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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Motornachbehandlung und insbesondere Motornachbehandlungssysteme mit einem mehrwegigen oder mehrpfadigen Nachbehandlungsmodul und einem oder mehreren Hochfrequenz- (HF-) Sensoren und Verfahren, Baugruppen und Komponenten davon.
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Stand der Technik
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Ein Nachbehandlungssystem, das einen Partikelfilter verwendet, kann Delta-Druck (d. h. Partikelfilter und physikbasiertes Modell) verwenden, um die Rußbeladung zu erfassen. Bei relativ großen Motoren ist die Delta-Druck-Technik jedoch aufgrund der geringeren Gegendruckgrenzen möglicherweise nicht ausreichend genau.
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U.S.-Patent Veröffent.-Nr. 2020/0333264 („die '264-Patentveröffentlichung“) beschreibt ein Funkzustandsgrößenmesssystem und -verfahren. Die '264-Patentveröffentlichung beschreibt, dass eine oder mehrere Hochfrequenzsonden in einem Gehäuse installiert sein können, um Hochfrequenzsignale in dem Gehäuse zu übertragen oder zu empfangen. Gemäß der '264-Patentveröffentlichung können die übertragenen und empfangenen Signale verwendet werden, um einen oder mehrere Resonanzwellentypen in einem Messhohlraum zu erzeugen und abzutasten. Die '264-Patentveröffentlichung beschreibt jedoch nicht die Implementierung der einen oder der mehreren Hochfrequenzsonden in dem Zusammenhang mit einem mehrwegigen oder mehrpfadigen Nachbehandlungsmoduls.
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Kurzdarstellung
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Gemäß einem Aspekt wird ein Nachbehandlungsmodul beschrieben oder implementiert. Das Nachbehandlungsmodul kann umfassen: eine Abgaseinschließung mit wenigstens einer Einlassöffnung zum Aufnehmen von Abgas von einem Motor, eine Auslassöffnung zum Ausgeben von behandeltem Abgas, einen ersten Raum in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung, einen zweiten Raum in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung; eine Mehrzahl von Partikelfiltern, die sich parallel zueinander innerhalb der Abgaseinschließung erstrecken, sodass sich für jeden der Partikelfilter ein Einlass des Partikelfilters in dem ersten Raum befindet und sich ein Auslass des Partikelfilters in dem zweiten Raum befindet; und einen Hochfrequenz-(HF-) Sensorsatz, der eine HF-Senderbaugruppe und eine HF-Empfängerbaugruppe beinhaltet, wobei jede der HF-Senderbaugruppe und der HF-Empfängerbaugruppe ein Gehäuse und eine Antenne aufweist. Die HF-Senderbaugruppe kann in dem ersten Raum an dem Einlass eines der Partikelfilter bereitgestellt sein, und die HF-Empfängerbaugruppe kann an dem Auslass des einen Partikelfilters bereitgestellt sein. Das Nachbehandlungsmodul kann dazu konfiguriert sein, das Abgas derart zu verarbeiten, dass ein Strom des Abgases von dem ersten Raum zu dem zweiten Raum über die Mehrzahl von Partikelfiltern parallel zueinander strömt.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Implementieren eines mehrwegigen Nachbehandlungsmoduls offenbart oder implementiert. Das Verfahren kann umfassen: Bereitstellen einer Abgaseinschließung des mehrwegigen Nachbehandlungsmoduls, wobei die Abgaseinschließung eine Einlassöffnung zum Aufnehmen von Abgas von einem Motor, eine Auslassöffnung zum Ausgeben von behandeltem Abgas, einen ersten Raum in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung und einen zweiten Raum in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung beinhaltet; Bereitstellen einer Mehrzahl von Partikelfiltern des mehrwegigen Nachbehandlungsmoduls, die in einer Anordnung aus wenigstens einer Reihe und mehreren Spalten oder mehreren Reihen und wenigstens einer Spalte angeordnet sind, wobei sich die Partikelfilter parallel zueinander innerhalb der Abgaseinschließung derart erstrecken, dass sich für jeden der Partikelfilter ein Einlass des Partikelfilters in dem ersten Raum befindet und sich ein Auslass des Partikelfilters in dem zweiten Raum befindet, und Bereitstellen einer Mehrzahl von Hochfrequenz- (HF-) Sensorsätzen, die jeweils aus einem HF-Sender und einen HF-Empfänger bestehen. Der erste Raum und der zweite Raum können nur über die Mehrzahl von Partikelfiltern miteinander in Fluidverbindung stehen, und die HF-Sender können in dem ersten Raum an jeweiligen Einlässen entsprechender Partikelfilter bereitgestellt sein. Die HF-Empfänger können in dem zweiten Raum jeweils an Auslässen der entsprechenden Partikelfilter bereitgestellt sein.
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Und in einem anderen Aspekt wird ein Motornachbehandlungssystem offenbart oder bereitgestellt. Das Motornachbehandlungssystem kann umfassen: eine elektronische Steuerschaltung; und ein Abgassystem, um eine Abgasausgabe von einem Verbrennungsmotor zu empfangen. Das Abgassystem kann ein mehrwegiges Nachbehandlungsmodul kann aufweisen, das beinhaltet: eine Abgaseinschließung mit einer Einlassöffnung zum Aufnehmen des Abgases von dem Verbrennungsmotor über eine erste Abgasleitung, die dem Verbrennungsmotor nachgeschaltet ist, eine Auslassöffnung zum Ausgeben von behandeltem Abgas an eine zweite Abgasleitung, die dem Verbrennungsmotor nachgeschaltet ist, einen ersten Raum in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung, einen zweiten Raum in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung und einen Teiler zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum, eine Mehrzahl von Partikelfiltern, die sich parallel zueinander innerhalb der Abgaseinschließung derart erstrecken, dass sich für jeden der Partikelfilter ein Einlass des Partikelfilters in dem ersten Raum befindet und sich ein Auslass des Partikelfilters in dem zweiten Raum befindet, und einen Hochfrequenz- (HF-) Sensorsatz, der mit einem elektronischen Steuermodul wirkgekoppelt ist und aus einer HF-Senderbaugruppe und einer HF-Empfängerbaugruppe besteht, wobei jede der HF-Senderbaugruppe und der HF-Empfängerbaugruppe ein Gehäuse und eine Antenne aufweist. Die HF-Senderbaugruppe kann in dem ersten Raum an dem Einlass eines der Partikelfilter und nicht an den Einlässen eines der anderen Partikelfilter bereitgestellt sein, und die HF-Empfängerbaugruppe kann an dem Auslass des einen Partikelfilters und nicht an den Auslässen des anderen Partikelfilters bereitgestellt sein.
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Weitere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines mehrwegigen Nachbehandlungsmodul gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstandes.
- 2 ist eine Draufsicht auf das mehrwegige Nachbehandlungsmodul aus 1.
- 3 ist eine Schnittansicht des mehrwegigen Nachbehandlungsmoduls aus 1 entlang der Linie 3-3 in 2.
