DE112015006842B4 - Feinstaubsensor mit konstruierter Partikelgrößentrenngrenze - Google Patents

Feinstaubsensor mit konstruierter Partikelgrößentrenngrenze Download PDF

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Abstract

Nachbehandlungssystem (100), umfassend:einen Partikelfilter (110), konfiguriert, um in einem Abgas, das durch ein Nachbehandlungssystem (100) strömt, enthaltenen Feinstaub mit einem vorher festgelegten Größenbereich zu filtern;eine dem Partikelfilter (110) nachgelagert positionierte Feinstaubsensoranordnung (120, 220), wobei die Feinstaubsensoranordnung (120, 220) Folgendes aufweist:ein ein Innenvolumen definierendes Gehäuse (122, 222) mit einem Einlass (123, 223), einem Auslass (124, 224) und einer Seitenwand (125, 225), undeinen innerhalb des Innenvolumens positionierten Feinstaubsensor (126, 226), der eine dem Einlass (123, 223) des Gehäuses (122, 222) zugewandte erste flache Oberfläche umfasst, die in einem Winkel in einem Bereich von 75 Grad bis 105 Grad zur Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) geneigt ist und auf der ein Widerstandssensor und/oder ein Leitfähigkeitssensor und/oder ein Kapazitätssensor angeordnet ist; undeine kommunikativ mit dem Feinstaubsensor (126, 226) verbundene Steuerung (170),wobei die Feinstaubsensoranordnung (120, 220) innerhalb eines Strömungspfads des Abgases positioniert ist, sodass ein Anteil des Abgases durch den Einlass (123, 223) in das Innenvolumen des Gehäuses (122, 222) eintritt, und das Gehäuse (122, 222) konfiguriert ist, um den Strom des Anteils des Abgases um den Feinstaubsensor (126, 226) herum zu leiten, sodass in dem Anteil des Abgases eingeschlossene kleine Partikel, die eine erste Größe innerhalb oder kleiner als der vorher festgelegte Größenbereich aufweisen, um den Feinstaubsensor (126, 226) herum geleitet werden, und große Partikel, die eine zweite Größe, größer als der vorher festgelegte Größenbereich, aufweisen, auf den Feinstaubsensor (126, 226) prallen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Nachbehandlungssystem nach dem Überbegriff von Patentanspruch 1 zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren (IC-Motoren). Ferner betrifft die Erfindung eine Feinstaubsensoranordnung nach dem Überbegriff von Patentanspruch 12 sowie ein Verfahren zum Bestimmen eines Ausfalls eines Partikelfilters nach dem Überbegriff von Patentanspruch 20.
  • HINTERGRUND
  • Abgas-Nachbehandlungssysteme werden zur Aufnahme und Behandlung von durch IC-Motoren erzeugtem Abgas verwendet. Herkömmliche Abgas-Nachbehandlungssysteme schließen eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen im Abgas ein. Beispielsweise schließen bestimmte Abgas-Nachbehandlungssysteme für dieselbetriebene IC-Motoren einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR) zum Umwandeln von NOx (NO und das NO2 zu einem Bruchteil) in harmloses Stickstoffgas (N2) und Wasserdampf (H2O) in Gegenwart von Ammoniak (NH3) ein.
  • Viele Nachbehandlungssysteme schließen einen dem SCR-System vorgelagerten Partikelfilter (z. B. einen Dieselpartikelfilter [DPF]) ein. Der Partikelfilter ist konfiguriert, um Feinstaub (PM) zu filtern, beispielsweise in dem durch das Nachbehandlungssystem strömende Abgas mitgeführter Ruß, um den PM-Emissionsregulierungen zu genügen. Allgemein weisen Partikelfilter eine sehr hohe Massenfiltrationseffizienz (99,9 %) auf. Partikelfilter sind allgemein konfiguriert, um Partikel einer Größe kleiner als etwa 100 nm sehr effektiv durch Diffusionsprozesse zu filtern, und Partikel einer Größe größer als etwa 300 nm werden ebenfalls sehr effektiv durch Aufprall und Abfangen gefiltert. Es gibt jedoch ein bekanntes Phänomen, manchmal als „die Greenfield-Lücke“ (engl. Greenfield Gap) bezeichnet, bei dem Partikel, die in diesen Größenbereich fallen (d. h. zwischen 100-300 nm) mit einer stark verringerten Effizienz gefiltert werden. Als solches können Partikel, die nicht durch einen Partikelfilter gefiltert werden, als effektiv „größenausgewählt“ betrachtet werden.
  • Abgasemissionsregulierungen erfordern ein Überwachen der Partikelfilter, um zu gewährleisten, dass die Feinstaubemissionen den Regulierungsstandards genügen.
