregenerationsprozess verwendet werden, um Ruß unter kontrollierten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu verbrennen. Allerdings können solche Partikelfilter mit der Zeit irreversible Verringerungen der Einschlusseffizienzen erleiden, wenn sich der Filter aufgrund unkontrollierter Temperaturabweichung während des Regenerationsprozesses verschlechtert (beispielsweise durch Risse). Verluste in der Einschlusseffizienz des Partikelfilters können zu erhöhten Partikelemissionen deutlich über der gesetzlichen Grenze führen.
Zunehmend strengere Partikelemissionsstandards und behördlich vorgeschriebene OBD-Anforderungen (On-Board-Diagnose) zum Überwachen der Einschlusseffizienz eines Partikelfilters haben viel Forschung in neue Techniken zum Überwachen der Leistung von Partikelfiltern angeregt. Ein Verfahren umfasst Bestimmen einer Druckdifferenz über einem Partikelfilter. Wenn die Druckdifferenz kleiner als eine Schwellendruckdifferenz ist, ist der Partikelfilter möglicherweise undicht. Allerdings ist dieses Verfahren möglicherweise nicht zum Detektieren einer Verschlechterung des Filters aufgrund von Interferenzeffekten von einer Aschelast auf dem Filter geeignet. Andere Verfahren zum Bestimmen von Partikelfilterundichtigkeit umfassen das Nutzen eines Rußsensors, der sich nachgelagert einem Partikelfilter befindet, zum Überwachen einer Rußlast im Abgasstrom und Signalisieren, wann die Rußlast eine Rußschwelle überschreitet (z. B. kann die Rußschwelle auf einer Schwellenmenge an akzeptabler Rußleckage basierend auf Partikelemissionen basieren). Diese Sensoren nutzen räumlich getrennte Elektroden, die in Reaktion darauf, dass die Rußlast die Rußschwelle überschreitet, elektrisch verbunden werden können.
Die Erfinder haben hier jedoch potenzielle Probleme bei solchen Systemen erkannt. Als ein Beispiel kann der Rußsensor eine niedrige Empfindlichkeit gegen ausgetretenen Ruß haben, weil ein relativ kleiner Teil des Rußes über den Elektroden abgelagert wird. Dies kann an einer Abgasrohrgeometrie und/oder schlechter Mischung von Ruß mit dem Abgas liegen. Ferner können große Dieselpartikel und/oder Wassertröpfchen auf Oberflächen des Rußsensors auftreffen und den Messwert des Rußsensors ändern. Zusätzlich kann der Sensor aufgrund des erratischen Abgasstroms über die Oberfläche der Elektroden eine schlechte Wiederholbarkeit aufweisen. Sensoren können Abgas auch umleiten, was zu einer Änderung der Strömungsrate über der Oberfläche der Elektroden führen kann. Beide Faktoren können dazu führen, dass Teile des Sensors eine größere Menge Ruß erhalten als andere. Ferner können Rußsensoren eine Führungsplatte zum gleichmäßigen Strömen von Abgas über einer Oberfläche der Elektroden umfassen. Allerdings können die Führungsplatten Abmessungsbeschränkungen und erhöhte Herstellungskosten einbringen.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, bei dem Abgas von einem Abgasrohr zu einem parallelen Abgaspfad außerhalb des Abgasrohres abgeleitet wird, wobei der Abgaspfad drehbare Platten, die mit einem Filtermaterial in einem festen Gehäuse gekoppelt sind, umfasst. Das Verfahren umfasst ferner Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb basierend auf einer Drehgeschwindigkeit der Platten. Auf diese Weise kann Kompensation für Partikelfilterbetrieb im Abgasrohr mit oder ohne Elektroden gesteuert werden.
Als ein Beispiel können die Platten in Form und Struktur ähnlich einem Schaufelrad ausgelegt sein, bei dem sich die Platten drehen, wenn Abgas durch das Gehäuse strömt. Das mit den Platten koppelbare Filtermaterial ist dazu ausgelegt, Ruß aus dem Abgas aufzunehmen. Wenn sich der Ruß ansammelt, können sich die Platten bei einer gegebenen Kraftmaschinenlast schneller drehen (z. B. drehen sich Platten mit mehr angesammeltem Ruß während identischer Kraftmaschinenbetriebsbedingungen schneller als Platten mit weniger Ruß), was anzeigen kann, dass der Partikelfilter im Abgasrohr vollständig mit Ruß beladen ist. Diese Anzeige kann eine Regeneration des Partikelfilters signalisieren. Wenn sich die Anzahl der Regenerationen des Partikelfilters erhöht, kann sich der Partikelfilter verschlechtern, was eine Fähigkeit des Partikelfilters, Ruß aufzunehmen, verringern kann. Im Ergebnis kann mehr Ruß durch den Partikelfilter zum Rußsensor strömen, wo die Platten schneller mit Ruß beladen werden können, als wenn der Partikelfilter nicht verschlechtert wäre. Daher kann Verschlechterung des Partikelfilters im Auslasskanal angezeigt werden, sobald sich eine Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Regenerationen der Filterplatten auf eine Zeitspanne verringert, die kleiner als eine Schwellenzeitspanne ist.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Zudem beschränkt sich der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Umsetzungen, welche die oben oder in einem anderen Teil der vorliegenden Offenbarung genannten Nachteile lösen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Kraftmaschine mit einem Zylinder.
2A und 2B zeigen externe und interne Ansichten eines Rußsensors in der sekundären Auslassanordnung.
3A und 3B zeigen Querschnittsansichten von unterschiedlichen Drehpositionen eines Schaufelrads des Rußsensors in der sekundären Auslassanordnung.
4 zeigt eine sekundäre Auslassanordnung, die fluidisch mit einem Abgasrohr der Kraftmaschine gekoppelt ist.
2–4 werden ungefähr maßstabsgerecht gezeigt, obgleich andere Relativabmessungen verwendet werden können.
5 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen von Verschlechterung eines Partikelfilters im Abgasrohr.
6 zeigt einen Betriebsablauf zum Überwachen einer Zeitspanne zwischen Regenerationen eines Partikelfilters in der sekundären Auslassanordnung.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern von Kraftmaschinenbetrieb und/oder Bestimmen von Verschlechterung eines Kraftmaschinenpartikelfilters in einem Abgasrohr. Kraftmaschineneinstellungen und/oder Verschlechterung kann durch Zuführen von Abgas zu einem Rußsensor in einer zweiten Auslassanordnung, die fluidisch mit dem Abgasrohr gekoppelt ist, bestimmt werden. Der Sensor kann in einem Abgasrohr sein und dadurch Abgas von einem oder mehreren Zylindern einer Kraftmaschine aufnehmen. Das Abgas kann Partikel (PM, particulate matter), hier auch als Ruß bezeichnet, umfassen, die durch einen Partikelfilter (PF) aufgenommen werden können, wie in 1 gezeigt. Der PF kann voll beladen werden, wenn sich PM darauf ansammeln, was eine Fähigkeit des PF, Ruß aufzunehmen, verringern kann. Daher kann der PF Leckage aufweisen, sodass ein Teil der nicht aufgenommenen PM in eine Umgebungsatmosphäre strömt. Der Rußsensor kann ein drehbares Schaufelrad, das dazu ausgelegt ist, etwas der ausgetretenen PM aufzunehmen, umfassen, wie in 2A und 2B gezeigt. Seitliche Schnittansichten des Rußsensors sind in 3A und 3B gezeigt. Eine Abgasstromanordnung kann zumindest einen Einlass und einen Auslass, die in das Abgasrohr eingesetzt sind, wie in 4 gezeigt, umfassen. Eine Drehgeschwindigkeit der Platten erhöht sich, wenn die Platten mehr PM aufnehmen. Wenn daher die Drehgeschwindigkeit der Platten eine Schwellengeschwindigkeit überschreitet, kann der Partikelfilter in der Auslassleitung vollständig beladen sein. Ein Verfahren zum Überwachen, wann die Drehgeschwindigkeit der Platten die Schwellengeschwindigkeit überschreitet, wird zusammen mit Einstellungen am Kraftmaschinenbetrieb in 5 gezeigt. Das Verfahren stellt ferner Anweisungen zum Messen einer Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Regenerationen des Partikelfilters in dem Abgasrohr dar. Wenn die Zeitspanne kleiner als eine Schwellenzeitspanne ist, kann das Verfahren eine Verschlechterung des Partikelfilters in dem Abgasrohr kennzeichnen. 6 zeigt einen Kraftmaschinenbetriebsablauf, der das Ändern von Kraftmaschinenparametern im Verlauf der Zeit darstellt.
Die 2–4 zeigen beispielhafte Auslegungen mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn die Elemente als direkt miteinander in Kontakt oder direkt gekoppelt gezeigt sind, dann können diese Elemente zumindest in einem Beispiel als direkt in Kontakt miteinander bzw. direkt gekoppelt bezeichnet sein. Elemente, die als direkt nachgelagert oder direkt vorgelagert zueinander beschrieben sind, können hier so definiert sein, dass es keine Zwischenkomponenten zwischen den beiden in Beziehung gesetzten Elementen gibt. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder angrenzend gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander anliegend bzw. angrenzend sein. Beispielsweise können Komponenten, die in schlüssigem Kontakt miteinander liegen, als in schlüssigem Kontakt miteinander bezeichnet sein. In einem anderen Beispiel können Elemente, die nur in einem Abstand getrennt voneinander ohne dazwischenliegende Komponenten positioniert sind, zumindest in einem Beispiel als solche bezeichnet sein. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten zueinander, oder links/rechts voneinander gezeigt sind, als solche, relativ zueinander, bezeichnet werden. Ferner, wie in den Figuren gezeigt, kann ein oberstes Element oder ein Punkt des Elements als „Oberseite“ der Komponente, und ein unterstes Element oder ein Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente in mindestens einem Beispiel bezeichnet werden. Wie hier verwendet, können oben/unten, obere/untere, über/unter relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und verwendet werden, um Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. Von daher sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen dargestellt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (z. B. als rund, gerade, eben, gekrümmt, gerundet, angefast, gewinkelt oder dergleichen). Ferner können in mindestens einem Beispiel Elemente, die als einander überschneidend dargestellt sind, als sich überschneidende oder einander überschneidende Elemente bezeichnet werden. Darüber hinaus kann in einem Beispiel ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt ist, als solches bezeichnet werden.
Zurückkehrend zu 1 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, das einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine 10 in einem Kraftmaschinensystem 100 zeigt, das in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuerungssystem, das eine Steuerung 12 umfasst, und Eingaben von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Eine Brennkammer 30 der Kraftmaschine 10 beinhaltet einen durch Zylinderwände 32 gebildeten Zylinder mit einem darin positionierten Kolben 36. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Auf- und Abbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um eine Betriebsaufnahme der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Einlassluft über eine Einlassleitung 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann Verbrennungsgase über eine Auslassleitung (z. B. ein Abgasrohr) 48 auslassen. Der Einlasskrümmer 44 und die Auslassleitung 48 können über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 gezielt mit der Brennkammer 30 kommunizieren. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 über Nockenbetätigungssysteme 51 bzw. 53 durch Nockenbetätigung gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und ein oder mehrere Systeme mit Nockenprofilschaltung (CPS – Cam Profile Switching), variabler Nockenwellensteuerung (VCT – Variable Cam Timing), variabler Ventilsteuerung (VVT – Variable Valve Timing) und/oder variabler Ventilhubsteuerung (VVL – Variable Valve Lift) benutzen, die von der Steuerung 12 zum Variieren des Ventilbetriebs betrieben werden können. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Beispielen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, gesteuert wird, umfassen.
Es ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 69 gezeigt, die direkt mit der Brennkammer 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines von der Steuerung 12 empfangenen Signals direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 69 das bereit, was als Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 69 kann z. B. in der Seite der Brennkammer oder im Oberteil der Brennkammer montiert sein. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 69 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler umfasst. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich dazu eine Kraftstoffeinspritzdüse umfassen, die im Einlasskrümmer 44 in einer Auslegung angeordnet ist, die das bereitstellt, was als Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den der Brennkammer 30 vorgelagerten Einlasskanal bekannt ist.
Funken wird der Brennkammer 30 über die Zündkerze 66 bereitgestellt. Das Zündsystem kann ferner eine Zündspule (nicht gezeigt) zum Erhöhen der der Zündkerze 66 zugeführten Spannung umfassen. In anderen Beispielen, wie etwa bei einem Diesel, kann die Zündkerze 66 weggelassen werden.
Die Einlassleitung 42 kann eine Drosselklappe 62 mit einer Drosselscheibe 64 umfassen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselscheibe 64 von der Steuerung 12 mittels eines Signals variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, die in der Drosselklappe 62 enthalten sind, wobei diese Auslegung allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – Electronic Throttle Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die Einlassluft zu variieren, die der Brennkammer 30 neben anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird. Die Position der Drosselscheibe 64 kann der Steuerung 12 über ein Drosselklappenpositionssignal bereitgestellt werden. Die Einlassleitung 42 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Einlasskrümmerdrucksensor 122 zum Erfassen der in die Kraftmaschine 10 eintretenden Luft umfassen.