- 4 zeigt einen Abschnitt einer Hochfrequenz- (HF-) Sensorbaugruppe relativ zu einem Partikelfilter in einem mehrwegigen Nachbehandlungsmodul gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
- 5 zeigt eine Draufsicht auf die HF-Sensorbaugruppe aus 4.
- 6 ist ein Blockdiagramm einer Maschine, die ein mehrwegiges Nachbehandlungsmodul gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands implementiert.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Motornachbehandlung und insbesondere Motornachbehandlungssysteme mit einem mehrwegigen oder mehrpfadigen Nachbehandlungsmodul und einem oder mehreren Hochfrequenz- (HF-) Sensoren und Verfahren, Baugruppen und Komponenten davon.
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1-3 zeigen ein Nachbehandlungsmodul 100, das gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands als ein Modul für saubere Emissionen (clean emissions module - CEM) bezeichnet oder gekennzeichnet werden kann. Das Nachbehandlungsmodul 100 kann aus einer Abgaseinschließung 110, einer Mehrzahl von Partikelfiltern 130 und einem oder einer Mehrzahl von Hochfrequenz- (HF-) Sensorsätzen bestehen, die aus zwei HF-Sensoren 150 bestehen. Das Nachbehandlungsmodul 100 kann als mehrwegiges oder mehrpfadiges Nachbehandlungsmodul 100 konfiguriert oder gekennzeichnet sein, da Abgas über mehrere parallele Pfade dahindurch strömen kann, insbesondere mehrere parallele Pfade über die Mehrzahl von Partikelfiltern 130.
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Die Abgaseinschließung 110 kann eine Mehrzahl von Seitenwänden in Abhängigkeit von der geometrischen Konfiguration davon beinhalten. Hier zeigen 1-3, dass die Abgaseinschließung 110 eine rechteckige Form aufweisen kann, jedoch können Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands alternative geometrische Konfigurationen beinhalten, wie einen Würfel oder einen anders geformten rechteckigen Quader. In dieser Hinsicht können die Seitenwände eine obere oder Dachseitenwand 111 und eine untere oder Bodenseitenwand 113 gegenüber der oberen Seitenwand 111 und vordere, hintere und Endseitenwände dazwischen beinhalten. Es gilt zu beachten, dass in 1 und 2 die obere Seitenwand 111 gegenüber der unteren Seitenwand (d. h. Boden oder unten) 113 nicht gezeigt ist; jedoch 3 die obere Seitenwand 111 zeigt. Obwohl 1-3 eine horizontale Installation zeigen, sind Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands nicht derart eingeschränkt und können auf eine vertikale Installation gerichtet sein. Solche Installationen können nur eine horizontale Abgasströmung, nur eine vertikale Abgasströmung oder eine Kombination aus horizontaler Strömung und vertikaler Strömung oder Abgas einschließen.
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Die Abgaseinschließung 110 kann zudem eine Einlassöffnung 112 zum Aufnehmen von Abgas von einem Motor (z. B. einem Dieselmotor) und eine Auslassöffnung 114 zum Ausgeben von Abgas, das in der Abgaseinschließung 110 behandelt oder konditioniert wurde, aus der Abgaseinschließung 110 aufweisen. Obwohl die Abgaseinschließung 110 eine Einlassöffnung 112 zeigt, sind Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands nicht derart eingeschränkt. Das heißt, Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands können mehrere Einlassöffnungen 112 beinhalten, beispielsweise zwei Einlassöffnungen 112. Optional kann nur eine Auslassöffnung 114 bereitgestellt sein, beispielsweise die Auslassöffnung 114. Alternativ kann mehr als eine Auslassöffnung 114 bereitgestellt sein. Zusätzlich, obwohl 1-3 die Einlassöffnung 112 und die Auslassöffnung 114 an gegenüberliegenden Seitenwänden der Abgaseinschließung 110 zeigen, können die Einlassöffnung 112 und die Auslassöffnung 114 an anderen Seitenwänden als den in den 1-3 gezeigten sein. Beispielsweise kann sich die Einlassöffnung 112 an der unteren Seitenwand 113 befinden und kann sich die Auslassöffnung 114 an der oberen Seitenwand 111 befinden.
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Abgas von dem Motor kann innerhalb eines Innenvolumens der Abgaseinschließung 110 über die Einlassöffnung 112 bereitgestellt werden. Ebenso kann Abgas, das durch das Nachbehandlungsmodul 100 behandelt oder konditioniert wird, über die Auslassöffnung 114 aus der Abgaseinschließung 110 ausgegeben werden. Gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann die Strömung F des Abgases von der Einlassöffnung oder den -Öffnungen zu der Auslassöffnung oder den Öffnungen der einzige Weg sein, wie das Abgas in die Abgaseinschließung eintreten und aus dieser austreten kann. Beispielsweise kann in Bezug auf die Abgaseinschließung 110 die Abgasströmung F von der Einlassöffnung 112 zu der Auslassöffnung 114 der einzige Weg sein, wie das Abgas in die Abgaseinschließung 110 eintreten und aus dieser austreten kann. Somit kann die Abgaseinschließung 110 das Abgas abdichtend einschließen, wenn das Abgas dahindurch durchtritt, mit Ausnahme der Abgaskanäle an der Einlassöffnung 112 und der Auslassöffnung 114.
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Die Abgaseinschließung 110 kann darin einen ersten Raum oder eine erste Kammer 118 und einen zweiten Raum oder eine zweite Kammer 120 aufweisen. Der erste Raum 118 kann in direkter Fluidverbindung mit der Einlassöffnung 112 stehen, und der zweite Raum 120 kann in direkter Fluidverbindung mit der Auslassöffnung 114 stehen. Der erste Raum 118 kann von dem zweiten Raum 120 wenigstens durch die Mehrzahl von Partikelfiltern 130 fluidisch getrennt sein. Optional kann eine Wand oder ein Trenner 116 zusätzlich den ersten Raum 118 fluidisch von dem zweiten Raum 120 trennen. Hier kann gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands Abgas von dem ersten Raum 118 zu dem zweiten Raum 120 nur über die Partikelfilter 130 strömen.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, können die Partikelfilter 130 parallel zueinander innerhalb der Abgaseinschließung 110 angeordnet sein. In dieser Hinsicht können entsprechende Einlässe 132 der Partikelfilter 130, die hier als erste Enden oder erste Flächen (der Partikelfilter 130) bezeichnet werden können, in dem ersten Raum 118 bereitgestellt sein. Ebenso können jeweilige Auslässe 134 der Partikelfilter 130, die hierin als zweite Enden oder zweite Flächen (der Partikelfilter 130) bezeichnet werden können, in dem zweiten Raum 120 bereitgestellt sein. Optional kann der Pfad der Abgasströmung F durch die Partikelfilter 130 relativ zu dem Pfad der Abgasströmung F durch die Einlassöffnung 112 und/oder die Auslassöffnung 114 (z. B. senkrechte Strömungspfade) versetzt sein, abhängig von der Konfiguration und Orientierung der Partikelfilter 130 und der Einlassöffnung 112 und der Partikelfilter 130 und der Auslassöffnung 114.