  • Während eine Menge von Partikeln, eine Größe innerhalb des am wenigsten effizienten Größenbereichs aufweisend, durch die Partikelfilter gelangen könnte, ist die Menge allgemein ausreichend klein, sodass die gesamte PM-Emission innerhalb der Emissionsstandards für einen ordnungsgemäß funktionierenden Partikelfilter verbleibt. Totalausfall des Partikelfilters jedoch, beispielsweise ein Riss oder ein Bruch in dem Partikelfilter, kann einen relativ ungehinderten Strömungspfad für den PM, um durch den Partikelfilter zu den nachgelagerten Nachbehandlungskomponenten (z. B. das SCR-System) und in die Umgebung zu strömen, bereitstellen. In einem solchen Szenario gelangen die großen Partikel, eine Größe über dem Greenfield-Lücken-Größenbereich aufweisend, welche normalerweise durch den Partikelfilter abgefangen werden, ebenfalls durch den Filter und erhöhen die PM-Emissionen signifikant.
  • In US 2012/0186227 A1 ist ein Partikelsensor für ein Abgas beschreiben. US 2006/0049346 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Nachweis bestimmter Substanzen in einem Luftstrom. US 2011/0314796 A1 beschreibt einen Sensor zur Detektion von Feinstaub, der in einem Abgasrohr eines Dieselmotors angeordnet ist. EP 2 199 553 A1 offenbart eine Fehlererkennungsvorrichtung für einen Abgasreinigungsfilter. DE 10 2010 011 637 A1 beschreibt eine Strömungsleitvorrichtung von Sensoren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Partikelfiltern.
  • KURZFASSUNG
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich auf Systeme und Verfahren zum Erfassen eines Ausfalls eines Partikelfilters nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 12 und 20. Verschiedene Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
  • Figurenliste
  • Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen lediglich mehrere Ausführungen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.
    • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems, das einen Partikelfilter und eine dem Partikelfilter nachgelagert positionierte PM-Sensoranordnung einschließt.
    • 2 ist eine Veranschaulichung eines Querschnitts von einer Ausführungsform einer PM-Sensoranordnung, welche im Nachbehandlungssystem von 1 eingeschlossen sein kann.
    • 3 ist eine andere Veranschaulichung, die Strömungspfade von kleinen Partikeln und großen Partikeln durch ein Gehäuse der PM-Sensoranordnung von 2 zeigt.
    • 4 ist eine Vorderansicht einer besonderen Ausführungsform eines PM-Sensors, welche in der PM-Sensoranordnung von 1 und/oder 2 eingeschlossen sein kann.
    • 5 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erfassen eines Ausfalls eines Partikelfilters unter Verwendung einer PM-Sensoranordnung.
    • 6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Computervorrichtung, welches im Nachbehandlungssystem von 1 als Steuergerät eingeschlossen sein kann.
  • In der gesamten, folgenden, ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole normalerweise ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht einschränkend gedacht. Andere Ausführungen können genutzt werden, und es können andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzbereich des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es wird vorausgesetzt, dass die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wie allgemein hier beschrieben und in den Zeichnungen illustriert, in vielen verschiedenen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und konzipiert werden können, die alle ausdrücklich berücksichtigt sind und Teil dieser Offenlegung sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Erfassen eines Ausfalls eines Partikelfilters eines Nachbehandlungssystems unter Verwendung einer PM-Sensoranordnung. In verschiedenen Ausführungsformen schließen hierin beschriebene Systeme und Verfahren eine PM-Sensoranordnung ein, welche einen innerhalb eines Gehäuses positionierten PM-Sensor einschließt. Das Gehäuse ist konfiguriert, um einen Abgasstrom, der in das Gehäuse eintritt, umzuleiten, sodass ausschließlich große Partikel, eine Größe größer als ein vorher festgelegter Größenbereich aufweisend, welcher einem weniger effektiven Filterungsgrößenbereich des Partikelfilters entspricht, auf den PM-Sensor prallen und sich ansammeln. Die Ansammlung verursacht eine Änderung in einem elektrischen Parameter des PM-Sensors, der einen Ausfall des Partikelfilters anzeigt.
  • Herkömmliche Nachbehandlungssysteme schließen allgemein einen einem Partikelfilter (z. B. der Partikelfilter 110 von 1) nachgelagert positionierten PM-Sensor in dem Strömungspfad des Abgases ein. Der PM-Sensor schließt allgemein einen Sensor vom Ansammlungstyp, welcher in den dem Partikelfilter nachgelagerten Abgasstrom mitgeführten PM eingeschlossen Partikeln erlaubt, sich auf einem erfassenden Abschnitt des PM-Sensors anzusammeln, ein. Ansammlung der Partikel auf einem erfassenden Abschnitt eines solchen PM-Sensors ändert einen elektrischen Parameter (z. B. Widerstand, Leitfähigkeit und/oder Kapazität) des PM-Sensors. Solche PM-Sensoren werden regelmäßig regeneriert, beispielsweise durch Erhöhen der Temperatur des PM-Sensors, um den PM zu oxidieren und zu seinem anfänglichen Zustand zurückzubringen. Die zum Ansammeln und zum Zurückbringen zu dem anfänglichen Zustand vergangene Zeit wird verwendet, um die Menge an in dem Abgasstrom mitgeführtem PM zu bestimmen.