Gezeigt wird ein Abgassensor 126, der gemäß einer Richtung des Abgasstroms einem Abgasrückführungssystem 140 und einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 nachgelagert und mit der Auslassleitung 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann jeder zur Bereitstellung einer Anzeige des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas geeignete Sensor sein, wie etwa ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal or wide-range Exhaust Gas Oxygen – Universal- oder Breitbandabgassauerstoffsensor), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder ein EGO-, ein HEGO-(Heated EGO-), ein NO_x-, ein HC- oder ein CO-Sensor. In einem Beispiel ist der stromaufwärts gelegene Abgassensor 126 ein UEGO, der dazu ausgelegt ist, eine Ausgabe bereitzustellen, wie etwa ein Spannungssignal, das proportional zu der im Abgas vorhandenen Sauerstoffmenge ist. Die Steuerung 12 wandelt die Sauerstoffsensorausgabe über eine Sauerstoffsensorübertragungsfunktion in ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas um.
Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 140 kann einen gewünschten Anteil von Abgas aus der Auslassleitung 48 über den AGR-Kanal 152 zum Einlasskrümmer 44 leiten. Die dem Einlasskrümmer 44 zugeführte AGR-Menge kann durch die Steuerung 12 über das AGR-Ventil 144 variiert werden. Unter manchen Bedingungen kann das AGR-System 140 dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkammer zu regulieren und so ein Verfahren zum Steuern des Zündzeitpunkts während einiger Verbrennungsmodi bereitstellen.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 70 ist in der Darstellung entlang der Auslassleitung 48 und dem Abgassensor 126 nachgelagert angeordnet. Die Vorrichtung 70 kann ein Drei-Wege-Katalysator (TWC – Three Way Catalyst), eine NO_x-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. In einigen Beispielen kann die Abgasreinigungsvorrichtung 70 während des Betriebs der Kraftmaschine 10 durch Betreiben zumindest eines Zylinders der Kraftmaschine in einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis regelmäßig zurückgestellt werden.
Ein Partikelfilter (PF) 72 ist in der Darstellung entlang der Auslassleitung 48 nachgelagert der Abgasreinigungsvorrichtung 70 angeordnet. Der PF 72 kann ein Dieselpartikelfilter oder ein Benzinpartikelfilter sein. Der PF 72 kann eine Kombination von Keramik- und/oder Silikon- und/oder Metall- und/oder anderen Filtervorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, Ruß und andere Partikel im Abgas aufzunehmen, umfassen. Während des Betriebs der Kraftmaschine 10 kann PF 72 Ruß (z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe) aufnehmen, um Fahrzeugemissionen zu verringern. Der Ruß kann sich auf Oberflächen des PF 72 ansammeln, was zu einem erhöhten Abgasstaudruck führen kann. Der Abgasstaudruck kann durch Verhindern von Abgasstrom durch die Auslassleitung 48 die Kraftmaschine negativ beeinflussen. Sobald der Partikelfilter 72 vollständig mit Ruß beladen ist (z. B. die Rußlast am Partikelfilter eine Rußschwellenlast überschreitet), kann der Staudruck für einen ordnungsgemäßen Kraftmaschinenabgasausstoß zu hoch sein. Ein Zylinderinnendruck kann erhöht werden (z. B. kann Kraftmaschinenarbeit erhöht werden) durch Einstellen einer Kombination von Zündzeitpunkt und/oder Kraftstoffeinspritzdruck und/oder Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw., um den oben beschriebenen Staudruck zu überwinden, der zu einer verringerten Kraftstoffwirtschaftlichkeit führen kann. Um einen höheren Staudruck zu verhindern, kann der PF 72 entweder passiv oder aktiv regeneriert werden.
Eine passive Regeneration kann auftreten, wenn eine Kraftmaschinenlast eine Schwellenlast überschreitet, was eine Abgastemperatur veranlasst anzusteigen. Ruß am PF 72 kann in Reaktion darauf, dass eine Abgastemperatur über eine Schwellentemperatur steigt (z. B. 450° C), ohne dass Einstellungen am Kraftmaschinenbetrieb im Zusammenhang mit dem PF 72 erfolgen, verbrannt werden. Folglich kann eine passive Regeneration ohne Einstellungen am Kraftmaschinenbetrieb auftreten. Umgekehrt tritt eine aktive Regeneration auf, wenn die Steuerung 12 Änderungen am Kraftmaschinenbetrieb signalisiert, um Abgastemperaturen unabhängig von der Kraftmaschinenlast zu erhöhen (z. B. Späteinspritzung, Nacheinspritzung, Drosselung, Zündverstellung nach spät und/oder eine Verringerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses). Aktive Regeneration kann in Reaktion darauf, dass der PF 72 nicht länger vollständig beladen ist, oder in Reaktion auf Erfüllen einer Fahreranforderung (z. B. Pedaldrücken) beendet werden.
Wenn der Ruß während der passiven oder aktiven Regeneration verbrennt, erhöht sich die Partikelfiltertemperatur auf eine hohe Temperatur (z. B. 1400° C). Die Regenerationstemperatur kann schwierig zu steuern sein und letztlich den PF 72 verschlechtern. Verschlechterung kann umfassen, dass der PF 72 eine Undichtigkeit (z. B. einen Riss) und/oder ein Loch entwickelt, was verursachen kann, dass Ruß stromabwärts in die Auslassleitung 48 über den PF 72 hinaus strömt und die Fahrzeugemissionen erhöht.
Weitere Faktoren, die zu einer Qualitätsverschlechterung des Partikelfilters beitragen, sind Fahrzeugvibrationen und Schmierölasche. Fahrzeugvibrationen können aufgrund von Ausdehnung der Komponenten, die darauf zurückzuführen ist, dass der PF 72 extremen Temperaturzyklen (z. B. 1400°C Brenntemperatur zu Umgebungstemperatur beim Ausschalten des Fahrzeugs) ausgesetzt ist, empfindliche Komponenten innerhalb des PF 72 verschlechtern (d. h. verringerte Stabilität). Schmierölasche kann Metalloxide enthalten, die mit dem PF 72 reagieren und Phasen bilden können (z. B. verschlechtern sich Teile des Partikelfilters, während andere Teile funktional bleiben), sodass letztlich mindestens an einem Teil des Partikelfilters eine Verschlechterung auftritt.
Eine sekundäre Strömungsanordnung 80 ist entlang der dem PF 72 nachgelagerten Auslassleitung 48 angeordnet gezeigt. Die sekundäre Strömungsanordnung 80 umfasst einen Einlass 82, der innerhalb der Auslassleitung 48 bei einem dem PF 72 am nächsten gelegenen Ende der sekundären Strömungsanordnung 80 positioniert ist. Die sekundäre Strömungsanordnung 80 umfasst ferner einen Auslass 84, der innerhalb der Auslassleitung 48 an einem vom PF 72 am weitesten entfernten, gegenüberliegenden Ende der sekundären Strömungsanordnung 80 positioniert ist. Der Einlass 82 und der Auslass 84 sind fluidisch mit einem Rußsensor 86, der sich zwischen dem Einlass 82 und dem Auslass 84 befindet, gekoppelt. Der Rußsensor 86 ist dazu ausgelegt, Ruß im Abgas, das von der Auslassleitung 48 zur sekundären Strömungsanordnung 80 umgeleitet wird, zu erfassen. Der Ruß, der durch den Rußsensor 86 erfasst wird, ist in einem Beispiel Ruß, der durch den PF 72 geströmt ist. Daher kann der Rußsensor 86 mehr Ruß erfassen, wenn der PF 72 beeinträchtigt ist (z. B. verschlechtert oder voll mit Ruß beladen). Der Rußsensor 86 kann vollständig mit Ruß beladen werden, wobei dann ein Heizelement 90 aktiviert werden kann, um den Rußsensor 86 zu erhitzen. Es kann bestimmt werden, dass der Rußsensor 86 vollständig beladen ist, wenn eine Drehgeschwindigkeit, gemessen durch einen Drehgeschwindigkeitssensor 160, eine Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet. Zusätzlich kann ein vollständig beladener Rußsensor 86 einen Status des PF 72 anzeigen, wie nachfolgend beschrieben.
Die Steuerung 12 wird in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das als Nur-Lese-Speicherchip 106 in diesem bestimmten Beispiel gezeigt wird, Arbeitsspeicher 108, Erhaltungsspeicher 110 und einen Datenbus umfasst. Die Steuerung 12 kann verschiedene Signale und Informationen von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, zusätzlich zu den Signalen, die zuvor besprochen wurden, einschließlich der Messung des eingeführten Luftmassenstroms (MAF) vom Luftmassensensor 120; der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an einen Kühlwassermantel 114 gekoppelt ist; ein Kraftmaschinenpositionssignal von einem Hallsensor 118 (oder einem anderen Typ), der eine Position von Kurbelwelle 40 erfasst; die Drosselklappenposition von einem Drosselklappenpositionssensor 65 und das Krümmerabsolutdrucksignal (MAP – Manifold Absolute Pressure) vom Sensor 122. Ein Kraftmaschinendrehzahlsignal kann durch die Steuerung 12 vom Kurbelwellenpositionssensor 118 erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal bietet auch eine Anzeige von Vakuum oder Druck im Einlasskrümmer 44. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des Kraftmaschinenbetriebs kann das Kraftmaschinendrehmoment aus der Ausgabe des MAP-Sensors 122 und der Kraftmaschinendrehzahl abgeleitet werden. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Basis für eine Einschätzung der in den Zylinder angesaugten Ladung (einschließlich Luft) sein. In einem Beispiel kann der Kurbelwellenpositionssensor 118, welcher auch als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleich beabstandeten Impulsen erzeugen.
Das Nur-Lese-Speicher-Speichermedium 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nicht-flüchtige Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktuatoren aus 1 ein, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung 12 gespeichert sind, einzustellen. In einem Beispiel ändert die Steuerung 12 einen Kraftmaschinenbetrieb, um die Drehmomentabgabe eines Fahrzeugs in Reaktion auf ein vom Rußsensor 86 der sekundären Strömungsanordnung 80 empfangenes Signal zu begrenzen. In einem weiteren Beispiel aktiviert die Steuerung 12 das Heizelement 90 in Reaktion darauf, dass der Rußsensor 86 vollständig beladen ist.
Für einen Fachmann versteht sich bei Betrachtung dieser Offenbarung, dass die unten in den Flussdiagrammen beschriebenen speziellen Routinen eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen können. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen oder Funktionen in der dargestellten Abfolge parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile erforderlich, sondern ist zur einfacheren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Auch wenn dies nicht explizit dargestellt ist, können eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen in Abhängigkeit von der bestimmten Strategie, die verwendet wird, wiederholt ausgeführt werden. Ferner stellen diese Figuren einen in das computerlesbare Speichermedium in der Steuerung 12 zu programmierenden Code graphisch dar, der durch die Steuerung in Kombination mit der Kraftmaschinenhardware wie in 1 dargestellt, ausgeführt wird.
2A zeigt eine äußere perspektivische Seitenansicht 200 von Rußsensor 86, der in die sekundäre Strömungsanordnung 80 integriert ist. 2B zeigt eine innere perspektivische Seitenansicht 250 des Rußsensors 86. Insbesondere zeigt 2B die gleiche perspektivische Seitenansicht von Rußsensor 86, die in 2A gezeigt ist, außer dass in 2B Teile des Rußsensors 86 transparent sind und ein Inneres des Rußsensors 86 freilegen. 2A und 2B können daher in der vorliegenden Beschreibung zusammen beschrieben werden.
Ein Achsensystem 290 umfasst in der Darstellung drei Achsen, und zwar eine X-Achse parallel zur horizontalen Richtung, eine Y-Achse parallel zur vertikalen Richtung und eine Z-Achse in einer zur X- und Y-Achse senkrechten Richtung. Das Achsensystem 290 kann verwendet werden, um die relative Positionierung von Komponenten der sekundären Strömungsanordnung 80 zu beschreiben. Eine „Höhe“ der sekundären Strömungsanordnung 80 und/oder ihrer Komponenten können verwendet werden, um die Erstreckung der Komponenten entlang der Y-Achse zu definieren. In ähnlicher Weise kann eine „Länge“ von Komponenten der sekundären Strömungsanordnung 80 verwendet werden, um sich auf eine physische Erstreckung der Komponenten entlang der X-Achse zu beziehen. Die physische Erstreckung der Komponenten entlang der Z-Achse kann als eine „Breite“ bezeichnet werden. Schnittebene M-M’ definiert die Querschnittsansicht der sekundären Strömungsanordnung 80, die in 3A und 3B gezeigt ist.