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In jedem Fall kann das Abgas gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen parallel von dem ersten Raum 118 zu dem zweiten Raum 120 durch die Partikelfilter 130 strömen. Daher können, wie vorstehend angemerkt, und wie in 1 und 2 gezeigt, die parallelen Partikelfilter 130 dadurch gekennzeichnet sein, dass sie mehrere Abgasströmungspfade oder - durchgänge für die Abgasströmung F von dem ersten Raum 118 zu dem zweiten Raum 120 bereitstellen. Wenn also die Abgasströmung F über die Einlassöffnung 112 (oder die Einlassöffnungen) in die Abgaseinschließung 110 eintritt, kann die Abgasströmung F gemäß der Anzahl von Partikelfiltern 120 in verschiedene Strömungspfade aufgeteilt werden. Obwohl 1-3 die Partikelfilter 130 zeigen, die angeordnet sind, um eine horizontale Strömung des Abgases zu behandeln, können Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ebenso Partikelfilter 130 beinhalten, die orientiert sind, um eine vertikale oder andere gerichtete Strömung des Abgases von dem ersten Raum 118 zu dem zweiten Raum 120 aufzunehmen.
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Im Folgenden ausführlicher erörtert, obwohl das Abgas durch jeden der Partikelfilter 130 hindurch passieren kann, kann die Abgasströmung F für die verschiedenen Partikelfilter 130 nicht dieselbe sein. Beispielsweise kann wenigstens einer der Partikelfilter 130 derart vorbestimmt sein, dass er in der Lage ist, eine höchste oder größte Menge der Abgasströmung F relativ zu anderen nicht höchsten Partikelfiltern 130 zu verarbeiten, und kann wenigstens einer der Partikelfilter 130 derart vorbestimmt sein, dass er in der Lage ist, eine niedrigste oder geringste Menge der Abgasströmung F relativ zu anderen nicht niedrigsten Partikelfiltern 130 zu verarbeiten. Hier können die Strömungseigenschaften der Abgasströmung F auf der Größe der Abgaseinschließung 110 oder Komponenten davon und/oder der Platzierung der Komponenten innerhalb der Abgaseinschließung 110 basieren. Eine solche Dimensionierung und/oder Platzierung kann auf die Einlassöffnung 112, die Auslassöffnung 114, den ersten Raum 118, den zweiten Raum 120 und die Partikelfilter 130 anwendbar sein.
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Gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands können die Partikelfilter 130 in einer Anordnung innerhalb der Abgaseinschließung 110 angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann als mehrzeilige und/oder mehrspaltige Anordnung ausgebildet sein. 1-3 zeigen beispielsweise eine Anordnung von Partikelfiltern 130 mit einer Reihe und vier Spalten. Allerdings sind Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands nicht derart eingeschränkt. Beispielsweise kann gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen die Anzahl der Partikelfilter 130 fünfzehn betragen, die in einer 3x5- oder 5x3-Anordnung angeordnet sind.
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Jeder der Partikelfilter 130 kann aus einem Körper oder einem Gehäuse und einem Filterabschnitt (oder -abschnitten) 136 bestehen, der aus Filtermaterial oder -medium innerhalb des Gehäuses besteht (z. B. Keramik- und/oder Metallfiltermedium(ien)). Optional kann der Partikelfilter 130, insbesondere das Gehäuse und der Filterabschnitt 136 davon, als eine Dose beziehungsweise ein Ziegelstein bezeichnet werden. Obwohl 1-3 zeigen, dass die Gehäuse der Partikelfilter 130 (und der entsprechenden Filterabschnitte 136) zylindrisch sind, sind Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands nicht derart beschränkt. Beispielsweise können die Gehäuse der Partikelfilter 130 (und die entsprechenden Filterabschnitte 136) quaderförmig, rechteckig quaderförmig usw. sein. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann der Partikelfilter 130 dazu konfiguriert sein, Filterung für Dieselmotorabgas bereitzustellen. Daher können die Partikelfilter 130 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen Dieselpartikelfilter (DPF) sein.
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Optional können die Partikelfilter 130 andere Komponenten als den Filterabschnitt 136 in dem Gehäuse aufweisen. Beispielsweise können die Partikelfilter 130 einen Oxidationskatalysator, einen SCR/NOx-Reduktionskatalysator und/oder andere Nachbehandlungskomponenten in den Gehäusen davon beinhalten. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen können die Partikelfilter 130 angepasst sein, um absorbierte gasförmige Spezies zu verarbeiten.
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Wie vorstehend angemerkt, kann jeder des einen oder der mehreren HF-Sensorsätze aus zwei HF-Sensoren 150 bestehen. Darüber hinaus kann gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen jeder HF-Sensorsatz aus den zwei der HF-Sensoren 150 bestehen. Einer der HF-Sensoren 150 des HF-Sensorsatzes kann ein übertragender HF-Sensor 150 sein und der andere der HF-Sensoren 150 des HF-Sensorsatzes kann ein empfangender HF-Sensor 150 sein. Im Allgemeinen kann der übertagende HF-Sensor 150 gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands HF-Signale durch einen entsprechenden Partikelfilter 130 übertragen, und die übertragenen HF-Signale können durch den empfangenden HF-Sensor 150 erfasst werden. Derartige übertragende und empfangende HF-Signale können verwendet werden, um Ruß, Asche und/oder absorbierte gasförmige Spezies relativ zu dem entsprechenden Partikelfilter 130 zu erfassen oder zu erkennen.
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Gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann ein erster HF-Sensor 150 des HF-Sensorsatzes in dem ersten Raum 118 der Abgaseinschließung 110 bereitgestellt sein und kann ein zweiter HF-Sensor 150 des HF-Sensorsatzes in dem zweiten Raum 120 der Abgaseinschließung 110 bereitgestellt sein. Der HF-Sensor 150 weiter stromaufwärts in dem Strömungspfad F des Abgases durch das Nachbehandlungsmodul 100 kann einem Sende- oder übertragenden HF-Sensor 150 entsprechen und der HF-Sensor 150 weiter stromabwärts in dem Strömungspfad F des Abgases kann einem Empfänger- oder empfangenden HF-Sensor 150 entsprechen. In dem Nachbehandlungsmodul 100 aus 1-3 kann jeder HF-Sensor 150 in dem ersten Raum 118 dem Sender- oder übertragendem HF-Sensor 150 eines HF-Sensorsatzes entsprechen und jeder HF-Sensor 150 in dem zweiten Raum 120 kann dem Empfangs- oder empfangenden HF-Sensor 150 eines HF-Sensorsatzes entsprechen. Alternativ können die Rollen der HF-Sensoren 150, d. h. das Übertragen und das Empfangen, in Bezug auf den Strömungspfad F des Abgases durch das Nachbehandlungsmodul 100 umgekehrt werden.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann jeder HF-Sensorsatz einem entsprechenden der Partikelfilter 130 zugeordnet sein. Optional kann jeder HF-Sensorsatz nur dem entsprechenden der Partikelfilter 130 zugeordnet sein. In dieser Hinsicht kann einer der HF-Sensoren 150 relativ zu dem Einlass 132 des entsprechenden Partikelfilters 130 bereitgestellt sein und der andere der HF-Sensoren 150 kann relativ zu dem Auslass 134 des gleichen entsprechenden Partikelfilters 130 bereitgestellt sein. Ein derartiger HF-Sensorsatz kann daher nicht in Bezug auf die Einlässe 132 und Auslässe 134 eines beliebigen der anderen Partikelfilter 130 bereitgestellt sein, sodass der HF-Sensorsatz Eigenschaften erfassen kann, die für die anderen Partikelfilter 130 spezifisch sind. Das heißt, der HF-Sensorsatz kann gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Eigenschaften erfassen, die nur für den einen Partikelfilter 130 spezifisch sind.