  • Während Regeneration organisches Material entfernt, sammeln sich Metall- und/oder Oxidpartikel, die in dem PM (welche beispielsweise eine Größe im Bereich von 20-40 nm aufweisen können) eingeschlossen sind, ebenfalls auf dem PM-Sensor an. Solche Partikel können allgemein schwierig von dem PM-Sensor zu entfernen sein und führen letztendlich zu Verschlechterung und Fehlfunktion des PM-Sensors. Da diese Metalloxide mit dem PM, der durch einen Partikelfilter bei normalem Betrieb hindurch gelangt, agglomeriert werden, ist diese Verschlechterung unvermeidbar.
  • In Situationen, in denen der Partikelfilter ausfällt, beispielsweise wegen Rissen oder Brüchen, gelangt zumindest ein Anteil des Abgasstroms ungehindert durch den Partikelfilter (d. h. ungefiltert). Dies erlaubt einer großen Menge von großen Partikeln (d. h. mit einem Durchmesser größer als ein vorher festgelegter Größenbereich, z. B. 100 nm bis 300 nm), kleinen Partikeln (d. h. eine Größe innerhalb des vorher festgelegten Größenbereichs aufweisend, z. B. zwischen 100 nm und 300 nm) und den Metall- und/oder Oxidpartikeln, welche einen Durchmesser aufweisen können, der kleiner ist als der vorher festgelegte Größenbereich (z. B. weniger als 100 nm), die in dem Abgas eingeschlossen sind, durch den Partikelfilter zu strömen und sich rasch auf dem PM-Sensor anzusammeln. Die schnelle Ansammlung von Feinstaub auf dem PM-Sensor verringert die Zeit, um einen Regenerierungs-Schwellenwert zu erreichen und den PM-Sensor zu seinem anfänglichen Zustand zurückzubringen. Dies führt zu einer Fehlfunktionsanzeige des Partikelfilters.
  • Ausführungsformen des Systems und der Verfahren zum Erfassen eines Ausfalls eines Partikelfilters unter Verwendung einer PM-Sensoranordnung kann Vorteile bereitstellen, einschließlich, beispielsweise: (1) Bereitstellen eines Gehäuses oder einer Einhausung, innerhalb welcher der PM-Sensor angebracht ist, und welche(s) konfiguriert ist, um einen Abgasstrom, der in das Gehäuse eintritt, umzuleiten, sodass kleine Partikel um den PM-Sensor herum strömen, und ausschließlich große Partikel auf den PM-Sensor prallen; (2) Verwenden von Änderungen in einem elektrischen Parameter wie Widerstand, Leitfähigkeit und/oder Kapazität des PM-Sensors, um das Vorhandensein von großen Partikeln, welche einen Ausfall des Partikelfilters anzeigen, zu bestimmen; (3) Verringern des Aufprallens und Ansammelns von Partikeln, die normalerweise in dem einem ordnungsgemäß funktionierenden Partikelfilter nachgelagerten Abgasstrom mitgeführt werden, auf den PM-Sensor, dadurch die Lebensdauer des PM-Sensors verlängernd; und (4) Erlauben der Verwendung von bestehenden PM-Sensoren vom Ansammlungstyp in der PM-Sensoranordnung, dadurch verringern von Herstellungs- und Unterhaltskosten.
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter 110, eine PM-Sensoranordnung 120, eine Steuerung 170 und wahlweise ein SCR-System 150, einen oder mehrere eines ersten Drucksensors 112, eines zweiten Drucksensors 114 und eines Differenzdrucksensors 116 ein.
  • Der Partikelfilter 110 ist konfiguriert, um ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) von einem Motor (z. B. einem IC-Motor) aufzunehmen und den PM aus dem Abgas zu filtern. In einigen Ausführungsformen, in welchen das Abgas ein Dieselabgas einschließt, schließt der Partikelfilter 110 einen Dieselpartikelfilter ein. Der Partikelfilter 110 kann einen beliebigen geeigneten Filter, konfiguriert, um beliebigen in dem Abgasstrom mitgeführten PM zu filtern, einschließen, sodass das in die Umgebung ausgestoßene Abgas den Emissionsregulierungen genügt. Solcher PM kann beispielsweise Ruß, organische Partikel, Metalloxide, kondensierte halbflüchtige Verbindungen oder beliebige weitere partikelförmige Feststoffe, die in dem Abgas vorhanden sind, einschließen.
  • Der Partikelfilter 110 ist konfiguriert, um PM unter und über einem vorher festgelegten Größenbereich, welcher der Greenfield-Lücke (z. B. im Bereich von 100-300 nm) entsprechen kann, sehr effizient zu filtern. Kleine Partikel, beispielsweise in dem PM eingeschlossene Partikel, die einen Größenbereich von weniger als 100 nm aufweisen, werden sehr effektiv (z. B. mit einer Filtrationseffizienz von 99,9 %) durch ein Filterelement (nicht gezeigt) des Partikelfilters 110 durch eine Kombination aus Diffusion und Abfangen der Partikel gefiltert. Außerdem werden große Partikel, beispielsweise Partikel, die einen Größenbereich größer als 300 nm aufweisen, die in dem PM eingeschlossen sind, ebenfalls sehr effektiv durch Abfangen gefiltert (z. B. mit einer Filtrationseffizienz von 99,9 %). Der Partikelfilter weist zum Filtern von Partikeln, die in den vorher festgelegten Größenbereich fallen, jedoch die geringste Effizienz auf. Diese „größenausgewählten“ Partikel weisen eine höhere Wahrscheinlichkeit auf, durch den Partikelfilter 110 zu strömen und in die dem Partikelfilter 110 nachgelagerte PM-Sensoranordnung 120 zu strömen.