Der Rußsensor 86 kann einen äußeren Körper 210 umfassen, der eine gekrümmte Oberfläche 212, die sich zwischen einer ersten kreisförmigen Oberfläche 214 und einer zweiten kreisförmigen Oberfläche befindet, umfasst. Die gekrümmte Oberfläche 212, die erste Oberfläche 214 und die zweite Oberfläche sind in einem Beispiel aneinander angrenzend. Die zweite Oberfläche ist in der Ansicht 200 durch die gekrümmte Oberfläche 212 und die erste Oberfläche 214 verdeckt. Die zweite Oberfläche ist im Wesentlichen identisch mit der ersten Oberfläche 214, wobei beide Oberflächen identische Radien umfassen. Die erste Oberfläche 214 und die zweite Oberfläche liegen bezüglich der gekrümmten Oberfläche 212 einander gegenüber. Die erste 214 und die zweite Oberfläche sind zueinander parallel und physisch mit einander gegenüberliegenden umlaufenden Kanten der gekrümmten Oberfläche 212 gekoppelt. Auf diese Weise ist der äußere Körper 210 in einem Beispiel ein Zylinder. Der äußere Körper 210 kann andere geeignete Formen haben, beispielsweise kegelstumpfförmig sein. Daher ist ein Querschnitt der gekrümmten Oberfläche 212 kreisförmig entlang einer Ebene, die entlang der X-Achse (gemäß der Richtung der Schwerkraft, wie durch Pfeil 299 gezeigt) durch die Y- und Z-Achse definiert wird (oder, beispielsweise, parallel zur Schnittebene M-M’). In einem Beispiel ist der Querschnitt der gekrümmten Oberfläche 212, der parallel zur Schnittebene M-M’ genommen wurde, im Wesentlichen identisch mit jedem anderen Querschnitt der gekrümmten Oberfläche 212 parallel zur Schnittebene M-M’.
Der äußere Körper 210 kann aus geeigneten Materialien bestehen, wie etwa Kunststoff, Metall, Metalllegierungen usw. Die Oberflächen des äußeren Körpers 210 (z. B. die gekrümmte Oberfläche 212, die erste Oberfläche 214 und die zweite Oberfläche) können physisch durch Verschweißung, Verschmelzung, Klebstoff oder andere geeignete Kopplungselemente miteinander gekoppelt sein. Der äußere Körper 210 kann ein hohles Inneres des Rußsensors 86 definieren. Daher kann Abgas vom Rußsensor 86 der zweiten Auslassanordnung 80 zu einer primären Auslassleitung (z. B. Auslassleitung 48) strömen, wo das Abgas in der primären Auslassleitung aus einem Abgasendrohr heraus in eine Umgebungsatmosphäre strömen kann. Allerdings strömt Abgas in einem Beispiel möglicherweise nicht direkt von der sekundären Strömungsanordnung 80 in die Umgebungsatmosphäre. Daher sind die Oberflächen des äußeren Körpers 210 miteinander hermetisch abgedichtet und für Abgasstrom undurchlässig. Anders gesagt, kann Abgas in einem Beispiel nur über den Einlass 82 in den Rußsensor 86 gelangen bzw. diesen über den Auslass verlassen.
Abgas, das in den Rußsensor 86 gelangt, kann eine drehbare Vorrichtung in einem Inneren des Rußsensors 86 drehen. Daher kann der Rußsensor 86 eine erste Buchse 220, die sich an der ersten Oberfläche 214 befindet, und eine zweite Buchse, die sich an der zweiten Oberfläche direkt gegenüber der ersten Buchse 220 befindet, umfassen, wobei die Buchsen dazu ausgelegt sind, mit der drehbaren Vorrichtung zu koppeln. Die erste Buchse 220 ragt durch eine Öffnung der ersten Oberfläche 214 hindurch und kann derart in abdichtendem Kontakt mit der Öffnung sein, dass das Abgas nicht durch eine Schnittstelle zwischen der ersten Oberfläche 214 und der ersten Buchse 220 in die Umgebungsatmosphäre strömt. Die Buchsen befinden sich an einer Drehachse 295.
2B zeigt eine innere perspektivische Seitenansicht 250 von Rußsensor 86 ähnlich der Ansicht 200 aus 2A, unterscheidet sich aber von der Ansicht 200 dahingehend, dass die gekrümmte Oberfläche 212 und die erste Oberfläche 214 als transparent dargestellt wurden. Auf diese Weise sind das Innere und die zweite Oberfläche 216 von Rußsensor 86 gezeigt.
Die zweite Oberfläche 216 umfasst eine zweite Buchse 222, die sich direkt gegenüber der ersten Buchse 220 entlang der Drehachse 295 befindet. Die zweite Buchse 222 ist im Wesentlichen identisch mit der ersten Buchse 220. Daher ragt die zweite Buchse 222 durch die zweite Oberfläche 216 hindurch, ähnlich dem Hindurchragen der ersten Buchse 220 der ersten Oberfläche 214. Eine zylindrische Stange 226 ist drehbar mit der ersten Buchse 220 und der zweiten Buchse 222 entlang der Drehachse 295 gekoppelt. Die Stange 226 (und damit die Drehachse 295) befindet sich entlang der Mitte des Rußsensors 86, sodass, in einem Beispiel, alle Abstände (z. B. Radien), die von der Stange 226 zur gekrümmten Oberfläche 212 gemessen werden, im Wesentlichen gleich sind.
Die Stange 226 umfasst ein Schaufelrad 240 mit mehreren Rädern und/oder Platten. In einem Beispiel gibt es exakt vier quadratische Platten in einer Plus-förmigen Auslegung. Es sind jedoch andere Anzahlen von Platten in Betracht gezogen worden. Die Platten können andere Formen in anderen Beispielen haben, wie etwa dreieckig, rechteckig, kreisförmig, rautenförmig, elliptisch usw. Das Schaufelrad 240 kann basierend auf unterschiedlichen Anzahlen von Platten oder unterschiedlichen Abständen zwischen den Platten andere geeignete Formen haben. Beispielsweise kann das Schaufelrad 240 X-förmig, fünfeckig, sechseckig usw. sein. Die Platten sind über eine Kombinationen aus Verschweißungen und/oder Einsätzen und/oder Verschmelzungen und/oder Klebstoffen und/oder anderen Kopplungselementen entlang einer Kante der Platten fest mit der Stange 226 gekoppelt. Andere Kanten der Platten sind in Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche 212 und/oder der ersten Oberfläche 214 und/oder der zweiten Oberfläche 216.
Ferner besteht das Schaufelrad 240 in einem Beispiel aus einem Metalldrahtgitter, sodass das Abgas durch die Platten strömen kann. Die Platten sind mit einem Filtermaterial an einer oder beiden Seiten der Platten koppelbar. In einem Beispiel kann das Filtermaterial im Wesentlichen in der Zusammensetzung identisch mit einem Partikelfilter in der Auslassleitung 48 vorgelagert der sekundären Strömungsanordnung 80 sein (z. B. PF 72 in der Ausführungsform aus 1). Insbesondere bestehen die Platten aus einem keramischen Filtermaterial auf einer vorgelagerten Oberfläche der Platten relativ zu einer Richtung im Uhrzeigersinn (parallel zu Pfeil 296). Daher kann, wenn Abgas in die Platten strömt, das Abgas in Kontakt mit dem Filtermaterial kommen, bevor es durch das Drahtgitter der Platten strömt. Das Abgas drückt gegen die Platten, wo eine durch das Abgas bewirkte Kraft die Platten (und die Stange 226) um die Drehachse 295 in eine Richtung ähnlich Pfeil 296 dreht. Zusätzlich kann das Abgas Ruß und/oder PM auf dem Filtermaterial der Platten ablagern. In einigen Beispielen können die Platten des Schaufelrads 240 aus dem Filtermaterial bestehen.
Wie gezeigt, können die Platten ein Inneres des Rußsensors 86 in Fächer (z. B. Quadranten) unterteilen. Die Fächer sind aufgrund der Porosität der Platten und des Filtermaterials fluidisch miteinander gekoppelt. Daher kann Abgas in einem Fach in ein anderes Fach strömen.
In einigen Beispielen kann das Schaufelrad 240 für Abgasstrom undurchlässig sein. In einem solchen Beispiel sind die Fächer fluidisch voneinander getrennt, sodass sich Abgas in einem ersten Fach nicht mit Abgas in einem zweiten Fach mischt. Daher kann Abgas in einem Fach der Fächer fluidisch mit einem Auslass oder einem Einlass des Rußsensor 86 gekoppelt sein, während andere Fächer basierend auf einer Drehposition des Schaufelrads 240 fluidisch vom Auslass und vom Einlass abgedichtet sind.
Daher zeigen 2A und 2B eine sekundäre Strömungsanordnung, die einen Rußsensor mit einem zylindrischen Körper und darin befindlichen drehenden Platten aufweist. Die drehenden Platten sind drehbar im Eingriff mit dem zylindrischen Körper, sodass Abgas die Platten dreht, bevor es aus dem Rußsensor herausströmt. Die Platten sind dazu ausgelegt, ein Filtermaterial zu haben, das in der Lage ist, Ruß und/oder PM im Abgas aufzunehmen, wobei sich der Ruß auf dem Filtermaterial ansammeln kann. Der durch den Rußsensor aufgenommen Ruß ist Ruß, der durch einen der sekundären Strömungsanordnung vorgelagerten Partikelfilter hindurch ausgetreten ist. Eine Drehgeschwindigkeit der Platten kann durch einen im Rußsensor befindlichen Sensor gemessen werden, wobei die Drehgeschwindigkeit zumindest auf einer Menge von Ruß basiert, die auf dem Filtermaterial der Platten angesammelt ist. Daher kann eine Bedingung des der sekundären Strömungsanordnung vorgelagerten Partikelfilters basierend auf der Drehgeschwindigkeit der Platten im Rußsensor geschätzt werden.
3A und 3B zeigen beispielhafte Positionen, auf die das Schaufelrad 240, des Rußsensors 86, eingestellt werden kann, zusammen mit beispielhaften Abgasströmen durch den Rußsensor 86. Daher zeigen 3A und 3B eine relative Positionierung des Schaufelrads 240 innerhalb des Rußsensors 86, wenn das Schaufelrad 240 auf verschiedene Drehpositionen eingestellt wird. 3A und 3B zeigen Querschnittsansichten der sekundären Strömungsanordnung 80 und des Rußsensors 86, wobei die Querschnittsebene entlang Linie M-M’ aus 2 genommen ist. 3A und 3B zeigen einen Drehfortschritt des Schaufelrads 240, wenn Abgas durch den Rußsensor 86 strömt.
Das Schaufelrad 240 wird basierend auf einer Druckdifferenz zwischen einem Auslass 84 und einem Einlass 82 des Rußsensors 86 gedreht, wobei der Auslass 84 aufgrund eines Unterdrucks, der benachbart dem Auslass 84 erzeugt wird, wenn Abgas durch den Auslass 84 strömt, einen niedrigeren Druck aufweist als der Einlass 82. Dies gestattet dem Abgas, gegen ein oder mehrere Schaufelräder 240 zu drücken, um das Schaufelrad 240 zu bewegen. Daher kann das Abgas das Schaufelrad 240 um die Drehachse (parallel zur Stange 226, beispielsweise) in einer Richtung im Uhrzeigersinn (durch Pfeil 296 gezeigt) drehen, wenn Abgas durch den Rußsensor 86 strömt. Daher kann sich das Schaufelrad 240 mechanisch ohne Verwendung elektrischer Komponenten drehen.
Eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 kann auf zumindest einem Abgasmassenstrom basieren. Wenn sich daher der Abgasmassenstrom erhöht, kann sich auch eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 erhöhen. Wenn sich im Gegensatz dazu der Abgasmassenstrom verringert, kann sich die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 verringern. In einigen Beispielen kann der Abgasmassenstrom einer Kraftmaschinenlast entsprechen, sodass eine geschätzte Drehgeschwindigkeit für eine gegebene Kraftmaschinenlast bestimmt werden kann. Die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 kann ferner auf einer Menge von Ruß basieren, die sich auf dem Schaufelrad 240 angesammelt hat, wie oben beschrieben. Eine Schwellendrehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 kann auf der Kraftmaschinenlast basieren, wobei sich die Schwellendrehgeschwindigkeit erhöht, wenn sich die Kraftmaschinenlast erhöht. Wenn daher eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 größer als die Schwellendrehgeschwindigkeit bei einer gegebenen Kraftmaschinenlast ist, kann das Schaufelrad 240 des Rußsensors 86 mit Ruß überladen sein (z. B. ist die Rußlast größer als eine Schwellenrußlast). Dies kann einer Heizvorrichtung (z. B. Heizvorrichtung 90 in der Ausführungsform von 1) signalisieren, das Schaufelrad 240 zu regenerieren. Zusätzlich kann das Schaufelrad 240, das sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die größer als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist, eine Überladung eines Partikelfilters (z. B. von Partikelfilter 72 in der Hauptauslassleitung 48, wie in der Ausführungsform von 1 gezeigt) anzeigen. Ein Verfahren zum Bestimmen der Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 zusammen mit Bestimmen eines Status des Partikelfilters in Reaktion auf die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 ist nachfolgend in 4 beschrieben.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Schaufelrad 240 zumindest teilweise durch einen mit der Stange 226 gekoppelten Motor 280 betätigt werden. Der Motor 280 ist möglicherweise in einigen Ausführungsformen des Schaufelrads 240 nicht enthalten. Der Motor 280 kann zum Drehen des Schaufelrads 240 innerhalb des Rußsensors 86 elektrisch mit dem Rußsensor 86 gekoppelt sein. Der Motor 280 kann in elektrischer Verbindung mit einer Steuerung (z. B. Steuerung 12 in der Ausführungsform von 1) sein und kann das Schaufelrad 240 basierend auf von der Steuerung empfangenen Signalen drehen. Insbesondere in Reaktion auf erhöhte Kraftmaschinenlast kann die Steuerung Signale an den Motor 280 senden, um das Schaufelrad 240 mit einer erhöhten Geschwindigkeit zu drehen, um dem Abgas zu gestatten, durch den Rußsensor 86 zu strömen, um einen Aufbau von Abgasstaudruck in der sekundären Strömungsanordnung 80 zu begrenzen. Der Motor 280 kann jeder geeignete Aktuator sein, wie etwa ein hydraulischer, elektrischer, pneumatischer, elektromechanischer oder ein anderer Typ von Aktuator. Die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 kann durch den Motor 280 basierend auf Kraftmaschinenbetrieb eingestellt werden. Insbesondere kann die Drehgeschwindigkeit basierend auf einer Kraftmaschinenlast und/oder einer Rußlast und/oder einer AGR-Strömungsrate und/oder anderen Bedingungen eingestellt werden. Als ein Beispiel kann sich die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 erhöhen, wenn sich die Kraftmaschinenlast erhöht, die Rußlast erhöht und die AGR-Strömungsrate verringert. Im Gegensatz dazu kann sich die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 verringern, wenn sich die Kraftmaschinenlast verringert, der Abgasstaudruck erhöht und die AGR-Strömungsrate erhöht. In einem solchen Beispiel, wo das Schaufelrad 240 durch einen Motor 280 eingestellt wird, kann sich das Schaufelrad 240 weiterhin mit einer Geschwindigkeit drehen, die größer als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist, wenn die Platten mit Ruß überladen sind. Daher können sich die Platten schneller als mit einer durch den Motor 280 festgelegten Zielgeschwindigkeit drehen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Rußlast basierend auf den von einem Fahrzeug gefahrenen Meilen und/oder einem Abgasmassenstrom durch den Rußsensor 86 und/oder einer Zeitspanne und/oder einem dem Rußsensor 86 nachgelagerten Emissionssensor usw. geschätzt werden.