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Beispielsweise, wie in 1-3 gezeigt, können zwei HF-Sensorsätze bereitgestellt werden, von denen einer einem Partikelfilter 130 an einem Ende der Abgaseinschließung 110 zugeordnet ist und ein anderer einem anderen Partikelfilter 130 an einem gegenüberliegenden Ende der Abgaseinschließung 110 zugeordnet ist. Insbesondere können die übertragenden HF-Sensoren 150 in dem ersten Raum 118 an jeweiligen Einlässen 132 der Partikelfilter 130 an gegenüberliegenden Enden der Abgaseinschließung 110 und nicht an einem der Einlässe 132 der mittleren Partikelfilter 130 bereitgestellt sein. Ebenso können die empfangenden HF-Sensoren 150 in dem zweiten Raum 120 an jeweiligen Auslässen 134 der Partikelfilter 130 an den gegenüberliegenden Enden der Abgaseinschließung 110 und nicht an einem der Auslässe 134 der mittleren Partikelfilter 130 bereitgestellt sein.
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Jeder der HF-Sensoren 150 kann aus einem Gehäuse 152 und einer Antenne 156 bestehen. Die Antenne 156 kann über eine Verbindungsschnittstelle (z. B. Gewinde, Schnappsitz usw.) mit dem Gehäuse 152 entfernbar an das Gehäuse 152 gekoppelt sein, beispielsweise für den Fall, dass die Antenne 156 ersetzt werden muss. Von der Antennenseite aus kann die Verbindungsschnittstelle eine Antennenschnittstelle 157 beinhalten, wie in 4 und 5 gezeigt. Daher können die HF-Sensoren 150 hierin als HF-Sensorbaugruppen 150 bezeichnet werden. Darüber hinaus kann jeder von dem übertragenden HF-Sensor 150 und dem empfangenden HF-Sensor 150 als eine HF-Senderbaugruppe 150 beziehungsweise eine HF-Empfängerbaugruppe 150 bezeichnet werden.
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Wie vorstehend angemerkt, kann wenigstens einer der Partikelfilter 130 vorbestimmt sein (z. B. durch Simulation der Abgasströmungsverteilung durch das Nachbehandlungsmodul 100), um eine höchste oder größte Menge der Abgasströmung F relativ zu anderen nicht höchsten Partikelfiltern 130 zu verarbeiten, und kann wenigstens einer der Partikelfilter 130 vorbestimmt sein (z. B. durch Simulation der Abgasströmungsverteilung durch das Nachbehandlungsmodul 100), um eine niedrigste oder geringste Menge der Abgasströmung F relativ zu anderen nicht geringsten Partikelfiltern 130 zu verarbeiten. In dieser Hinsicht kann ein HF-Sensorsatz relativ zu dem Partikelfilter 130 (oder den Filtern) platziert sein, der/die vorbestimmt ist/sind, um die höchste oder größte Menge der Abgasströmung F relativ zu anderen nicht höchsten Partikelfiltern130 zu verarbeiten. Optional kann der HF-Sensorsatz (oder Sätze) nur relativ zu dem Partikelfilter 130 (oder den Filtern) platziert sein, der/die vorbestimmt ist/sind, um die höchste oder größte Menge der Abgasströmung F zu verarbeiten. Alternativ können HF-Sensorsätze relativ zu dem Partikelfilter 130 (oder den Filtern) angeordnet sein, der/die vorbestimmt ist/sind, die höchste oder größte Menge der Abgasströmung F zu verarbeiten, und zu dem Partikelfilter 130 (oder den Filtern), der/die vorbestimmt ist/sind, eine niedrigste oder geringste Menge der Abgasströmung F relativ zu anderen nicht geringsten Partikelfiltern 130 zu verarbeiten.
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Die HF-Sensoren 150 können derart bereitgestellt sein, dass die Antennen 156 davon vorbestimmte Abstände von den jeweiligen Flächen des Einlasses 132 und Auslasses 134 des Partikelfilters 130 in einer Längsrichtung des Partikelfilters 130 aufweisen. Die vorbestimmten Abstände können für die Antennen 156 für die Seiten des Einlasses 132 und Auslasses 134 des Partikelfilters 130 die gleichen sein. Alternativ können die Abstände unterschiedlich sein. Beispielsweise kann der vorbestimmte Abstand für wenigstens die Antenne 156 an dem Auslass 134 des Partikelfilters 130 1/2 Zoll bis 3 Zoll (einschließlich) von der Fläche des Auslasses 134 entfernt sein. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Antenne 156 an dem Auslass 134 die Fläche des Partikelfilters 130 an dem Auslass 134 nicht berühren, insbesondere wenn der Filterabschnitt 136 mit der Fläche des Partikelfilters 130 an dem Auslass 134 bündig oder im Wesentlichen bündig ist. Ein solcher vorbestimmter Abstand kann ebenso für die Antenne 156 an dem Einlass 132 des Partikelfilters 130 gelten. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen können die Abmessungen des Gehäuses 152 des HF-Sensors 150 und die entsprechende Positionierung des Gehäuses 152 definieren, wie nahe die Antenne 156 relativ zu der bestimmten Fläche des Partikelfilters 130 positioniert werden kann. Das heißt, ein Radius einer Bodenwand 153 des Gehäuses 152, d. h. ein Abstand von einem Zentrum des Gehäuses 152, von dem sich die Antenne 156 zu der Seitenwand des Gehäuses 152 erstreckt, kann am nächsten sein, wie die Antenne 156 relativ zu dem Einlass 132 oder dem Auslass 134 des Partikelfilters 130 bereitgestellt werden kann.