  • Jedes geeignete Filterelement kann in dem Partikelfilter 110 verwendet werden, wie beispielsweise Cordierit- oder Siliziumcarbid-Filterelemente, jedes weitere geeignete Filterelement oder eine Kombination davon. Das Filterelement kann eine beliebige geeignete Porengröße aufweisen, beispielsweise etwa 10 Mikron, etwa 5 Mikron oder etwa 1 Mikron. In besonderen Ausführungsformen kann der Partikelfilter 110 katalysiert werden.
  • Das Abgas weist dem Partikelfilter 110 vorgelagert einen ersten Druck auf. Wenn das Abgas durch den Partikelfilter 110 strömt, erfährt das Abgas einen Druckabfall, sodass das Abgas dem Partikelfilter 110 nachgelagert einen zweiten Druck aufweist. Der Druckabfall korreliert mit der Filterbedingung des Partikelfilters 110. Ein frischer oder neuer Partikelfilter 110 wird dem Strom des Abgases minimalen Widerstand bieten. Wenn der Partikelfilter 110 Feinstaub aus dem Abgas einfängt, vergrößert sich mit der Zeit die Menge an Feinstaub in dem Partikelfilter 110, und der Partikelfilter verstopft zunehmend. Dies führt mit der Zeit zu einem Anstieg in dem durch den Partikelfilter 110 auf das Abgas ausgeübten Gegendruck.
  • In besonderen Ausführungsformen ist ein erster Drucksensor 112 dem Partikelfilter 110 vorgelagert positioniert und zum Messen des dem Partikelfilter 110 vorgelagerten ersten Drucks konfiguriert. Ein zweiter Drucksensor 114 ist dem Partikelfilter 110 nachgelagert positioniert und ist zum Messen des dem Partikelfilter 110 nachgelagerten zweiten Drucks konfiguriert. Ein Differenzdrucksensor 116 kann ebenfalls exklusiv entlang des Partikelfilters 110 positioniert werden, oder zusätzlich zu dem ersten Drucksensor 112 und dem zweiten Drucksensor 114. Der Differenzdrucksensor 116 ist konfiguriert, um einen Differenzdruck entlang des Partikelfilters 110 zu bestimmen.
  • Der Differenzdrucksensor 116 ist ebenfalls indikativ für die Filterbedingung des Partikelfilters 110. Die Druckdifferenz oder der Differenzdruck wird verwendet, um eine Filterbedingung oder eine Filterbeladung des Partikelfilters 110 zu bestimmen.
  • Der Widerstand gegenüber dem Abgasstrom durch den Partikelfilter 110 steigt mit der Zeit, was mit einem steigenden Druckunterschied zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck korreliert. Auf diese Weise kann der Unterschied zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck verwendet werden, um die Filterbedingung des ersten Partikelfilters 110 zu bestimmen, und zu bestimmen, wann der erste Partikelfilter 110 ausgewechselt oder regeneriert werden muss.
  • Während der Druckunterschied entlang des Partikelfilters 110 indikativ für die Filterbedingung, beispielsweise Filterbeladung des Partikelfilters 110, ist, ist Totalausfall des Partikelfilters 110 aus dem Druckunterschied schwierig zu erfassen. Ein solcher Ausfall des Partikelfilters 110 kann physikalisches Reißen oder Brechen des Partikelfilters 110 oder anderweitig das in dem Partikelfilter 110 eingeschlossene Filterelement einschließen. In einem solchen Szenario strömt mindestens ein Anteil des Abgases, verglichen mit dem intakten Partikelfilter 110, relativ ungehindert durch die Risse oder Brüche in dem Partikelfilter 110. Daher gibt es keinen signifikanten Druckabfall entlang des Partikelfilters 110 und keine Indikation, dass der Partikelfilter 110 ausgefallen (d. h. gerissen oder gebrochen) ist, ist durch Drucküberwachen allein verfügbar. Große Partikel (d. h. einen Größenbereich größer als der vorher festgelegt Größenbereich aufweisend, z. B. größer als 300 nm), welche normalerweise daran gehindert werden, durch den Partikelfilter 110 zu gelangen, können anschließend mit dem Abgasstrom durch den ausgefallenen Partikelfilter 110, durch die Risse, strömen.
  • Die PM-Sensoranordnung 120 ist dem Partikelfilter 110 nachgelagert positioniert. Die PM-Sensoranordnung 120 schließt ein Gehäuse 122 mit einem Einlass 123 und einem Auslass 124 und einer Seitenwand 125 ein. Das Gehäuse 122 definiert ein Innenvolumen. Ein PM-Sensor 126 ist innerhalb des durch das Gehäuse 122 definierten Innenvolumens positioniert. Der PM-Sensor 126 kann so positioniert sein, dass ein erfassender Abschnitt des PM-Sensors 126 orthogonal zu einer Längsachse der PM-Sensoranordnung 120 orientiert ist.