3A und 3B zeigen Querschnittsansichten des Rußsensors 86, der entlang der sekundären Strömungsanordnung 80 befindlich ist. Daher befinden sich der Einlass 82 und der Auslass 84 auf einander gegenüberliegenden Seiten der gekrümmten Oberfläche 212 des Rußsensors 86, wobei sich das Schaufelrad 240 dazwischen befindet. Insbesondere befindet sich der Einlass 82 auf der vorgelagerten Seite der gekrümmten Oberfläche 212, und der Auslass 84 befindet sich auf der nachgelagerten Seite der gekrümmten Oberfläche 212 bezüglich der allgemeinen Richtung von eingehendem Abgasstrom (gezeigt durch Pfeil 398). Die gekrümmte Oberfläche 212 umfasst Öffnungen, die dem Einlass 82 und Auslass 84 entsprechen, um dem Abgas zu gestatten, in den Rußsensor 86 zu gelangen bzw. diesen zu verlassen. Der Einlass 82 und der Auslass 84 sind entlang einer gemeinsamen horizontalen Achse über und parallel zur mittleren Achse 395 des Rußsensors 86 ausgerichtet. In einigen Beispielen können der Einlass 82 und der Auslass 84 falsch ausgerichtet (z. B. bei verschiedenen Höhen) sein, sodass sie, in einem Beispiel, vertikal (axial) ungleich (entsprechend einer Richtung der Schwerkraft, wie durch Pfeil 299 gezeigt) für ein Fahrzeug mit Rädern auf dem Boden sind.
Auf diese Weise wird die gekrümmte Oberfläche 212 aufgeteilt, um einen oberen Bogen 320 und einen unteren Bogen 322 zu umfassen. Der obere Bogen 320 befindet sich über und zwischen den Öffnungen, die dem Einlass 82 und dem Auslass 84 entsprechen. Der untere Bogen 322 befindet sich unter und zwischen den Öffnungen, die dem Einlass 82 und dem Auslass 84 entsprechen. Der obere Bogen 320 ist kürzer in der Länge als der untere Bogen 322, sodass der untere Bogen 322 sich über die Hälfte eines Umfangs der gekrümmten Oberfläche 212 hinaus spannt. Der obere Bogen 320 überspannt einen restlichen Teil des Umfangs der gekrümmten Oberfläche 212, der nicht die Öffnungen und den unteren Bogen 322 umfasst.
Wenn Abgas in den Rußsensor 86 eintritt, kommt es in Kontakt mit dem Schaufelrad 240, das sich drehbar zwischen dem oberen Bogen 320 und dem unteren Bogen 322 der gekrümmten Oberfläche 212 im Rußsensor 86 befindet. Insbesondere hat das Schaufelrad 240 vier Platten und/oder Räder, die eine erste Platte 342 mit einem ersten Filtermaterial 343, eine zweite Platte 344 mit einem zweiten Filtermaterial 345, eine dritte Platte 346 mit einem dritten Filtermaterial 347 und eine vierte Platte 348 mit einem vierten Filtermaterial 349 umfassen. Jedes Filtermaterial der Filtermaterialien ist physisch mit einer vorgelagerten Fläche einer Platte des Schaufelrads 240 gekoppelt. In dem Beispiel aus 3A zeigt das erste Filtermaterial 343 zum Einlass 82 (z. B. in eine Richtung des eingehenden Abgasstroms), wenn Abgas (durch Pfeil 330 gezeigt) in den Rußsensor 86 eintritt. Daher kann, wenn Abgas in den Rußsensor 86 strömt, das Abgas in Kontakt mit dem Filtermaterial kommen, bevor es in Kontakt mit dem Drahtgitter der Platten des Schaufelrads 240 kommt. In einem Beispiel strömt Abgas, das in den Rußsensor 86 eintritt, in ein Fach (z. B. Quadrant) und dreht die Platten, bevor es aus dem Rußsensor 86 heraus und in den Auslass 84 strömt. In Ausführungsformen, bei denen das Schaufelrad 240 undurchlässig für den Abgasstrom ist, wird Abgas in einem einzelnen Quadranten gehalten und strömt nicht in benachbarte Quadranten. Ferner dreht das Abgas seinen jeweiligen Quadranten, bis der Quadrant auf den Auslass 84 ausgerichtet ist, sodass Abgas den Rußsensor 86 verlassen kann.
Jedes der Schaufelräder 240 ist durch einen Winkel θ₂ getrennt. In einem Beispiel ist der Winkel θ₂ exakt 90°, sodass benachbarte Platten senkrecht zueinander sind (z. B. erste Platte 342 und zweite Platte 344) und einander gegenüberliegende Platten parallel zueinander sind (z. B. zweite Platte 344 und vierte 348). In einigen Beispielen kann der Winkel θ₂ größer als 90° sein (wenn es beispielsweise weniger als vier Platten gibt, kann θ₂ bei drei Platten 120° sein), oder der Winkel θ₂ kann kleiner als 90° sein (wenn es beispielsweise mehr als vier Platten gibt, kann θ₂ bei fünf Platten 72° sein). Winkel θ₁ ist ein Winkel, der von der Stange 226 zu den Kanten des oberen Bogens 320 gemessen wird, und entspricht einer Bogenlänge des oberen Bogens 320. In einem Beispiel ist der Winkel θ₁ größer als der Winkel θ₂. Wenn daher der Winkel θ₂ vergrößert wird, kann der Winkel θ₁ entsprechend vergrößert werden. Auf diese Weise ist der Winkel θ₁ größer als ein größter Winkel, der zwischen benachbarten Platten des Schaufelrads 240 gemessen wird. Daher können die erste 342 und/oder zweite 344 und/oder dritte 346 und/oder vierte 348 Platte bei jeder Position des Schaufelrads 240 in Eingriff mit dem oberen Bogen 320 gebracht werden. In einem Beispiel ist zumindest eines der Schaufelräder 240 in jeder Drehposition des Schaufelrads 240 im Eingriff mit dem oberen Bogen 320. Zusätzlich können, während einiger Positionen der Drehung des Schaufelrads 240, zwei Platten des Schaufelrads 240 gleichzeitig in Eingriff mit dem oberen Bogen 320 gebracht werden. Auf diese Weise strömt Abgas durch die zumindest eine Platte des Schaufelrads zusammen mit einem entsprechenden Filtermaterial der Platte, bevor es aus dem Rußsensor 86 heraus strömt.
Daher ist der Rußsensor 86 dazu ausgelegt, Abgas aufzunehmen und dem Abgas zu gestatten, das Schaufelrad 240 zu drehen, bevor es durch den Auslass 84 und wieder zurück in die primäre Auslassleitung (z. B. Auslassleitung 48 aus 1) strömt.
3A und 3B werden jetzt einzeln beschrieben. 3A und 3B zeigen eine Drehung des Schaufelrads 240, wenn ein beispielhafter Abgasstrom durch den Rußsensor 86 strömt.
Jetzt Bezug nehmend auf 3A wird zuerst eine erste Ausführungsform 300 der sekundären Strömungsanordnung 80 gezeigt, die dazu ausgelegt ist, den Rußsensor 86 mit dem Schaufelrad 240 in einer ersten Drehposition, wobei die zweite 344 und vierte Platte 348 parallel zu einer mittleren Achse 395 sind, zu umfassen. Daher sind die erste 342 und dritte Platte 346 senkrecht zur mittleren Achse 395. Die erste Platte 342 ist im Eingriff mit dem oberen Bogen 320, und die zweite 344, dritte 346 und vierte Platte 348 sind im Eingriff mit dem unteren Bogen 322. Abgas strömt vom Einlass 82 (durch Pfeil 330 gezeigt) in den Rußsensor 86, wo das Abgas in einen ersten Quadranten 352 zwischen der ersten Platte 342 und der vierten Platte 348 eintritt. Abgas im ersten Quadranten 352 kann in die anderen Quadranten strömen, einschließlich eines zweiten Quadranten 354 zwischen der ersten Platte 342 und der zweiten Platte 344, eines dritten Quadranten 356 zwischen der zweiten Platte 344 und der dritten Platte 346 und eines vierten Quadranten 358 zwischen der dritten Platte 346 und der vierten Platte 348. In der gezeigten Drehposition ist der erste Quadrant 352 direkt fluidisch mit dem Einlass 82 gekoppelt, und der zweite Quadrant 354 ist direkt fluidisch mit dem Auslass 84 gekoppelt. In einem Beispiel kann Abgas unabhängig von einer Drehposition des Schaufelrads 240 durch das Schaufelrad 240 und aus dem Rußsensor 86 heraus strömen (durch Pfeil 333 gezeigt). Abgas kann durch zumindest die erste Platte 342 strömen, bevor es aus dem Rußsensor 86 heraus und in den Auslass 84 strömt. Ferner kann Abgas zumindest durch den ersten 352 und den zweiten Quadranten 354 strömen, bevor es den Rußsensor 86 verlässt.
Wie gezeigt, drückt ein Teil des Abgasstroms, der in den ersten Quadranten 352 eintritt, gegen die erste Platte 342 und/oder das erste Filtermaterial 343 (wie beispielsweise durch Pfeile 332 gezeigt). Abgas, das in Kontakt mit dem ersten Filtermaterial 343 kommt, kann etwas Ruß auf dem ersten Filtermaterial 343 ablagern. Ein restlicher Teil von Abgas strömt durch die erste Platte 342 und das erste Filtermaterial 343 und in den Auslass 84. Zusätzlich oder alternativ dazu kann Abgas vom ersten Quadranten 352 in jeden der anderen Quadranten des Rußsensors 86 strömen, bevor es in den Auslass 84 eintritt. Wenn Abgas den Rußsensor 86 verlässt, verringert sich ein Druck nahe des Auslasses 84, was dem Abgas weiter ermöglichen kann, das Schaufelrad 240 zu drehen.
Wenn alternativ das Schaufelrad 240 undurchlässig gegen Abgasstrom ist, kann nur Abgas im zweiten Quadranten 354 in den Auslass 84 strömen, wenn sich in dem gezeigten Beispiel das Schaufelrad 240 in der ersten Drehposition befindet. Daher kann Abgas im ersten Quadranten 352 nicht in den Auslass 84 oder in andere Quadranten strömen. Abgas in einem Quadranten kann durch den Auslass 84 strömen, wenn sein Quadrant fluidisch mit dem Auslass 84 gekoppelt ist.
Jetzt Bezug nehmend auf 3B wird eine zweite Ausführungsform 325 des Rußsensors 86 mit dem Schaufelrad 240 in einer zweiten Drehposition gezeigt. Es versteht sich, dass zwischen der ersten Drehposition in der ersten Ausführungsform 300 aus 3A und der zweiten Drehposition mehrere Drehpositionen auftreten können. Daher sind die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Drehpositionen beispielhafte Drehpositionen. In der zweiten Drehposition sind alle Schaufelräder 240 schräg zur mittleren Achse 395 (beispielsweise mit einem Winkel von 45°). Daher sind die erste 342 und die vierte Platte 348 im Eingriff mit dem oberen Bogen 320, und die zweite 344 und dritte Platte 346 sind im Eingriff mit dem unteren Bogen 322. Daher strömt Abgas, das in den Rußsensor 86 eintritt (gezeigt durch Pfeil 360) zumindest durch die vierte Platte 348, das vierte Filtermaterial 349, das erste Filtermaterial 343 und die erste Platte 342, bevor es in den Auslass 82 strömt. Abgas, das in den Rußsensor 86 eintritt (gezeigt durch Pfeil 360) drückt gegen die vierte Platte 348 und die erste Platte 342 (gezeigt durch Pfeile 362). Abgas, das gegen die vierte Platte 348 drückt oder durch diese hindurch strömt, kann Ruß auf dem vierten Filtermaterial 349 ablagern. Das Abgas kann ferner Ruß auf dem ersten Filtermaterial 343 ablagern, wenn es nach dem Passieren der vierten Platte 348 und des vierten Filtermaterials 349 die erste Platte 342 erreicht. Wie gezeigt, kann Abgasstrom 362 Abgasstrom 332 beim Drücken gegen die erste Platte 342 und Drehen des Schaufelrads 240 unterstützen. Wenn das Schaufelrad 240 zusätzlichen Ruß aufnimmt, können sich die Platten schneller als ein Schaufelrad in einem weniger beladenen Zustand drehen.