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Jeder der HF-Sensoren 150 kann von einer Seitenwand der Abgaseinschließung 110 bereitgestellt werden. 3 zeigt beispielsweise, dass jeder der HF-Sensoren 150 von der oberen Seitenwand 111 bereitgestellt wird. Somit können gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands die HF-Sensoren 150 von derselben Seitenwand bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere HF-Sensoren 150 von einer Seitenwand (z. B. der oberen Seitenwand 111) bereitgestellt sein und ein oder mehrere HF-Sensoren 150 können von einer anderen Seitenwand (z. B. der unteren Seitenwand 113) bereitgestellt sein. Im Allgemeinen kann die Seitenwand, von der der HF-Sensor 150 bereitgestellt wird, auf der Konfiguration der Abgaseinschließung 110, der Anzahl von Partikelfiltern 130 und/oder der Anordnung von Partikelfiltern 130 basieren. In dem Fall einer mehrreihigen und mehrspaltigen Anordnung von Partikelfiltern 130 kann jeder oder ein Teil der HF-Sensorsätze an einer jeweiligen Kante der Anordnung angeordnet sein. Somit kann in einem solchen Fall dem einen oder den mehreren internen Partikelfiltern 130 der Anordnung möglicherweise kein HF-Sensorsatz zugeordnet sein.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann das Gehäuse 152 des HF-Sensors 150, das aus Metall hergestellt sein kann, an der Seitenwand der Abgaseinschließung 110 befestigt sein. Beispielsweise kann das Gehäuse 152 an die Abgaseinschließung 110 geschweißt sein. 4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration, bei der ein oberer Abschnitt des Gehäuses 152 an die Abgaseinschließung 110, in diesem Beispiel die obere Seitenwand 111, geschweißt ist. In dieser Hinsicht kann ein entsprechendes Loch oder eine entsprechende Öffnung in der Abgaseinschließung 110 bereitgestellt sein, um das Gehäuse 152 aufzunehmen und den oberen Abschnitt des Gehäuses 152 fest zu koppeln, sobald der Rest des Gehäuses 152 durch die Öffnung bereitgestellt worden ist. Obwohl 1-3 und 5 zeigen, dass das Gehäuse 152 für den HF-Sensor 150 zylindrisch ist, sind Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands nicht auf zylindrische Gehäuse beschränkt und können andere geometrische Konfigurationen beinhalten, wie Quader, Rechteckquader, geometrisches Oval usw.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Oberseite oder obere Seite des Gehäuses 152 offen sein, um Zugang zu einer Antennenbaugruppe 155 mit der Antenne 156 (und der Antennenschnittstelle 157) bereitzustellen. Somit können eine oder mehrere Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands Zugang zu der Antennenbaugruppe 155 bereitstellen, ohne die entsprechende Seitenwand entfernen zu müssen, an der die Antennenbaugruppe 155 bereitgestellt ist (über das Gehäuse 152). Im Übrigen kann ein Abschnitt der in 5 gezeigten Antennenbaugruppe 155, der sich von der Antennenschnittstelle 157 erstreckt, mit einer elektrischen Verdrahtung für die Kommunikation von Signalen zu und/oder von der Antennenbaugruppe 155 verbunden sein, wie Steuersignale (z. B. in dem Fall des übertragenden HF-Sensors 150) und Erfassungssignale (z. B. in dem Fall des empfangenden HF-Sensors 150).
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Das Gehäuse 152 kann sich von der Seitenwand der Abgaseinschließung 110 in das Innenvolumen der Abgaseinschließung 110 in dem entsprechenden ersten Raum 118 oder dem zweiten Raum 120 erstrecken. Wie in 3 und 4 gezeigt, kann sich ein Abschnitt der Antennenbaugruppe 155 ebenso in das Innenvolumen des entsprechenden ersten Raums 118 oder des zweiten Raums 120 erstrecken. 4 zeigt beispielsweise einen Abschnitt der Antennenschnittstelle 157 und der Antenne 156, die sich in das Innenvolumen der Abgaseinschließung 110 erstrecken. Insbesondere kann sich die Antenne 156 unter die Bodenwand 153 des Gehäuses 152 erstrecken. In diesem Beispiel kann sich der Abschnitt der Antennenschnittstelle 157 von der Bodenwand 153 erstrecken und kann sich die Antenne 156 von der Antennenschnittstelle 157 erstrecken. Alternativ kann sich die Antenne 156 von der Bodenwand 153 des Gehäuses 152 erstrecken, ohne dass sich die Antennenschnittstelle 157 ebenso von der Bodenwand 153 erstreckt.
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Die HF-Sensoren 150 können ebenso derart bereitgestellt sein, dass die Antennen 156 davon den Filterabschnitt 136 des Partikelfilters 130 in einer Endansicht des Partikelfilters 130 überlappen. Das heißt, das Gehäuse 152 kann sich so weit in das Innenvolumen der Abgaseinschließung 110 erstrecken, dass sich die Antenne 156 (eine Gesamtheit davon oder im Wesentlichen die gesamte Antenne) in der gleichen Ebene wie der Filterabschnitt 136 des Partikelfilters 130 befindet (d. h. an dem Gehäuse des Partikelfilters 130 vorbei). Beispielsweise zeigt 4 eine beispielhafte Antenne 156, die sich derart erstreckt, dass sie sich mit dem Filterabschnitt 136 eines beispielhaften Partikelfilters 130 überlappt oder in der gleichen Ebene liegt.
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Nun unter Bezugnahme auf 6, ist 6 ein Blockdiagramm einer Maschine 10, die ein mehrwegiges oder mehrpfadiges Nachbehandlungsmodul gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands implementiert, wie das vorstehend erörterte Nachbehandlungsmodul 100.
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Die Maschine 10 kann eine mobile Maschine sein, wie ein Straßen- oder Geländelastkraftwagen mit einem Rahmen 11 und einem Satz Bodeneingriffsantriebselementen 13, die mit dem Rahmen 11 wirkgekoppelt sind. Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands sind nicht auf Lastkraftwagen beschränkt und die Maschine 10 kann alternativ eine andere mobile Maschine sein, wie ein Motorgrader, ein Verdichter, ein Kratzer, ein Traktor, ein Schiff oder sogar ein Bus- oder Freizeitfahrzeug. Auch sind Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands nicht auf mobile Maschinen beschränkt. Vielmehr kann die Maschine 10 eine stationäre Maschine sein, wie ein Genset, eine Pumpe, ein Kompressor oder eine beliebige von einer Mehrzahl von anderen stationären Maschinen (einschließlich derjenigen im maritimen Kontext).