  • Beispielsweise kann der PM-Sensor 126 einen flachen Sensor einschließen, der eine erste flache Oberfläche und eine der ersten flachen Oberfläche gegenüberliegende zweite flache Oberfläche einschließt. Ein oder mehrere Sensoren können auf der ersten flachen Oberfläche des PM-Sensors 126 positioniert oder definiert sein. Der PM-Sensor 126 ist so positioniert, dass die erste flache Oberfläche, welche den einen oder die mehreren darauf positionierten Sensoren einschließt, orthogonal zu der Längsachse der PM-Sensoranordnung 120 orientiert ist. Beispielsweise kann die erste flache Oberfläche des PM-Sensors 126 bezüglich der Längsachse der PM-Sensoranordnung 120 mit einem Winkel von 75 Grad, 80 Grad, 85 Grad, 90 Grad, 95 Grad, 100 Grad oder 105 Grad orientiert sein, einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen.
  • Der eine oder die mehreren in dem PM-Sensor 126 eingeschlossenen Sensoren können Widerstandssensoren, Leitfähigkeitssensoren und/oder Kapazitätssensoren einschließen. In besonderen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Sensoren ineinandergreifende Elektroden (engl. interdigitated electrodes) einschließen. Der PM-Sensor 126 kann einen Sensor vom Ansammlungstyp einschließen. Der PM-Sensor 126 ist konfiguriert, um einen Ausgabewert zu erzeugen, der indikativ für einen elektrischen Parameterwert (z. B. einen Widerstandswert, einen Leitfähigkeitswert oder einen Kapazitätswert) ist, welcher sich ändert, wenn sich auf der Oberfläche des PM-Sensors 126 (z. B. der ersten flachen Oberfläche) PM ansammelt. Die Änderung in dem elektrischen Parameterwert wird verwendet, um Ausfall des Partikelfilters 110 zu bestimmen, wie untenstehend ausführlicher beschrieben.
  • Die PM-Sensoranordnung 120 ist innerhalb eines Strömungspfads des Abgases positioniert, sodass ein Anteil des Abgases durch den Einlass 123 in das Innenvolumen des Gehäuses 122 eintritt. Das Gehäuse 122 ist konfiguriert, um den Strom des Anteils des Abgases um den PM-Sensor 126 herum umzuleiten, sodass kleine Partikel, die in dem Anteil des Abgases eingeschlossen sind, welche eine erste Größe innerhalb oder kleiner als der vorher festgelegte Größenbereich (z. B. 100 nm bis 300 nm) aufweisen, um den PM-Sensor 126 herum geleitet werden. Des Weiteren verlassen die großen Partikel, die eine zweite Größe aufweisen, größer als der vorher festgelegte Größenbereich (z. B. größer als 300 nm), den Abgasstrom und prallen auf den PM-Sensor 126.
  • Weiter ausweitend kann der Einlass 123 des Gehäuses 122 eine Öffnung mit einem Durchmesser oder anderweitigem Querschnitt und anderweitiger Form einschließen, welche den Anteil des Abgasstroms in das Innenvolumen des Gehäuses 122 beschleunigt. Die plötzliche Druckänderung, wenn das Abgas in das Innenvolumen beschleunigt, ändert die Richtung des Abgases um den PM-Sensor 126 herum. Außerdem dient der innerhalb des Strömungspfads des Abgases positionierte flache PM-Sensor 126 als eine Aufprallplatte, welche die Richtung des Stroms des Abgases in dem Bereich von 75 Grad bis 90 Grad ändert. Der Anteil des Abgases strömt parallel zu dem PM-Sensor 126 und wird um den PM-Sensor 126 herum umgeleitet. In besonderen Ausführungsformen ist die Seitenwand 125 des Gehäuses 122 gestaltet, um das Umleiten des Anteils des Abgases um den PM-Sensor 126 herum zu vereinfachen. Beispielsweise kann die Seitenwand 125 des Gehäuses 122 bogenförmig sein, beispielsweise eine Halbkreisform, eine halbhemisphärische oder eine halbelliptische Form definieren.
  • In einer Ausführungsform weist der Einlass 123 einen ersten Querschnitt (z. B. Durchmesser) auf und der Auslass 124 weist einen zweiten Querschnitt (z. B. Durchmesser) auf, welcher größer ist als der erste Querschnitt. Der größere zweite Querschnitt, welcher ebenfalls das Umleiten des Abgases um den PM-Sensor 126 herum vereinfachen kann, erlaubt einen weniger beschränkten Strömungspfad für den Anteil des Abgases, um das Gehäuse 122 zu verlassen, um sich mit dem Großteil des Abgasstroms zu vereinigen.