4 zeigt ein System 400, das die sekundäre Strömungsanordnung 80 und Auslassleitung 48 umfasst. Daher sind vorher eingeführte Komponenten in nachfolgenden Figuren ähnlich nummeriert und können nicht erneut eingeführt werden. In dieser Ausführungsform umfasst die sekundäre Strömungsanordnung 80 ein beispielhaftes drehbares Schaufelrad 240, das mit Schaufeln ausgelegt ist, die ein Substrat aufweisen, das dazu ausgelegt ist, darauf befindlichen Ruß aufzunehmen, wie oben beschrieben.
Die Auslassleitung 48 befindet sich innerhalb eines zylindrischen Abgasrohrs 402 zum Leiten von Gas (z. B. Abgas) von einer Kraftmaschine (z. B. Kraftmaschine 10 aus 1) in eine Umgebungsatmosphäre über ein Abgasendrohr, das parallel zu einer Richtung von Pfeil 398 ist. Daher ist das Abgasrohr 402 dazu ausgelegt zu verhindern, dass Abgas in die Umgebungsatmosphäre strömt, bis das Abgas das Abgasendrohr erreicht. Das Abgasrohr 402 umfasst zwei Öffnungen, die dem Einlass 82 und dem Auslass 84 der sekundären Strömungsanordnung 80 entsprechen. Wie gezeigt, ragen der Einlass 82 und der Auslass 84 durch eine gesamte Dicke des Abgasrohres 402 hindurch und in die Auslassleitung 48 hinein. Insbesondere ragt der Einlass 82 in die Auslassleitung 48, über eine mittlere Achse 495 der Auslassleitung 48 hinaus, distal zum Abgasrohr 402 hinein. Im Gegensatz dazu ragt der Auslass 84 in die Auslassleitung 48, vertikal höher als die mittlere Achse 495, proximal zum Abgasrohr 402 bei einem Fahrzeug mit seinen Rädern auf flachem, ebenem Boden, hinein. Sowohl der Einlass 82 als auch der Auslass 84 schneiden das Abgasrohr 402 senkrecht. Daher sind die vertikalen Achsen des Einlasses 82 und des Auslasses 84 senkrecht zur mittleren Achse 495. Auf diese Weise strömt Abgas, das über den Einlass 82 zur sekundären Strömungsanordnung 80 umgeleitet wird, senkrecht zum Pfeil 398. Ferner strömt auch Abgas, das von der sekundären Strömungsanordnung 80 über den Auslass 84 zurück zur Auslassleitung 48 strömt, ebenfalls senkrecht zum Pfeil 398.
Pfeile in der Auslassleitung 48, im Einlass 82 und im Auslass 84 stellen eine Richtung von Abgasstrom dar. Der Einlass 82 ist dazu ausgelegt, einen Teil des eingehenden Abgasstroms (angezeigt durch Pfeile 430) über mehrere, an einer vorgelagerten und zum eingehenden Abgasstrom weisenden Fläche des Einlasses 82 befindliche Perforationen 410 aufzunehmen. Die Perforationen 410 können im Wesentlichen gleich groß sein. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Perforationen 410 gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Ein Teil des eingehenden Abgasstroms kann über die Perforationen 410 in den Einlass 82 eintreten, wie durch Pfeile 432 gezeigt, während ein restlicher Teil des eingehenden Abgasstroms am Einlass 82 vorbei strömt, wie durch Pfeile 434 gezeigt. In einem Beispiel ist eine Masse des Teils von Abgas, das in den Einlass 82 eintritt, kleiner als eine Masse des Teils von Abgas, das am Einlass 82 vorbei strömt (Pfeile 434). Daher strömt, in einem Beispiel, eine Mehrheit des Abgases in der Auslassleitung 48 umher und tritt nicht in den Einlass 82 ein.
Der Einlass 82 ist ferner dazu ausgelegt, im Wesentlichen zu verhindern, dass größere Partikel und Wassertröpfchen (gezeigt durch Kreise 436) in den Rußsensor 86 eintreten. Größere Partikel und Wassertröpfchen können auf Oberflächen des Rußsensors 86 auftreffen und eine Verlässlichkeit von durch den Rußsensor 86 bereitgestellten Ergebnissen verringern. In einem Beispiel können größere Partikel wegen des größeren Moments der größeren Partikel im Vergleich zu den kleineren Partikeln auf eine nachgelagerte Oberfläche des Einlasses 82 auftreffen. Zusätzlich kann Wasserdampf im Abgas, das in den Einlass 82 eintritt, auf Teilen des Einlasses 82 außerhalb der Auslassleitung 48 kondensieren. Dies kann an einer Temperaturdifferenz zwischen dem Teil des Einlasses 82 entfernt von der Auslassleitung 48 und dem Teil des Einlasses 82 in der Auslassleitung 48 liegen. Insbesondere kann der Teil des Einlasses 82 außerhalb der Auslassleitung 48 eine Temperatur haben, die niedriger als eine Taupunkttemperatur von Wasserdampf ist. Daher kann der Wasserdampf aus dem Abgas im Einlass 82 ausbrechen und den Einlass 82 entlang in Richtung einer Ablassbohrung 412 strömen. Daher kann Wasserkondensat (z. B. Tröpfchen) aus dem Einlass 82 heraus in eine Richtung entgegengesetzt des Abgasstroms im Einlass 82 (z. B. abwärts im Gegensatz zu aufwärts) strömen. Ferner kann das Wasserkondensat die größeren Partikel, die auf Oberflächen innerhalb des Einlasses 82 aufgetroffen sind, aus der Ablassbohrung 412 herausspülen. Auf diese Weise wird im Wesentlichen verhindert, dass größere Partikel und Wassertröpfchen den Rußsensor 86 erreichen.
Abgas im Einlass 82 strömt durch einen vertikalen Teil 450 des Einlasses 82, bevor es durch eine Biegung 452 strömt, wo das Abgas in eine Richtung gedreht wird, die gegenüber dem Abgasstrom im vertikalen Teil 450 angewinkelt ist. Abgas strömt durch einen horizontalen Teil 454 hinter der Biegung 452, wobei Abgas im horizontalen Teil 454 zum Rußsensor 86 strömt. Der horizontale Teil 454 ist parallel zur X-Achse, und der vertikale Teil 450 ist parallel zur Y-Achse, sodass die Teile senkrecht zueinander sind.
In einigen Beispielen kann der vertikale Teil 450 heißer als die Biegung 452 und der horizontale Teil 454 sein. Dies kann daran liegen, dass der vertikale Teil 450 stärker proximal zur Auslassleitung 48 ist. Daher können Wassertröpfchen in oder in Nähe der Biegung 452 kondensieren. Wie gezeigt, ist der horizontale Teil 454 vom Abgasrohr 402 beabstandet.
Abgas tritt über den horizontalen Teil 454 in den Rußsensor 86 ein, wobei das Abgas in Kontakt mit einer ersten Platte 342 und/oder einer zweiten Platte 344 und/oder einer dritten Platte 346 und/oder einer vierten Platte 348 kommt. Das Schaufelrad 240 dreht sich, wenn es Ruß aus dem Abgas aufnimmt.
Eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 kann, in einem Beispiel, durch einen Drehzahlsensor bestimmt werden. Andere Vorrichtungen und/oder Verfahren zum Bestimmen der Drehgeschwindigkeit können ebenfalls verwendet werden. Als ein Beispiel kann die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 basierend auf einer Abgasströmungsrate im Auslass 84 abgeleitet werden. Die Drehgeschwindigkeit kann basierend auf einer Kombination von Kraftmaschinenlast und/oder AGR-Strömungsrate und/oder Schaufelradrußlast und/oder Zylinderinnendruck und/oder anderen Bedingungen variieren. In einem Beispiel kann sich die Drehgeschwindigkeit erhöhen, wenn sich die Kraftmaschinenlast erhöht, die AGR-Strömungsrate verringert, die Schaufelradrußlast erhöht und der Zylinderinnendruck erhöht. Daher können die Platten des Schaufelrads 240 vollständig mit Ruß beladen sein, wenn eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 eine Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet. Die Schwellendrehgeschwindigkeit kann auf einer Kombination aus einer oder mehreren Bedingungen basieren, die die Drehgeschwindigkeit ändern (z. B. Kraftmaschinenlast, AGR-Strömungsrate, Zylinderinnendruck usw.). Als ein Beispiel ist die Schwellendrehgeschwindigkeit bei hohen Kraftmaschinenlasten höher als bei niedrigen Kraftmaschinenlasten.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads die Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet, kann ein Heizelement 90 verwendet werden, um das Schaufelrad 240 zu regenerieren. Das Heizelement 90 kann in ein Substrat (Filtermaterial) der Platten des Schaufelrads 240 integriert sein, wobei das Heizelement 90 Filtermaterialien des Schaufelrads 240 erhitzt. Dadurch kann zumindest etwas des auf den Filtermaterialien abgelagerten Rußes verbrannt und mithilfe des eingehenden Abgasstroms aus dem Rußsensor 86 ausgespült werden. Das Heizelement 90 kann, unter anderem, einen Temperatursensor und einen Heizer umfassen. Mögliche Materialien für den Heizer und den Temperatursensor, die das Heizelement 90 bilden, können Platin, Gold, Palladium und ähnliches; sowie Legierungen, Oxide und Kombinationen, die zumindest eines der vorgenannten Materialien umfassen, mit Platin/Aluminiumoxid, Platin/Palladium, Platin und Palladium umfassen. Insbesondere während Bedingungen, wenn die Partikellast oder Rußlast der Platten höher als eine Schwellenlast ist (z. B., oder die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads 240 ist größer als die Schwellendrehgeschwindigkeit), kann Heizelement 90 betrieben werden, um angesammelte Rußpartikel von den Filtermaterialien der Platten zu verbrennen. Während der Regenerierung des PM-Sensors kann die Steuerung 12 eine Spannung für eine Spannungsquelle 470, die zum Betreiben des Heizelements 90 benötigt wird, bereitstellen. Zusätzlich kann die Steuerung 12 den Schalter 472 für eine Schwellenzeit schließen, um die Spannung über die Spannungsquelle 470 an das Heizelement 90 anzulegen, um die Temperatur des Schaufelrads 240 zu erhöhen. Wenn anschließend die Platten hinreichend sauber sind (z. B. in Reaktion darauf, dass die Drehgeschwindigkeit kleiner oder gleich einer Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration ist), kann die Steuerung 12 den Schalter 472 öffnen, um das Heizen des Heizelements 90 zu stoppen. Durch intermittierendes Regenerieren des Rußsensors 86 kann dieser in einen Zustand (z. B. entladenen oder teilweise beladenen Zustand) zurückgebracht werden, der besser zum Sammeln von Abgasruß geeignet ist. Zusätzlich können genaue Informationen zum Abgasrußniveau von der Sensorregeneration abgeleitet werden, und diese Informationen können von der Steuerung 12 zum Diagnostizieren von Undichtigkeiten im Partikelfilter verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben.
Abgas verlässt den Rußsensor 86 über das horizontale Rohr 464 von Auslass 84. Abgas im horizontalen Rohr 464 tritt in eine Krümmung 462 ein, wenn das Abgas in eine Richtung strömt, die gegenüber einer Richtung des Abgasstroms im horizontalen Rohr 464 einen Winkel aufweist. Abgas tritt dann in ein vertikales Rohr 460 des Auslasses 84 ein, wo das Abgas in eine Richtung strömt, die zur Richtung des Abgasstroms im horizontalen Rohr 464 senkrecht ist. Abgas im vertikalen Rohr 460 strömt in eine Richtung senkrecht zur Richtung des Abgases in der Auslassleitung (Pfeil 398) in die Auslassleitung, bevor es sich dreht und im Wesentlichen parallel zu Pfeil 398 strömt. Wie gezeigt, strömt Abgas im vertikalen Rohr 460 in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung des Abgasstroms im vertikalen Teil 450 des Einlasses 82.