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Die Maschine 10 kann ein Verbrennungsmotorsystem 12 beinhalten, wie ein Dieselmotorsystem mit Kompressionszündung oder ein Diesel/Erdgas-Mischmotorsystem, das an dem Rahmen 11 montiert ist. Das Motorsystem 12 kann einen Verbrennungsmotor 14 beinhalten, wie einen Dieselmotor mit Kompressionszündung oder einen Diesel/Erdgas-Mischmotor, der einen Ansaugkrümmer 16 und einen damit gekoppelten Abgaskrümmer 18 aufweist. Die Maschine 10 kann ebenso eine Abgasanlage 20 aufweisen. Das Abgassystem 20 kann ein Nachbehandlungsmodul gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands aufweisen, wie das Nachbehandlungsmodul 100. Eine Abgasleitung 22, die hierin als eine erste Abgasleitung 22 bezeichnet werden kann, kann an die Einlassöffnung 112 des Nachbehandlungsmoduls 100 gekoppelt sein. Gleichermaßen kann eine Abgasleitung 24, die hierin als eine zweite Abgasleitung 24 bezeichnet werden kann, an die Auslassöffnung 114 des Nachbehandlungsmoduls 100 gekoppelt sein. Somit kann die Abgasleitung 22 Abgas von dem Motor 14 zu dem Nachbehandlungsmodul 100 bereitstellen und behandeltes Abgas kann von dem Nachbehandlungsmodul 100 über die Auslassöffnung 114 zu der Abgasleitung 24 ausgegeben werden. In 6 kennzeichnen die Pfeile A, B und C einen ungefähren Strömungspfad für jeweilige Gase, die in den Motor 14 eintreten, in das Nachbehandlungsmodul 100 gelangen und aus dem Nachbehandlungsmodul 100 austreten.
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Es kann eine elektronische Steuerschaltung 40 bereitgestellt sein, die ein elektronisches Steuermodul (ECM) oder eine elektronische Steuereinheit (ECU) sein kann. Eine solche elektronische Steuerschaltung 40 kann hierin einfach als eine Steuervorrichtung 40 oder Steuerschaltung bezeichnet werden. Die Steuervorrichtung 40 kann einen Prozessor 42 und einen computerlesbaren Speicher 44 beinhalten, der mit dem Prozessor 42 gekoppelt ist. Der Speicher 44 kann computerausführbare Anweisungen speichern, um einen oder mehrere Vorgänge oder Verfahren wie hierin beschrieben durchzuführen, wie Erkennen von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies und/oder den Motor 14 und/oder das Motorabgassystem 20 auf Grundlage des Erkennungsvorgangs zu steuern. Optional kann eine Anzeigevorrichtung 46, wie eine Wartungsanzeige, steuerbar mit der Steuervorrichtung 40 gekoppelt sein. In einer Ausführungsform kann die Anzeigevorrichtung 46 eine Kontrollmotorleuchte beinhalten, die in einem Armaturenbrett innerhalb einer Bedienerstation 47, wie einer Kabine der Maschine 10, positioniert ist. Die Steuervorrichtung 40 kann optional verwendet werden, um die Wärmeverwaltung ohne Beteiligung eines Bedieners der Maschine 10 (optional sogar ohne das Wissen des Bedieners) unter Verwendung von Ausgaben von den HF-Sensoren 150 zu steuern.
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Der Motor 14, der ein Dieselmotor sein kann, wie vorstehend erwähnt, kann eine relativ große Verdrängungsgröße aufweisen. Beispielsweise kann die Verdrängungsgröße des Motors 14 9,3 Liter oder mehr betragen, beispielsweise von 9,3 Liter bis 18 Liter (einschließlich) oder von 9,3 Liter bis über 18 Liter. Alternativ kann die Verdrängungsgröße des Motors 14 18 Liter oder mehr betragen. Auf Grundlage der Größe des Motors 14 kann es erforderlich sein, dass das Abgassystem 20 einen Gegendruck bereitstellt, der nicht größer als eine vorbestimmte Menge ist. In dem Fall, dass Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ein Nachbehandlungsmodul 100 mit einer Mehrzahl von Partikelfiltern 130 parallel implementieren können, kann das Nachbehandlungsmodul 100 den Gegendruck für den Motor 14 beispielsweise auf nicht mehr als 20 bis einschließlich 25 kPa (Überdruck) begrenzen.
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Die Steuervorrichtung 40 kann ebenso mit den HF-Sensoren 150 wirkgekoppelt sein. Wie vorstehend angemerkt, können die HF-Sensoren 150 mit der Steuervorrichtung 40 verbunden sein (z. B. über Verdrahtung), um Signale an und/oder von der Antennenbaugruppe 155 der HF-Sensoren 150 zu kommunizieren. Eine solche Signalisierung kann Steuersignale (z. B. in dem Fall des übertragenden HF-Sensors 150) und Erfassungssignale (z. B. in dem Fall des empfangenden HF-Sensors 150) beinhalten.
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Die Steuervorrichtung 40 kann Signale von dem empfangenden HF-Sensor 150 empfangen und die Signale verarbeiten, um eine oder mehrere Eigenschaften von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies in dem mehrwegigen Nachbehandlungsmodul 100 zu bestimmen. Solche Eigenschaften können auf die Strömung des Abgases F durch das Nachbehandlungsmodul 100 anwendbar und/oder nur für den entsprechenden Partikelfilter 130 spezifisch sein. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 40 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen die Signale von dem empfangenden HF-Sensor 150 verarbeiten, um eine tatsächliche Beladung mit Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies für den entsprechenden Partikelfilter 130 zu bestimmen. In dem Falle mehrerer HF-Sensorsätze kann die Steuervorrichtung 40 die empfangenen Signale von allen der empfangenden HF-Sensoren 150 verarbeiten, um eine oder mehrere Eigenschaften von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies in dem mehrwegigen Nachbehandlungsmodul 100 im Allgemeinen und/oder spezifisch für jeden Partikelfilter 130 zu bestimmen. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine solche Verarbeitung eine durchschnittliche Eigenschaft bestimmen, wie eine durchschnittliche Beladung (z. B. Ruß- und/oder Aschebeladung).
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen führt die Steuervorrichtung 40 Steuerungsvorgänge durch, um eine Eigenschaft des Rußes, der Asche und/oder der absorbierten gasförmigen Spezies auf Grundlage der Verarbeitung der Signale von dem empfangenden HF-Sensor 150 abzumildern. Solche Vorgänge können das Steuern des Motors 14, das Steuern eines Abschnitts des Abgassystems 20, insbesondere eines Nachbehandlungsabschnitts davon, und/oder das Steuern der Anzeigevorrichtung 46 beinhalten.
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Beispielsweise kann die Signalisierung von dem einen oder den mehreren empfangenden HF-Sensoren 150, die von der Steuervorrichtung 40 verarbeitet werden, verwendet werden, um eine Kalibrierungskurve (oder -kurven) für den Ruß, die Asche und/oder absorbierte gasförmige Spezies zu erzeugen. Dann kann die Kalibrierungskurve von der Steuervorrichtung 40 beispielsweise in Echtzeit referenziert werden, um den Motor 14 und/oder eine Komponente des Abgassystems 20 auf Grundlage einer Signalisierung von dem einen oder den mehreren HF-Sensoren 150 hinsichtlich einer aktuellen Bedingung für den Ruß, die Asche und/oder absorbierte gasförmige Spezies, wie sie in die zuvor erstellte(n) Kalibrierungskurve(n) übersetzt wird/werden, zu steuern.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuervorrichtung 40, wenn bestimmt wird, dass eine Eigenschaft des Rußes, der Asche und/oder der absorbierten gasförmigen Spezies unerwünscht ist, Abhilfemaßnahmen steuern, um die Eigenschaft wie vorstehend angemerkt abzumildern. Wenn die Steuervorrichtung 40 beispielsweise auf Grundlage der Rückmeldungssignalisierung von dem einen oder den mehreren empfangenden HF-Sensoren 150 bestimmt, dass die Beladung des Rußes oder der Asche größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, kann die Steuervorrichtung 40 Komponenten des Abgassystems 20 steuern, um die Bedingung zu korrigieren. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 40 den Betrieb eines thermischen Ereignisses (z. B. einer Selbstzündungskomponente) einleiten, um den angesammelten Ruß von einem oder mehreren der Partikelfilter 130 zu entfernen, bis die Ruß- oder Aschebeladung wenigstens unter der vorbestimmten Schwelle liegt. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuervorrichtung 40 eine Ausgabe (z. B. eine Warnung) an der Anzeigevorrichtung 46 steuern, um die Situation für einen Bediener der Maschine 10 zu identifizieren.