  • Wenn der Strom des Anteils des Abgases um den PM-Sensor 126 umgeleitet wird, bleiben die kleinen Partikel, welche geringe Trägheit aufweisen, in dem Abgasstromfluss mitgeführt und werden um den PM-Sensor 126 umgeleitet. Im Abgasstrom enthaltene große Partikel jedoch, welche relativ zu den kleinen Partikeln eine höhere Trägheit aufweisen, verlassen den Abgasstromfluss und prallen auf den PM-Sensor 126. Wenn sich die größeren Partikel auf dem PM-Sensor 126 ansammeln, verursacht dies eine Änderung in dem elektrischen Parameterwert des PM-Sensors 126, welcher indikativ ist für das Aufprallen und die Ansammlung der großen Partikel. Da große Partikel in dem Abgasstrom ausschließlich vorliegen, wenn der Partikelfilter 110 wie obenstehend beschrieben ausfällt, zeigt Aufprall der großen Partikel auf dem PM-Sensor, zu einer Änderung in dem elektrischen Parameterwert des PM-Sensors 126 führend, ebenfalls an, dass der Partikelfilter 110 ausgefallen ist.
  • Eine sehr kleine oder de minimus Quantität der kleinen Partikel kann während des normalen Betriebs ebenfalls auf den PM-Sensor 126 prallen, d. h. sogar wenn der PM-Sensor 126 nicht ausgefallen ist und korrekt arbeitet. Dies kann aufgrund von Turbulenz, Wirbeln und/oder Imperfektionen beim Umleiten des Anteils des Abgasstroms geschehen. Die de minimus-Quantität der kleinen Partikel wird sich über eine ausgedehnte Zeitspanne ebenfalls auf dem PM-Sensor 126 ansammeln, und nicht alle der kleinen Partikel können durch Regeneration entfernt werden, wie Metall- und Oxidpartikel, wie obenstehend beschrieben. Während dies ebenfalls eine Änderung des elektrischen Parameterwerts des PM-Sensors 126 verursacht, ist sie, relativ zu der Änderung des elektrischen Parameterwerts wegen des Aufprallens der großen Partikel wegen eines Ausfalls des Partikelfilters 110, viel langsamer.
  • Diese kleine Änderung des elektrischen Parameterwerts kann durch Vornehmen eine Grundlinienmessung des ersten elektrischen Parameterwerts und des Vornehmens einer Messung eines zweiten elektrischen Parameterwerts nach einer vorher festgelegten Zeit (z. B. nach 1 Minute, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, 6 Minuten, 7 Minuten, 8 Minuten, 9 Minuten oder 10 Minuten, einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen) berücksichtigt werden. Wenn ein Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert um einem vorher festgelegten Schwellenwert größer ist als der erste elektrische Parameterwert, wird bestimmt, dass große Partikel auf den PM-Sensor 126 prallen und der Partikelfilter 110 ausgefallen ist.
  • Wenn der Unterschied geringer ist als der vorher festgelegte Schwellenwert, dann wird bestimmt, dass der Partikelfilter 110 ordnungsgemäß funktioniert. Während die de minimus-Quantität der kleinen Partikel immer noch auf den PM-Sensor 126 prallen wird, wird der Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert geringer sein als der vorher festgelegte Schwellenwert. In einigen Ausführungsformen, wenn der Ausfall des Partikelfilters 110 nicht erfasst wird, wird der PM-Sensor 126 nach der Messung des zweiten elektrischen Parameterwerts regeneriert, um den elektrischen Parameterausgabewert des PM-Sensors, für eine nachfolgende Messung, zu dem ersten elektrischen Parameterwert zurückzubringen.
  • Der elektrische Parameterwert des PM-Sensors 126 kann wegen der Ansammlung von Metall- und Oxidpartikeln, welche nicht entfernt werden können, sogar nach Regeneration nicht vollständig zu dem ersten elektrischen Parameterwert zurückkehren (z. B. zurückkehren zu innerhalb von 95 %, 96 %, 97 %, 98 % oder 99 % des ersten elektrischen Parameterwerts). Dies wird jedoch durch Annehmen der nächsten Messung des elektrischen Parameterwerts nach Regeneration als die Grundlinienmessung und Vergleichen des Unterschieds zwischen der nächsten Messung und einer nachfolgenden Messung nach der nächsten Messung mit dem vorher festgelegten Schwellenwert jedoch berücksichtigt. In weiteren Ausführungsformen wird der PM-Sensor 126 regeneriert, nachdem eine eingestellte Anzahl (z. B. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder sogar höher) von Messungen der elektrischen Parameterausgabewerte durch den PM-Sensor 126 durchgeführt wurden. In solchen Ausführungsformen dient die zweite elektrische Parameterwertmessung als die Grundlinienmessung für eine dritte elektrische Parameterwertmessung und so weiter.