Auf diese Weise kann Abgas von der Hauptauslassleitung weg in eine sekundäre Abgasstromanordnung abgeleitet werden, wobei das Abgas zu einem Rußsensor geleitet wird. Ein drehbares Schaufelrad, das Partikelfiltermaterialien umfasst, ist dazu ausgelegt, Ruß im Abgasstrom in der sekundären Strömungsanordnung aufzunehmen und sich dabei gleichzeitig zu drehen. Eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads erhöht sich, wenn sich die Rußlast auf dem Schaufelrad erhöht. Die Drehgeschwindigkeit kann basierend auf einer aktuellen Kraftmaschinenlast zusammen mit anderen aktuellen Kraftmaschinenbedingungen (z. B. AGR-Strom, Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw.) mit einer Schwellendrehgeschwindigkeit verglichen werden. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads bei der gegebenen Kraftmaschinenlast die Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet, ist das Schaufelrad mit Ruß überladen. Das Heizelement wird aktiviert, um das Schaufelrad aufzuheizen und etwas des abgelagerten Rußes zu verbrennen. In einem Beispiel kann ein Überladen des Schaufelrads auch ein Überladen eines der sekundären Strömungsanordnung in der Hauptauslassleitung vorgelagerten Partikelfilters (z. B. PF 72 in der Auslassleitung 48) anzeigen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Regenerationen des Schaufelrads und/oder Partikelfilters gemessen und mit einer Schwellenzeitspanne verglichen werden, um eine Verschlechterung des Partikelfilters zu bestimmen, wie nachfolgend beschrieben.
Jetzt Bezug nehmend auf 5, wird ein Verfahren 500 gezeigt zum Bestimmen, ob ein Partikelfilter in einer Kraftmaschinenhauptauslassleitung verschlechtert ist (z. B. undicht und/oder verbrannt ist), durch Vergleichen einer Regenerationszeitspanne eines Schaufelrads einer sekundären Strömungsanordnung mit einer Schwellenzeitspanne. Anweisungen zum Ausführen von Verfahren 500 können von einer Steuerung (z. B. der in 1 gezeigten Steuerung 12) basierend auf in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen, die von verschiedenen Sensoren des Kraftmaschinensystems empfangen werden, wie etwa von den oben unter Bezugnahme auf 1, 2A, 2B, 3A und 3B beschriebenen Sensoren, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Kraftmaschinenaktuatoren des Kraftmaschinensystems einsetzen, um den Kraftmaschinenbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
Verfahren 500 kann unter Bezugnahme auf oben beschriebene Komponenten, insbesondere unter Bezugnahme auf Kraftmaschine 10, Steuerung 12, Partikelfilter 72, sekundäre Strömungsanordnung 80, Auslassleitung 48 und Schaufelrad 240 mit Bezug auf 1, 2A und 2B beschrieben werden.
Verfahren 500 beginnt bei 502, aktuelle Kraftmaschinenbetriebsparameter zu bestimmen, zu schätzen und/oder zu messen. Aktuelle Kraftmaschinenbetriebsparameter können Kraftmaschinenlast, Kraftmaschinendrehzahl, AGR-Strömungsrate, Fahrzeuggeschwindigkeit, Krümmerunterdruck, Drosselklappenposition, Abgasdruck und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis umfassen.
Bei 504 umfasst das Verfahren 500 Schätzen einer Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads im Rußsensor der sekundären Strömungsanordnung. Ein Drehzahlsensor im Rußsensor kann zum Schätzen der Drehgeschwindigkeit verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abgasdrucksensor in einem Auslass der sekundären Strömungsanordnung verwendet werden, wobei die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads basierend auf einem gemessenen Abgasdruck berechnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Abgasdrucksensor in einem Einlass der sekundären Strömungsanordnung befinden. Andere Systeme und Verfahren können verwendet werden, um die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads zu schätzen. Wie oben erwähnt, kann die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads auf einer Kombination aus der Kraftmaschinenlast und/oder einer Rußlast des Schaufelrads basieren.
Bei 506 umfasst das Verfahren 500 Bestimmen, ob die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads größer als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist. Die Schwellendrehgeschwindigkeit kann auf einer Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads bei einer gegebenen Kraftmaschinenlast basieren, wobei eine Rußlast des Schaufelrads kleiner als eine Schwellenrußlast ist. Als ein Beispiel ist die Schwellendrehgeschwindigkeit bei hoher Kraftmaschinenlast höher als bei einer niedrigen Kraftmaschinenlast. Daher dreht sich ein Schaufelrad bei hoher Kraftmaschinenlast schneller als bei niedriger Kraftmaschinenlast. Das Schaufelrad kann in einem Zustand sein, der geeignet zum Aufnehmen von Ruß ist, wenn eine Rußlast des Schaufelrads kleiner als die Schwellenrußlast ist (z. B. teilweise beladen oder nicht beladen). Daher kann die Schwellenrußlast auf einer Rußlast des Schaufelrads basieren, wobei das Schaufelrad nicht in der Lage ist, ausreichend Ruß aufzunehmen. Wenn die Rußlast die Schwellenrußlast überschreitet, überschreitet eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads die Schwellengeschwindigkeit aufgrund einer erhöhten Masse des Schaufelrads (z. B. aufgrund des angesammelten Rußes), wodurch die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads bei einer gegebenen Kraftmaschinenlast erhöht wird.
Wenn die Drehgeschwindigkeit kleiner als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist, fährt das Verfahren 500 bei 508 fort, um aktuellen Kraftmaschinenbetrieb aufrechtzuerhalten und Überwachen der Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads fortzusetzen. Das Verfahren 500 hält auch eine elektrisch mit dem Schaufelrad verbundene Schaltung so, dass sie offen bleibt. Beispielsweise signalisiert eine Steuerung 12, den Schalter 472 von Spannungsquelle 470, wie in 4 gezeigt, offen zu halten, sodass eine Regeneration des Schaufelrads 240 nicht eintritt.
Wenn die Drehgeschwindigkeit größer als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist, fährt das Verfahren 500 bei 510 fort, um das Heizelement durch Schließen der Spannungsquelle zu aktivieren, um das Schaufelrad zu regenerieren. Beispielsweise signalisiert Steuerung 12, Schalter 472 der Schaltungsspannungsquelle 470 in eine geschlossene Position zu betätigen, um Heizelement 90 zu gestatten, Filtermaterialien und/oder Platten des Schaufelrads zu erhitzen. Wie oben beschrieben, kann durch Erhitzen des Schaufelrads eine Temperatur des Schaufelrads hoch genug sein, um etwas oder den gesamten auf den Filtermaterialien des Schaufelrads angesammelten Ruß zu verbrennen.
Der Schalter bleibt, in einem Beispiel, in der geschlossenen Position, bis die Regeneration abgeschlossen ist. Eine vollständige Regeneration kann Verbrennen von im Wesentlichen dem gesamten auf den Filtermaterialien des Schaufelrads angesammelten Ruß umfassen. Eine teilweise Regeneration kann Verbrennen von einem Teil des auf den Filtermaterialien des Schaufelrads angesammelten Rußes umfassen. Die vollständige Regeneration kann länger als die teilweise Regeneration dauern. Bei 512 umfasst das Verfahren 500 Beenden der Regeneration. Die Regeneration kann in Reaktion darauf, dass die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads gleich oder kleiner als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist, die einer teilweisen Regeneration entsprechen kann, beendet werden. Alternativ kann die Regeneration vollständig sein, sobald die Drehgeschwindigkeit eine Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration erreicht hat. Die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration basiert auf einer Drehgeschwindigkeit eines vollständig entladenen (z. B. kein Ruß) Schaufelrads bei einer gegebenen Kraftmaschinenlast. Die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration kann einer vollständigen Regeneration des Schaufelrads entsprechen. In einigen Beispielen ist die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration kleiner als die Schwellendrehgeschwindigkeit. In einigen Ausführungsformen kann die Regeneration, zusätzlich oder alternativ dazu, nach einer festgelegten Zeitdauer (z. B. 20 Sekunden) beendet werden. Die Zeitdauer kann auf einem durchschnittlichen Betrag von Regenerationszeit, die zum Verringern der Drehgeschwindigkeit unter die Schwellendrehgeschwindigkeit verwendet wird, basieren.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren 500 ferner eine Regeneration eines Partikelfilters in der Hauptauslassleitung (z. B. Partikelfilter 72 in Auslassleitung 48) auslösen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads die Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet. Auf diese Weise können der Partikelfilter und das Schaufelrad gleichzeitig regeneriert werden. Regenerieren des Partikelfilters kann Einstellen einer Kombination von einer oder mehreren Kraftmaschinenbedingungen, einschließlich Verzögern einer Kraftstoffeinspritzung, Erhöhen eines Kraftstoffeinspritzdrucks, Zündverstellung nach spät, Erhöhen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses usw. umfassen. In einigen Beispielen kann, durch Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs in dieser Weise, das Schaufelrad auch ohne Aktivieren des Heizelements regeneriert werden. Der Kraftmaschinenbetrieb kann zu einem nominellen Kraftmaschinenbetrieb (z. B. stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, gewünschte Kraftstoffeinspritzverstellung, gewünschter Kraftstoffeinspritzdruck, optimaler Zündzeitpunkt usw.) in Reaktion auf ein Pedaldrücken zurückkehren. Daher können die Regenerationen des Partikelfilters und des Schaufelrads zur gleichen Zeit ausgelöst und beendet werden. In anderen Beispielen kann die Regeneration des Partikelfilters durch ein mit dem Partikelfilter gekoppeltes Heizelement ausgeführt werden. In einem Beispiel kann die Regeneration des Partikelfilters in Reaktion auf die Regeneration des Schaufelrads beendet werden. In einem weiteren Beispiel kann die Regeneration des Partikelfilters in Reaktion darauf beendet werden, dass eine Druckdifferenz zwischen direkt vorgelagert dem Partikelfilter und direkt nachgelagert dem Partikelfilter kleiner als eine Schwellendifferenz ist. Auf diese Weise wird ein dem Partikelfilter vorgelagerter Staudruck ausreichend verringert, sodass Abgas mit einer gewünschten Strömungsrate durch den Filter strömen kann. Die Regeneration des Schaufelrads kann auch in Reaktion darauf beendet werden, dass die Druckdifferenz vorgelagert und nachgelagert dem PF kleiner als eine Schwellendifferenz ist. In einigen Beispielen können das Schaufelrad und der Partikelfilter unabhängig voneinander regeneriert werden.
Bei 514 umfasst das Verfahren 500 Bestimmen einer Zeitspanne zwischen einer letzten Regeneration und einer aktuellen Regeneration des Schaufelrads. Die letzte Regeneration wird als ein Regenerationsereignis definiert, das direkt vor dem aktuellen Regenerationsereignis stattgefunden hat. Die Zeitspanne kann basierend auf einer Zeitdauer zwischen dem Auslösen der letzten Regeneration und dem Auslösen der aktuellen Regeneration berechnet werden (z. B. 120 Minuten). Eine Zeitspanne kann kleiner als eine vorherige Zeitspanne sein, wenn sich der Partikelfilter in der Auslassleitung verschlechtert und weniger Ruß aufnimmt. Beispielsweise entwickelt der Partikelfilter Undichtigkeiten aufgrund von hohen Regenerationstemperaturen, Straßenbedingungen usw., die es gestatten, dass eine größere Menge an Ruß zum Schaufelrad strömt, was zu häufigeren Regenerationen des Schaufelrads führt.
Bei 516 bestimmt das Verfahren 500, ob die gemessene Zeitspanne kleiner als eine Schwellenzeitspanne ist. Die Schwellenzeitspanne kann auf einer festgelegten Schwelle (z. B. 200 Minuten), einer letzten gemessenen Zeitspanne oder einem Prozentsatz der letzten gemessenen Zeitspanne (z. B. 50 % der letzten gemessenen Zeitspanne) basieren. Ferner kann die Schwellenzeitspanne auf einer Schwelle basieren, die anzeigt, dass die Zeitspanne sich verringert und dass das Schaufelrad mit einer erhöhten Rate regeneriert wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Schwellenzeitspanne basierend auf Kraftmaschinenbetriebsparametern eingestellt werden. Zum Beispiel kann sich die Schwellenzeitspanne verringern, wenn sich eine Kraftmaschinenlast erhöht.
Wenn die Zeitspanne nicht kleiner als die Schwellenzeitspanne ist, fährt das Verfahren 500 bei 508 fort, um aktuellen Kraftmaschinenbetrieb beizubehalten und weiterhin die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads zu überwachen.
Wenn die Zeitspanne kleiner als die Schwellenzeitspanne ist, fährt das Verfahren 500 bei 518 fort, um anzuzeigen (z. B. zu kennzeichnen), dass der Partikelfilter der dem Schaufelrad vorgelagerten Hauptauslassleitung in der sekundären Strömungsanordnung verschlechtert ist. Die Anzeige, dass der Partikelfilter verschlechtert ist, kann umfassen, einen Kraftmaschinenbetrieb einzustellen und eine Anzeigeleuchte 520 zu aktivieren (um z. B. einem Fahrzeugnutzer anzugeben, dass der Partikelfilter verschlechtert ist und ausgetauscht werden muss).
Als ein Beispiel kann eine Steuerung (z. B. Steuerung 12) verschiedenen Aktuatoren einer Kraftmaschine (z. B. Drosselklappe 62 der Kraftmaschine 10) signalisieren, eine Drehmomentabgabe der Kraftmaschine zu begrenzen, um das produzierte Abgas zu reduzieren, um Emissionsnormen zu erfüllen. Als ein anderes Beispiel kann das Verfahren 500 zusätzlich oder alternativ dazu einen Zündzeitpunkt oder eine Kraftstoffeinspritzung vorverlegen und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhöhen und/oder die AGR erhöhen. Durch Erhöhen des AGR-Stroms zu einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine wird bzw. werden Verbrennungsgemischtemperatur(en) verringert, und ein Kraftstoffeinspritzvolumen kann verringert werden. Dadurch kann eine Menge an Ruß, die aus einem oder mehreren Zylindern des Motors ausgestoßen wird, verringert werden.