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Die Steuervorrichtung 40, die wie vorstehend erwähnt als ein elektronisches Steuermodul oder eine elektronische Steuereinheit (ECM/ECU) bezeichnet oder gekennzeichnet werden kann, kann den Prozessor 42 (oder mehrere Prozessoren, wie Mikroprozessor(en)) zum Ausführen bestimmter Programme beinhalten, die verschiedene Funktionen, die dem Betrieb der Maschine 10 zugeordnet sind, steuern und/oder überwachen können. Die Steuervorrichtung 40 kann den Speicher 44, wie vorstehend angemerkt beinhalten, der einen Festwertespeicher (read only memory - ROM), der ein Programm oder mehrere Programme speichern kann, sowie einen Direktzugriffsspeicher (RAM) beinhalten kann oder dieser sein kann, der als Arbeitsspeicherbereich für die Verwendung bei der Ausführung des/der in dem Speicher 44 gespeicherten Programms/Programme dienen kann. Die Steuervorrichtung 40 kann ebenso Eingangs-/Ausgangsschnittstellen (z. B. softwareimplementierte Logik oder Eingangs-/Ausgangsschaltung, wie ein Ausgangstreiber) aufweisen oder anderweitig damit wirkverbunden sein, um Signale von und/oder Signale an verschiedene Komponenten der Maschine 10, wie die HF-Sensoren 150, zu empfangen und/oder zu senden.
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Die Steuervorrichtung 40 oder Abschnitte davon (z. B. der Prozessor 42) können unter Verwendung von Schaltungen implementiert werden. Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff „Schaltung“ auf beliebige oder alle der Folgenden beziehen: (a) Nur-Hardware-Schaltungsimplementierungen (wie Implementierungen nur in analoger und/oder digitaler Schaltung); (b) auf Kombinationen von Schaltkreisen und Software (und/oder Firmware), wie (soweit zutreffend): (i) eine Kombination von Prozessor(en) oder (ii) Abschnitten von Prozessor(en)/Software (einschließlich digitaler Signalprozessor(en)), Software und Speicher(n), die zusammenwirken, um eine Einrichtung zu veranlassen, verschiedene Funktionen durchzuführen); und (c) auf Schaltkreise, wie einen Mikroprozessor(en) oder einen Abschnitt eines Mikroprozessors/von Mikroprozessoren, die Software oder Firmware für den Betrieb erfordern, selbst wenn die Software oder Firmware nicht physisch vorhanden ist.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie vorstehend angemerkt, betrifft die vorliegende Offenbarung die Motornachbehandlung und insbesondere Motornachbehandlungssysteme mit einem mehrwegigen oder mehrpfadigen Nachbehandlungsmodul und einem oder mehreren Hochfrequenz- (HF-) Sensoren und Verfahren, Baugruppen und Komponenten davon.
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Im Allgemeinen können Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands einen oder mehrere HF-Sensorsätze in einem mehrwegigen oder mehrpfadigen Nachbehandlungssystem oder -modul implementieren, um beispielsweise Eigenschaften von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies in dem Nachbehandlungssystem oder -modul in Echtzeit zu erfassen. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Motor eine vorbestimmte Größe aufweisen und dazu konfiguriert sein, geeignet mit einem relativ niedrigen Gegendruck betrieben zu werden, der durch das Abgassystem bereitgestellt wird, insbesondere das Nachbehandlungssystem oder Modul davon. Nicht einschränkende Beispiele für die Größe beinhalten 9,2 Liter bis 18 Liter Verdrängungsmotoren und darüber, und der Gegendruck kann nicht größer als 20 bis einschließlich 25 kPa (Überdruck) sein.
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können sich auf die Verwendung von Hochfrequenz- (HF-) Sensoren zum Erfassen von Ruß und/oder Asche für Dieselpartikelfilter (DPF) in einem Nachbehandlungssystem beziehen. Für die Messung des Rußes und/oder der Asche von Motoren, beispielsweise von Motoren mit einer Kapazität von 18 Litern oder mehr, können mehrere Hochfrequenzsensoren verwendet werden. Beispielsweise kann jeder Hochfrequenzsensor mit einem zylindrischen, quadratischen oder rechteckigen Kolben oder einem Behälter für die Unterstützung über den Dieselpartikelfiltern ausgestattet sein. Ein Ende jedes Kolben kann an ein Modul für saubere Emissionen (CEM), wie das Nachbehandlungsmodul 100, geschweißt werden, und der Kolben kann auf der obersten Linie der Dieselpartikelfilterfläche ausgerichtet werden. Es können ebenso verschiedene Isolationsmittel bereitgestellt sein, um die Sensoren vor hohen Temperaturen zu schützen.
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Gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann das Implementieren des Nachverfolgens von Ruß, Asche und/oder absorbierter gasförmiger Spezies relativ genauer sein, insbesondere im Vergleich zu Durchflussratenmethoden. Darüber hinaus kann eine solche Nachverfolgungsimplementierung Kunden (z. B. einen Bediener der Maschine 10) informieren, wenn das Nachbehandlungssystem oder die Komponenten, die davon abhängig sind, von Beschädigungen bedroht sind. Eine solche Warnung kann automatisch oder manuell verarbeitet werden, um den Betrieb der Maschine zu ändern, um das Risiko zu mindern. Wie vorstehend angemerkt, können Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ebenso mit einer Form von Wärmeverwaltung gepaart sein oder anderweitig beinhalten, um die Beladung von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies transparent zu verwalten.
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Wie vorstehend angemerkt, kann eine Steuervorrichtung, wie die Steuervorrichtung 40, ebenso betriebsmäßig an jeden von einem oder mehreren HF-Sensorsätzen gekoppelt sein, die jeweils den Einlässen und Auslässen von entsprechenden Partikelfiltern, wie Partikelfiltern 130, zugeordnet sind.