  • Die Ansammlung der Metall- und Oxidpartikel über eine Zeitspanne wird den elektrischen Parameterwert (z. B. ein Widerstandswert, Leitfähigkeitswert oder Kapazitätswert) ändern, um größer oder kleiner als ein Ausfallsschwellenwert zu sein. Unter solchen Szenarien wird der PM-Sensor 126 bestimmt, fehlfunktioniert zu haben. Dies kann einem Anwender angezeigt werden, sodass der PM-Sensor 126 mit einem neuen PM-Sensor 126 ersetzt werden kann.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 das SCR-System 150 ebenfalls einschließen. 1 zeigt das SCR-System der PM-Sensoranordnung 120 nachgelagert positioniert. In weiteren Ausführungsformen kann das SCR-System 150 oder beliebiges weiteres SCR-System der PM-Sensoranordnung 120 vorgelagert positioniert sein. Das SCR-System 150 schließt einen oder mehrere Katalysatoren ein, die dafür ausgelegt sind, das Abgas selektiv zu reduzieren. Es kann jeder beliebige, geeignete Katalysator verwendet werden, wie beispielsweise ein platin-, palladium-, rhodium-, cer-, eisen-, mangan-, kupfer-, vanadiumbasierter Katalysator, jeder beliebige, andere, geeignete Katalysator, oder eine Kombination daraus. Der Katalysator kann auf einem geeigneten Substrat positioniert sein, beispielsweise einem keramischen (z. B. Cordierit) oder metallischen (z. B. Kanthal) Monolithkern, welches beispielsweise eine Wabenstruktur definieren kann. Ein Washcoat (Zwischenschicht) kann ebenfalls als ein Trägermaterial für die Katalysatoren verwendet werden. Solche Washcoat-Materialien können beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, jedes andere geeignete Washcoat-Material, oder eine Kombination daraus einschließen.
  • Das Abgas (z. B. Diesel-Abgas) kann derart über und um den Katalysator strömen, dass alle im Abgas eingeschlossenen NOx-Gase weiter reduziert werden, so dass ein Abgas entsteht, das im Wesentlichen frei von Kohlenmonoxid und NOx-Gasen ist.
  • Das Nachbehandlungssystem 100 schließt des Weiteren eine Steuerung 170 ein. Die Steuerung 170 ist kommunizierend an den PM-Sensor 126 und wahlweise den ersten Drucksensor 112, den zweiten Drucksensor 114 und/oder den Differenzdrucksensor 116 gekoppelt. Die Steuerung 170 ist konfiguriert, um einen ersten Ausgabewert von dem PM-Sensor 126 zu interpretieren, und den ersten elektrischen Parameterwert, wie obenstehend beschrieben, zu bestimmen. Nachdem die vorher festgelegte Zeit (z. B. nach 1 Minute, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, 6 Minuten, 7 Minuten, 8 Minuten, 9 Minuten oder 10 Minuten, einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen) vergangen ist, interpretiert die Steuerung 170 einen zweiten Ausgabewert von dem PM-Sensor 126, um den zweiten elektrischen Parameterwert, wie hierin beschrieben, zu bestimmen.
  • Wie obenstehend beschrieben, kann der erste elektrische Parameterwert ein Grundlinienwert eines elektrischen Parameters des PM-Sensors 126 sein. Außerdem entsteht der zweite elektrische Parameterwert als ein Ergebnis von Aufprall und Ansammlung der großen Partikel auf dem PM-Sensor 126. Der Aufprall und die Ansammlung der großen Partikel ändert den ersten elektrischen Parameterwert in den zweiten elektrischen Parameterwert. Die Steuerung 170 bestimmt, ob ein Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert größer ist als ein vorher festgelegter Schwellenwert. Wenn durch die Steuerung 170 bestimmt wird, dass der Unterschied größer ist als der vorher festgelegte Schwellenwert, bestimmt die Steuerung 170, dass der Partikelfilter 110 ausgefallen ist.
  • Die Steuerung 170 zeigt einem Anwender den Ausfall des Partikelfilters 110 an. Beispielsweise kann das Nachbehandlungssystem in einem durch den Anwender betätigten System (z. B. ein Fahrzeug) eingeschlossen sein. Eine Audioanzeige/visuelle Anzeige (z. B. ein Alarm, ein Piepton, eine visuelle Anzeige auf einem Armaturenbrett, Bedienfeld, Konsole usw.) kann dem Anwender bereitgestellt werden, um den Ausfall des Partikelfilters 110 anzuzeigen. In einigen Ausführungsformen kann ein Fehlercode durch ein Computersystem (z. B. ein eingebetteter Computer) eines Motors (z. B. eines Dieselmotors) erzeugt werden, welches fluidtechnisch an das Nachbehandlungssystem 100 gekoppelt ist.
  • Beispielsweise kann sich eine Leuchtanzeige zum Überprüfen des Motors entsprechend einem Fehlercode anschalten, welche anzeigt, dass der Partikelfilter 110 ausgefallen ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 kommunikativ an den Differenzdrucksensor 116 gekoppelt und ist ferner konfiguriert, einen Differenzdruckausgabenwert von dem Differenzdrucksensor 116 auszugeben, um den Differenzdruck entlang des Partikelfilters 110 zu bestimmen. Außerdem kann die Steuerung 170 ebenfalls konfiguriert werden, um eine erste Druckausgabe von dem ersten Drucksensor 112 zu interpretieren und den ersten, dem Partikelfilter 110 vorgelagerten, Druck zu bestimmen. Die Steuerung 170 interpretiert ebenfalls eine zweite Druckausgabe von dem zweiten Drucksensor 114 und bestimmt den zweiten, dem Partikelfilter 110 nachgelagerten, Druck. Die Steuerung 170 verwendet anschließend den ersten Druck und den zweiten Druck, um einen Druckunterschied entlang des Partikelfilters 110 zu bestimmen.