Daher bietet das Verfahren aus 5 ein Verfahren, das Ableiten von Abgas aus einer primären Auslassleitung zu einer sekundären Strömungsanordnung umfasst, wobei die sekundäre Strömungsanordnung dazu ausgelegt ist, einen Rußsensor aufzuweisen, der ein drehbares Schaufelrad umfasst. Das Schaufelrad umfasst zumindest ein Filtermaterial, das mit jedem seiner Platten und/oder Räder gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb basierend auf einer geschätzten Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads, wenn die Drehgeschwindigkeit eine Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet. Die Drehgeschwindigkeit basiert auf einer Rußlast des Schaufelrads, wobei Ruß, der durch das Schaufelrad aufgenommen wurde, am Partikelfilter in der Hauptauslassleitung vorbei geströmt ist.
Das Verfahren umfasst ferner während einer ersten Bedingung, wenn die Bedingungen für eine Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind und in Reaktion darauf, dass die Zeitspanne größer als eine Schwellenzeitspanne ist, Regenerieren des Partikelfilters im Kraftmaschinenabgasrohr über eine Kombination aus Zündverstellung nach spät und/oder Verringern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und während einer zweiten Bedingung und in Reaktion darauf, dass die Zeitspanne kleiner als die Schwellenzeitspanne ist, Anzeigen von Verschlechterung des Partikelfilters für einen Bediener und Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators zum Verringern einer Drehmomentabgabe.
6 zeigt einen Betriebsablauf 600, der beispielhafte Ergebnisse für eine mit einer sekundären Strömungsanordnung arbeitende Kraftmaschine darstellt (z. B. wie etwa die in 1 gezeigte sekundäre Strömungsanordnung 80). Linie 602 stellt dar, wenn ein Schaufelrad der sekundären Strömungsanordnung regeneriert wird, Linie 604 stellt eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads dar, die gepunktete Linie 605 stellt die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration dar, und die gepunktete Linie 606 stellt die Schwellendrehgeschwindigkeit dar, Linie 608 stellt dar, ob ein Partikelfilter in einer Hauptauslassleitung verschlechtert ist, Linie 610 stellt eine Schaufelradrußlast dar, und Linie 612 stellt eine Schwellenrußlast des Schaufelrads dar. Doppelpfeile I1, I2 und I3 stellen gemessene Zeitspannen zwischen einer letzten Regeneration und einer aktuellen Regeneration des Schaufelrads dar. Die horizontale Achse jeder Grafik stellt die Zeit und Zeiterhöhungen von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur dar.
6 ist beispielhaft, und Zeitspannen zwischen Regenerationen des Schaufelrads können größer oder kleiner als die dargestellten Zeitspannen sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann über einen Schwellenmeilenstand (z. B. 25.000 Meilen) Verschlechterung des Partikelfilters in der Hauptauslassleitung auftreten.
Vor t1 wird das Schaufelrad nicht regeneriert, wie durch Linie 602 angezeigt. Daher ist das Heizelement des Schaufelrads nicht aktiv. Die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads ist kleiner als die Schwellendrehgeschwindigkeit, wie durch die Linien 604 bzw. 606 gezeigt. Der im Abgasrohr befindliche Partikelfilter ist nicht verschlechtert, wie durch Linie 608 gezeigt. Die Schaufelradrußlast ist relativ niedrig und unterhalb der Schwellenrußlast, wie durch die Linien 610 bzw. 612 angezeigt. Wie dargestellt, sind die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast im Wesentlichen identisch, da die Drehgeschwindigkeit zumindest teilweise abhängig von der Schaufelradrußlast ist. Bei einer konstanten Kraftmaschinenlast kann ein zunehmender Schaufelradruß in einem ähnlichen Zunehmen der Drehgeschwindigkeit resultieren. Daher kann die Drehgeschwindigkeit als eine Anzeige für eine Rußlast des Schaufelrads verwendet werden.
Bei t1 überschreitet die Schaufelradrußlast die Schwellenrußlast, und die Drehgeschwindigkeit überschreitet die Schwellendrehgeschwindigkeit. In Reaktion darauf schließt ein Schalter einer Spannungsquelle des elektrisch mit dem Schaufelrad gekoppelten Heizelements, um eine Regeneration des Schaufelrads auszulösen. Der Partikelfilter im Abgasrohr ist nicht verschlechtert, weil eine nachfolgende Regeneration noch nicht stattgefunden hat.
Nach t1 und vor t2 wird die Regeneration des Schaufelrads fortgesetzt. Wenn das Schaufelrad regeneriert, wird Ruß von den Filtermaterialien des Schaufelrads weggebrannt, und folglich verringern sich die Drehgeschwindigkeit und die Rußlast. Wie oben beschrieben, kann die Regeneration nach einer vorbestimmten Zeitspanne enden oder kann basierend darauf enden, dass die Drehgeschwindigkeit unter die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration fällt, wie bei 605 gezeigt, die niedriger als die bei 606 gezeigte Schwellendrehgeschwindigkeit ist. In anderen Beispielen kann die Regeneration des Schaufelrads für eine vorbestimmte Zeitspanne (z. B. 20 Sekunden) erfolgen. Wenn die Regeneration stattfindet, verringern sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast auf eine relativ niedrige Drehgeschwindigkeit bzw. Rußlast. In einem Beispiel kann Beenden einer Regeneration im Anschluss daran, dass die Drehgeschwindigkeit unter die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration fällt, einer vollständigen Regeneration entsprechen. Ferner kann Beenden einer Regeneration, wenn die Drehgeschwindigkeit zwischen der Schwellendrehgeschwindigkeit und der Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration liegt, einer teilweisen Regeneration entsprechen. Der Partikelfilter im Abgasrohr ist nicht verschlechtert.
Bei t2 wird die Regeneration des Schaufelrads durch Betätigen des Schalters der Spannungsquelle des Heizelements in eine offene Position in Reaktion darauf, dass sich die Drehgeschwindigkeit unter die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration verringert, beendet, wie oben beschrieben. Die Partikellast auf dem Schaufelrad beginnt sich zu erhöhen (z. B. wird Ruß auf dem Schaufelrad aufgenommen, ohne verbrannt zu werden). Der Partikelfilter im Abgasrohr ist nicht verschlechtert.
Nach t2 und vor t3 erhöhen sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast in Richtung der Schwellendrehgeschwindigkeit bzw. der Schwellenrußlast. Die Regeneration bleibt deaktiviert. Der Partikelfilter im Abgasrohr ist nicht verschlechtert.
Bei t3 überschreitet die Schaufelradrußlast die Schwellenrußlast. Daher überschreitet die Drehgeschwindigkeit die Schwellendrehgeschwindigkeit. In Reaktion darauf wird die Regeneration des Schaufelrads ausgelöst. Während der Regeneration des Schaufelrads wird die Zeitspanne zwischen dem Start der aktuellen Schaufelradregeneration und dem Start der letzten Schaufelradregeneration gemessen, wie durch I1 gezeigt. Daher misst I1 eine Zeitspanne zwischen t1 und t3. Wenn die Zeitspanne kleiner als eine Schwellenzeitspanne ist, kann der Partikelfilter des Abgasrohrs verschlechtert sein, wie oben beschrieben. In diesem Beispiel ist I1 größer als die Schwellenzeitspanne, und der Partikelfilter im Abgasrohr ist nicht verschlechtert. Die Zeitspanne im Beispiel der Figur ist als eine Schwellenzeitspanne dargestellt. Wie oben beschrieben, kann die Schwellenzeitspanne basierend auf Kraftmaschinenbedingungen variieren oder kann auf vorherigen Zeitspannen zwischen aufeinander folgenden Regenerationen basieren. Beispielsweise kann die Schwellenzeitspanne im Wesentlichen gleich zwei Drittel einer vorherigen Zeitspanne sein.
Wenn, als ein Beispiel, eine vorherige Zeitspanne gleich 60 Minuten ist, kann die Schwellenzeitspanne für die nächste gemessene Zeitspanne gleich 40 Minuten sein. Wenn die nächste Zeitspanne kleiner als 40 Minuten ist, kann der Partikelfilter verschlechtert sein.
Nach t3 und vor t4 wird die Regeneration des Schaufelrads fortgesetzt, da die Drehgeschwindigkeit größer ist als die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration. Wenn die Regeneration stattfindet, verringern sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast auf eine relativ niedrige Drehgeschwindigkeit bzw. eine relativ niedrige Last.
Bei t4 wird, da sich die Drehgeschwindigkeit auf eine Drehgeschwindigkeit verringert, die kleiner als die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration ist, über Betätigen des Schalters des Heizelements in eine offene Position die Regeneration des Schaufelrads beendet, wie oben beschrieben. Die Partikellast auf dem Schaufelrad ist relativ niedrig (z. B. im Wesentlichen gleich Null). Zusätzlich beginnt sich die Drehgeschwindigkeit zu erhöhen.
Nach t4 und vor t5 erhöhen sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast weiter auf eine relativ hohe Drehgeschwindigkeit bzw. eine hohe Last. Die Regeneration bleibt deaktiviert, da die Drehgeschwindigkeit kleiner als die Schwellendrehgeschwindigkeit ist.
Bei t5 überschreitet die Schaufelradrußlast die Schwellenrußlast. Daher überschreitet die Drehgeschwindigkeit die Schwellendrehgeschwindigkeit. In Reaktion darauf wird die Regeneration des Schaufelrads ausgelöst. I2 wird ähnlich der Messung von I1 gemessen, nur dass es eine Zeitspanne zwischen t5 und t3 misst. I2 ist größer als die Schwellenzeitspanne, und der Partikelfilter im Abgasrohr ist nicht verschlechtert.
Nach t5 und vor t6 wird die Regeneration des Schaufelrads fortgesetzt, da die Drehgeschwindigkeit größer ist als die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration. Wenn die Regeneration stattfindet, verringern sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast auf eine relativ niedrige Drehgeschwindigkeit bzw. eine relativ niedrige Last.
Bei t6 wird die Regeneration des Schaufelrads durch Betätigen des Schalters des elektrischen Stromkreises in eine offene Position in Reaktion darauf, dass sich die Drehgeschwindigkeit unter die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration verringert, beendet, wie oben beschrieben. Die Partikellast auf dem Schaufelrad ist relativ niedrig.
Nach t6 und vor t7 erhöhen sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast weiter auf eine relativ hohe Drehgeschwindigkeit bzw. eine hohe Last. Die Regeneration ist inaktiv.
Bei t7 überschreitet die Schaufelradrußlast die Schwellenrußlast, und die Drehgeschwindigkeit überschreitet die Schwellendrehgeschwindigkeit. In Reaktion darauf wird die Regeneration des Schaufelrads ausgelöst. I3 misst eine Zeitspanne zwischen t7 und t5. I3 ist kleiner als die Schwellenzeitspanne, und daher wird bestimmt, dass der Partikelfilter im Abgasrohr verschlechtert ist, wie durch Linie 608 dargestellt. Eine Steuerung kann in Reaktion darauf, dass sich die Zeitspanne unter die Schwellenzeitspanne verringert, Verschlechterung des Partikelfilters in der Hauptauslassleitung anzeigen. Ferner kann die Steuerung (z. B. Steuerung 12) Kraftmaschinenbetrieb in Reaktion auf den verschlechterten Partikelfilter einstellen. Die Einstellungen können Einschalten einer Anzeigeleuchte und/oder Begrenzen einer Fahrzeugdrehmomentabgabe umfassen, wie oben Bezug nehmend auf 5 beschrieben.
Nach t7 und vor t8 wird die Regeneration des Schaufelrads fortgesetzt, da die Drehgeschwindigkeit größer ist als die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration. Wenn die Regeneration stattfindet, verringern sich die Drehgeschwindigkeit und die Schaufelradrußlast auf eine relativ niedrige Geschwindigkeit bzw. eine relativ niedrige Last. Der Partikelfilter im Abgasrohr bleibt verschlechtert.
Bei t8 wird die Regeneration des Schaufelrads durch Betätigen des Schalters des Heizelements in eine offene Position in Reaktion darauf, dass sich die Drehgeschwindigkeit unter die Schwellendrehgeschwindigkeit für Regeneration verringert, beendet, wie oben beschrieben. Die Partikellast auf dem Schaufelrad bleibt aufgrund der von der Steuerung vorgenommenen Einstellungen zum Verringern des Rußausstoßes niedrig. Daher bleibt die Drehgeschwindigkeit niedrig.
Nach t8 werden die Einstellungen beibehalten, und die Schaufelradrußlast und die Drehgeschwindigkeit bleiben bei relativ niedrigen Werten. Der Partikelfilter in der Auslassleitung bleibt verschlechtert.