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Die Steuervorrichtung 40 kann Signale von jedem empfangenden HF-Sensor 150 des Satzes oder der Sätze von HF-Sensoren empfangen und die Signale verarbeiten, um eine oder mehrere Eigenschaften von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies in dem Nachbehandlungsmodul 100 zu bestimmen. Solche Eigenschaften können auf die Strömung des Abgases F durch das Nachbehandlungsmodul 100 anwendbar oder nur für den entsprechenden Partikelfilter 130 spezifisch sein. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 40 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen die Signale von dem empfangenden HF-Sensor 150 verarbeiten, um eine tatsächliche Beladung mit dem Ruß, der Asche und/oder den absorbierten gasförmigen Spezies für den bestimmten Partikelfilter 130 zu bestimmen. In dem Falle mehrerer HF-Sensorsätze kann die Steuervorrichtung 40 die empfangenen Signale von allen der empfangenden HF-Sensoren 150 verarbeiten, um eine oder mehrere Eigenschaften von Ruß, Asche und/oder absorbierten gasförmigen Spezies in dem mehrwegigen Nachbehandlungsmodul 100 im Allgemeinen und/oder spezifisch für jeden Partikelfilter 130 zu bestimmen. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine solche Verarbeitung eine durchschnittliche Eigenschaft bestimmen, wie eine durchschnittliche Beladung (z. B. Ruß- und/oder Aschebeladung).
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen führt die Steuervorrichtung 40 Steuerungsvorgänge durch, um eine Eigenschaft des Rußes, der Asche und/oder der absorbierten gasförmigen Spezies auf Grundlage der Verarbeitung der Signale von dem empfangenden HF-Sensor 150 abzumildern. Solche Vorgänge können das Steuern des Motors 14, das Steuern eines Abschnitts des Abgassystems 20, insbesondere eines Nachbehandlungsabschnitts davon, und/oder das Steuern der Anzeigevorrichtung 46 beinhalten.
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Beispielsweise kann die Signalisierung von dem einen oder den mehreren empfangenden HF-Sensoren 150, die von der Steuervorrichtung 40 verarbeitet werden, verwendet werden, um eine Kalibrierungskurve (oder -kurven) für den Ruß, die Asche und/oder absorbierte gasförmige Spezies zu erzeugen. Dann kann die Kalibrierungskurve in Echtzeit referenziert werden, um den Motor 14 oder eine Komponente des Abgassystems 20 auf Grundlage einer Signalisierung von dem einen oder den mehreren HF-Sensoren 150 hinsichtlich einer aktuellen Bedingung für den Ruß, die Asche und/oder absorbierte gasförmige Spezies, wie sie in die zuvor erstellte(n) Kalibrierungskurve(n) übersetzt wird/werden, zu steuern.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuervorrichtung 40, wenn bestimmt wird, dass eine Eigenschaft des Rußes, der Asche und/oder der absorbierten gasförmigen Spezies unerwünscht ist, Abhilfemaßnahmen steuern, um die Eigenschaft wie vorstehend angemerkt abzumildern. Wenn die Steuervorrichtung 40 beispielsweise auf Grundlage der Rückmeldungssignalisierung von dem einen oder den mehreren empfangenden HF-Sensoren 150 bestimmt, dass die Beladung des Rußes oder der Asche größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, kann die Steuervorrichtung 40 Komponenten des Abgassystems 20 steuern, um die Bedingung zu korrigieren. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 40 den Betrieb eines thermischen Ereignisses (z. B. einer Selbstzündungskomponente) einleiten, um den angesammelten Ruß von einem oder mehreren der Dieselpartikelfilter 130 zu entfernen, bis die Ruß- oder Aschebeladung wenigstens unter der vorbestimmten Schwelle liegt. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuervorrichtung 40 eine Ausgabe (z. B. eine Warnung) an der Anzeigevorrichtung 46 steuern, um die Situation für einen Bediener der Maschine 10 zu identifizieren.
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Die HF-Sensoren 150 können derart bereitgestellt sein, dass die Antennen 156 davon vorbestimmte Abstände von den jeweiligen Flächen des Einlasses 132 und Auslasses 134 des Partikelfilters 130 in einer Längsrichtung des Partikelfilters 130 aufweisen. Beispielsweise kann der vorbestimmte Abstand für wenigstens die Antenne 156 an dem Auslass 134 des Partikelfilters 130 1/2 Zoll bis 3 Zoll (einschließlich) von der Fläche des Auslasses 134 entfernt sein. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Antenne 156 an dem Auslass 134 die Fläche des Partikelfilters 130 an dem Auslass 134 nicht berühren, insbesondere wenn der Filterabschnitt 136 mit der Fläche des Partikelfilters 130 an dem Auslass 134 bündig oder im Wesentlichen bündig ist. Ein solcher vorbestimmter Abstand kann ebenso für die Antenne 156 an dem Einlass 132 des Partikelfilters 130 gelten. Die Antennen 156 des HF-Sensors 150 wenigstens an dem Auslass 134 können nicht so nahe sein, um die Strömung des Abgases F, das von dem Partikelfilter 130 ausgegeben wird, zu blockieren. Ein solcher vorbestimmter Abstand kann ebenso eingestellt werden, um ein geeignetes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) für den HF-Sensorsatz bereitzustellen.
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Jeder der HF-Sensoren 150 kann von einer Seitenwand der Abgaseinschließung 110 bereitgestellt werden. 3 zeigt beispielsweise, dass jeder der HF-Sensoren 150 von der oberen Seitenwand 111 bereitgestellt wird. Somit können gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands die HF-Sensoren 150 von derselben Seitenwand bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere HF-Sensoren 150 von einer Seitenwand (z. B. der oberen Seitenwand 111) bereitgestellt sein und ein oder mehrere HF-Sensoren 150 können von einer anderen Seitenwand (z. B. der unteren Seitenwand 113) bereitgestellt sein. Im Allgemeinen kann die Seitenwand, von der der HF-Sensor 150 bereitgestellt wird, auf der Konfiguration der Abgaseinschließung 110, der Anzahl von Partikelfiltern 130 und/oder der Anordnung von Partikelfiltern 130 basieren. In dem Fall einer mehrreihigen und mehrspaltigen Anordnung von Partikelfiltern 130 kann jeder oder ein Teil der HF-Sensorsätze an einer jeweiligen Kante der Anordnung angeordnet sein. Somit kann es in einem solchen Fall sein, dass dem einen oder den mehreren internen Partikelfiltern 130 der Anordnung kein HF-Sensorsatz zugeordnet ist, wobei eine solche Konfiguration verhindern kann, dass sich die Gehäuse 152 der Antennenbaugruppen 155 zu weit in das Innenvolumen der Abgaseinschließung 110 erstrecken, und/oder die Notwendigkeit verhindern kann, übermäßig lange Antennen verwenden zu müssen, um die internen Partikelfilter 130 zu erreichen.
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Während Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, verstehen Fachleute, dass verschiedene zusätzliche Ausführungsformen durch die Modifikation der offenbarten Maschinen, Baugruppen, Systeme und Verfahren in Betracht gezogen werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang dessen, was offenbart wird, abzuweichen. Solche Ausführungsformen sollten derart verstanden werden, dass sie in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie er auf Grundlage der Ansprüche und jeglicher Äquivalente davon bestimmt wird.