Auf diese Weise kann durch Umleiten eines Teils des Abgases von einer Hauptauslassleitung zu einer sekundären Strömungsanordnung ein Schaufelrad umfassender Rußsensor in der sekundären Strömungsanordnung verwendet werden, um Verschlechterung eines Partikelfilters in der Hauptauslassleitung vorgelagert der sekundären Strömungsanordnung zu bestimmen. Zusätzlich wird durch Drehen des Schaufelrads und Platzieren desselben in der sekundären Strömungsanordnung Gleichförmigkeit der Rußablagerung auf dem Schaufelrad erhöht im Vergleich zum Platzieren des Rußsensors in der Hauptauslassleitung. Daher wird die Empfindlichkeit und/oder Zuverlässigkeit des Schaufelrads erhöht, und es kann genauer bestimmt werden, ob der Partikelfilter in der Auslassleitung verschlechtert oder nicht verschlechtert ist. Die technische Wirkung des Strömens von Abgas zur sekundären Strömungsanordnung in Richtung des Rußsensors ist, einen Zustand des Partikelfilters (z. B. verschlechtert oder nicht verschlechtert) in der Hauptauslassleitung zu bestimmen, um eine Emissionsnorm zu erfüllen. Eine Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads kann mit einer Schwellendrehgeschwindigkeit verglichen werden, wobei dann, wenn die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrads die Schwellendrehgeschwindigkeit überschreitet, das Schaufelrad vollständig mit Ruß beladen ist. Das Schaufelrad kann in Reaktion darauf, dass die Drehgeschwindigkeit über die Schwellendrehgeschwindigkeit erhöht wird, regeneriert werden. Wenn sich eine Zeitspanne zwischen Auslösungen von aufeinander folgenden Regenerationen verringert, kann dies darauf hindeuten, dass der Partikelfilter in der Hauptauslassleitung verschlechtert ist.
Ein Verfahren, das Ableiten von Abgas von einem Abgasrohr zu einem parallelen Abgaspfad außerhalb des Abgasrohrs umfasst, wobei der Abgaspfad drehbare Platten, die mit einem Filtermaterial in einem festen Gehäuse gekoppelt ist, und Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb basierend auf einer Drehgeschwindigkeit der Platten umfasst.
Ein erstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet ferner, dass die Drehgeschwindigkeit mit einer Rußlast der Platten korreliert und dass die Platten in Reaktion darauf, dass die Drehgeschwindigkeit größer als eine Schwellendrehgeschwindigkeit ist, regeneriert werden. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb darauf basiert, dass eine Zeitspanne zwischen aufeinander folgendem letztem und aktuellem Regenerationsereignis der Platten kleiner als eine Schwellenzeitspanne ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste und/oder zweite Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Zeitspanne von einer Auslösung des letzten Regenerationsereignisses zu einer Auslösung des aktuellen Regenerationsereignisses gemessen wird. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Abgasrohr fluidisch über ein Einlassrohr und ein Auslassrohr des Abgaspfades mit dem Abgaspfad gekoppelt ist, und dass das Einlassrohr eine oder mehrere Perforationen an einem Teil des Einlassrohrs umfasst, der in einem Inneren des Abgasrohrs angeordnet ist. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Abgas durch das feste Gehäuse der Platten strömt, wobei sich ein Einlass des Gehäuses direkt gegenüber einem Auslass des festen Gehäuses befindet, wobei sich die Platten dazwischen befinden. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich fünften Beispiels und beinhaltet ferner, dass Ableiten von Abgas aus dem Abgasrohr zum Abgaspfad ferner umfasst, dass Abgas durch zumindest eine Platte der Platten in dem festen Gehäuse strömt, bevor das Abgas zur Auslassleitung im Abgasrohr zurückkehrt. Ein siebtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass die Platten quadratisch sind und dass das Filtermaterial aus einem Partikelfiltersubstrat besteht, das dazu ausgelegt ist, Ruß im Abgasstrom aufzunehmen. Ein achtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich siebten Beispiels und beinhaltet ferner, dass die Platten porös sind.
Ein zweites beispielhaftes Verfahren, das Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb basierend auf Verschlechterung eines Partikelfilters in einem Kraftmaschinenabgasrohr beinhaltet, wobei die Verschlechterung basierend auf einer Zeitspanne zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration von sich drehenden Filtern in einem zylindrischen Gehäuse, das sich entlang einer außerhalb des Kraftmaschinenabgasrohrs positionierten sekundären Leitung befindet, bestimmt wird. Ein erstes Beispiel des zweiten beispielhaften Verfahrens beinhaltet ferner, dass ein Einlass und ein Auslass der zusätzlichen Leitung mit einem dem Partikelfilter nachgelagerten Kraftmaschinenabgasrohr gekoppelt sind, wobei der Einlass und der Auslass bei gleichen axialen Höhen physisch mit dem zylindrischen Gehäuse gekoppelt sind. Ein zweites Beispiel des zweiten beispielhaften Verfahrens beinhaltet optional das erste beispielhafte Verfahren und beinhaltet ferner, dass die sich drehenden Filter eine Plus-Form haben und dass die Seiten der sich drehenden Filter im Eingriff mit Innenoberflächen des zylindrischen Gehäuses sind. Ein drittes Beispiel des zweiten beispielhaften Verfahrens beinhaltet optional das erste und/oder zweite Beispiel und beinhaltet ferner, dass Regenerieren der sich drehenden Filter in Reaktion darauf erfolgt, dass eine Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Filter größer als eine Schwellendrehgeschwindigkeit ist und dass die Schwellendrehgeschwindigkeit auf einer Kombination aus einer Kraftmaschinenlast und/oder einer AGR-Strömungsrate und/oder einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert. Ein viertes Beispiel des zweiten beispielhaften Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich dritten Beispiels und beinhaltet ferner, während einer ersten Bedingung, wenn die Bedingungen für eine Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind und in Reaktion darauf, dass die Zeitspanne größer als eine Schwellenzeitspanne ist, Regenerieren des Partikelfilters im Kraftmaschinenabgasrohr über eine Kombination aus Zündverstellung nach spät und/oder Verringern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und während einer zweiten Bedingung und in Reaktion darauf, dass die Zeitspanne kleiner als die Schwellenzeitspanne ist, Anzeigen von Verschlechterung des Partikelfilters für einen Bediener und Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators zum Verringern einer Drehmomentabgabe.
Ein Kraftmaschinenabgassystem umfasst eine Auslassleitung, die ein hohles zylindrisches Gehäuse mit mehreren Platten umfasst, die dazu ausgelegt sind, sich zu drehen, wenn Abgas durch das zylindrische Gehäuse strömt, wobei die Platten ein darauf befindliches Rußeinschlussmaterial aufweisen. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet ferner, dass Abgas durch zumindest eine Platte der Platten strömt, bevor es aus dem zylindrischen Gehäuse heraus strömt. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass das zylindrische Gehäuse einen oberen Bogen und einen unteren Bogen umfasst, und wobei zumindest eine Platte der Platten unabhängig von einer Drehposition der Platten im Eingriff mit dem oberen Bogen ist, und wobei zumindest eine zweite, davon verschiedene Platte unabhängig von einer Drehposition der Platten im Eingriff mit dem unteren Bogen ist. Ein drittes Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste und/oder zweite Beispiel und beinhaltet ferner, dass ein Winkel zwischen den einzelnen Platten der mehreren Platten kleiner als ein Winkel ist, der einer Bogenlänge des oberen Bogens entspricht.
Ein viertes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis einschließlich dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das zylindrische Gehäuse keine zusätzlichen Einlässe oder anderen Auslässe als einen Einlass und einen Auslass zur Leitung aufweist. Ein fünftes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und umfasst ferner eine elektronische Steuerung mit Anweisungen zum Einstellen von Kraftmaschinenbetriebsparametern in Reaktion auf eine Drehgeschwindigkeit der Platten während Kraftmaschinenbetriebs.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendbar sind. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht-flüchtigem Speicher gespeichert werden und können durch das Steuerungssystem, einschließlich der Steuerung zusammen mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinenhardware ausgeführt werden. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere von einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien wie z. B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen aufweisen. Somit können verschiedene dargestellte Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen im dargestellten Ablauf oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Dementsprechend ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich der Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus können die beschriebenen Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen grafisch einen im nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem zu programmierenden Code darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließlich den verschiedenen Kraftmaschinenhardwarekomponenten zusammen mit der elektronischen Steuerung, umgesetzt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer dieser Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr von diesen Elementen weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Ableiten von Abgas von einem Abgasrohr zu einem parallelen Abgaspfad außerhalb des Abgasrohrs, wobei der Abgaspfad drehbare Platten umfasst, die mit einem Filtermaterial in einem festen Gehäuse gekoppelt sind; und Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb basierend auf einer Drehgeschwindigkeit der Platten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehgeschwindigkeit mit einer Rußlast der Platten korreliert wird und die Platten in Reaktion darauf, dass die Drehgeschwindigkeit größer als eine Schwellendrehgeschwindigkeit ist, regeneriert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb ferner darauf basiert, dass eine Zeitspanne zwischen aufeinander folgendem letztem und aktuellem Regenerationsereignis der Platten kleiner als eine Schwellenzeitspanne ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zeitspanne von einer Auslösung des letzten Regenerationsereignisses zu einer Auslösung des aktuellen Regenerationsereignisses gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abgasrohr fluidisch über ein Einlassrohr und ein Auslassrohr des Abgaspfades mit dem Abgaspfad gekoppelt ist, und wobei das Einlassrohr eine oder mehrere Perforationen an einem Teil des Einlassrohrs umfasst, der in einem Inneren des Abgasrohrs angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend Strömen von Abgas durch das feste Gehäuse der Platten, wobei sich ein Einlass des Gehäuses direkt gegenüber einem Auslass des festen Gehäuses befindet, wobei sich die Platten dazwischen befinden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Ableiten von Abgas aus dem Abgasrohr zum Abgaspfad ferner umfasst, dass Abgas durch zumindest eine Platte der Platten in dem festen Gehäuse strömt, bevor das Abgas zur Auslassleitung im Abgasrohr zurückkehrt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Platten quadratisch sind und das Filtermaterial aus einem Partikelfiltersubstrat besteht, das dazu ausgelegt ist, Ruß im Abgasstrom aufzunehmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Platten porös sind.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Einstellen von Kraftmaschinenbetrieb basierend auf Verschlechterung eines Partikelfilters in einem Kraftmaschinenabgasrohr, wobei die Verschlechterung basierend auf einer Zeitspanne zwischen einer ersten Regeneration und einer zweiten Regeneration von sich drehenden Filtern in einem zylindrischen Gehäuse, das sich entlang einer außerhalb des Kraftmaschinenabgasrohrs positionierten sekundären Leitung befindet, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die sekundäre Leitung einen Einlass und einen Auslass umfasst, die mit einem dem Partikelfilter nachgelagerten Kraftmaschinenabgasrohr gekoppelt sind, und wobei der Einlass und der Auslass bei gleichen axialen Höhen physisch mit dem zylindrischen Gehäuse gekoppelt sind.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die sich drehenden Filter eine Plus-Form haben und wobei die Seiten der sich drehenden Filter im Eingriff mit Innenoberflächen des zylindrischen Gehäuses sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei Regenerieren der sich drehenden Filter in Reaktion darauf erfolgt, dass eine Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Filter größer als eine Schwellendrehgeschwindigkeit ist, und wobei die Schwellendrehgeschwindigkeit auf einer Kombination aus einer Kraftmaschinenlast und/oder einer AGR-Strömungsrate und/oder einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, das ferner Folgendes umfasst: während einer ersten Bedingung, wenn Bedingungen für eine Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind und in Reaktion darauf, dass die Zeitspanne größer als eine Schwellenzeitspanne ist, Regenerieren des Partikelfilters im Kraftmaschinenabgasrohr über eine Kombination aus Zündverstellung nach spät und/oder Verringern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; und während einer zweiten Bedingung und in Reaktion darauf, dass die Zeitspanne kleiner als die Schwellenzeitspanne ist, Anzeigen von Verschlechterung des Partikelfilters für einen Bediener und Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators zum Verringern der Drehmomentabgabe.
Kraftmaschinenabgassystem, das Folgendes umfasst: eine Auslassleitung, die ein hohles zylindrisches Gehäuse mit mehreren Platten umfasst, die dazu ausgelegt sind, sich zu drehen, wenn Abgas durch das zylindrische Gehäuse strömt, wobei die Platten ein daran gekoppeltes Rußeinschlussmaterial aufweisen.
System nach Anspruch 15, wobei Abgas durch mindestens eine Platte der Platten strömt, bevor es aus dem zylindrischen Gehäuse heraus strömt.
System nach Anspruch 15 oder 16, wobei das zylindrische Gehäuse einen oberen Bogen und einen unteren Bogen umfasst, und wobei mindestens eine Platte der Platten unabhängig von einer Drehposition der Platten im Eingriff mit dem oberen Bogen ist, und wobei mindestens eine zweite, davon verschiedene Platte unabhängig von einer Drehposition der Platten im Eingriff mit dem unteren Bogen ist.
System nach Anspruch 17, ferner umfassend einen Winkel zwischen den einzelnen Platten der mehreren Platten, der kleiner als ein Winkel ist, der einer Bogenlänge des oberen Bogens entspricht.
System nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das zylindrische Gehäuse keine zusätzlichen Einlässe oder andere Auslässe hat als einen Einlass und einen Auslass zur Auslassleitung.
System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, ferner umfassend eine elektronische Steuerung mit Anweisungen zum Einstellen von Kraftmaschinenbetriebsparametern in Reaktion auf eine Drehgeschwindigkeit der Platten während Kraftmaschinenbetriebs.