  • Die Steuerung 170 kann einen Prozessor (z. B. einen Mikrokontroller) einschließen, programmiert, um Signale von dem PM-Sensor 126 zu interpretieren, um einen Ausfall des Partikelfilters 110, wie hierin beschrieben, zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 in einem Steuermodul eingeschlossen sein, das in elektrischer Kommunikation mit einer oder mehreren der Komponenten des hierin beschriebenen Nachbehandlungssystems 100 steht und funktionsfähig ist, die hierin beschriebenen Sensor- und Steuerungsfunktionen durchzuführen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 170 ebenfalls konfiguriert sein, Daten aus Temperatursensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren und/oder Ammoniaksensoren zu empfangen und zu interpretieren, von denen jeder in dem Nachbehandlungssystem 100 eingeschlossen sein kann.
  • Die Steuerung 170 kann Nachschlagetabellen, Algorithmen oder Anweisungen einschließen, die auf einem computerlesbaren, in der Steuerung 170 eingeschlossenen Medium (CRM) gespeichert sein können. Die Anweisungen oder Algorithmen sind durch eine Computervorrichtung der Steuerung 170 (z. B. dem Mikroprozessor), spezifisch programmiert, um den ersten elektrischen Parameterwert und den zweiten elektrischen Parameterwert zu interpretieren, ausführbar. Die Steuerung 170 kann ebenfalls Algorithmen oder Nachschlagetabellen einschießen, um den Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und ersten elektrischen Parameterwert mit dem vorher festgelegten Schwellenwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob der Partikelfilter 110 normal funktioniert oder ausgefallen ist.
  • In einigen Ausführungsfonnen kann das in dem Nachbehandlungssystem 100 eingeschlossene SCR-System 150 dem Partikelfilter 110 vorgelagert positioniert sein. In noch weiteren Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch multiple Verzweigungen einschließen, wobei jede Verzweigung den Partikelfilter 110, die PM-Sensoranordnung 120 und das SCR-System 150 einschließt. In einigen Ausführungsfonnen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch eine beliebige Anzahl weiterer Komponenten einschließen. Solche Komponenten können beispielsweise einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator), einen Abgasreduktionsmittelinjektor (z. B. ein Dieselabgasfluid wie eine wässrige Harnstofflösung) zum Ermöglichen der Katalyse des Abgases in dem SCR-System 150, einen Mischer zum Ermöglichen des Mischens des Abgases mit dem Abgasreduktionsmittel, einen Ammoniakoxidationskatalysator, Temperatursensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren, Ammoniaksensoren oder beliebige weitere geeignete Komponenten einschließen.
  • 2 ist eine Veranschaulichung eines Querschnitts einer besonderen Ausführungsform einer PM-Sensoranordnung 220. Die PM-Sensoranordnung 220 kann in einem Nachbehandlungssystem (z. B. dem Nachbehandlungssystem 100) eingeschlossen sein und einem in dem Nachbehandlungssystem eingeschlossenen Partikelfilter (z,. B. dem Partikelfilter 110) nachgelagert positioniert sein. Die PM-Sensoranordnung 220 schließt ein Gehäuse 222 und einen PM-Sensor 226 ein.
  • Das Gehäuse 222 weist einen Einlass 223, einen Auslass 224 und eine Seitenwand 225 auf. Das Gehäuse 222 definiert ein Innenvolumen, innerhalb dessen der PM-Sensor 226 positioniert ist. Wie in 3 gezeigt ist das Gehäuse 222 konfiguriert, um einen Abgasstrom, der durch den Einlass um den PM-Sensor 226 herum eintritt, umzuleiten, sodass kleine, in dem Abgasstrom enthaltene Partikel, die eine Größe innerhalb oder kleiner als ein vorher festgelegter Größenbereich (z. B. 100 nm bis 300 nm) aufweisen, um den PM-Sensor 226 herum geleitet werden, und große Partikel, die eine zweite Größe, größer als die vorher festgelegte Größe, aufweisen, auf den PM-Sensor 226 prallen. Der vorher festgelegte Größenbereich kann Partikeln entsprechen, die am wenigsten effektiv durch einen Partikelfilter wie den Filter 110 gefiltert werden.
  • Der Einlass 223 weist einen ersten Querschnitt D1 (z. B. Durchmesser) auf, konfiguriert, um den Abgasstrom in das Innenvolumen des Gehäuses 222 zu beschleunigen. Der flache PM-Sensor 226 ist bezüglich einer Längsachse AL der PM-Sensoranordnung 226 innerhalb des Strompfads des Abgases orthogonal positioniert. Der PM-Sensor 226 weist eine Länge L auf und ist in einem Abstand H von einer Öffnung des Einlasses 223 positioniert.
  • Eine Kombination des Einlasses 223 und der Position und Orientierung des PM-Sensors 226 dient zum Ändern der Richtung des Stroms des Abgases in dem Bereich von 75 Grad bis 90 Grad. Beispielsweise leitet eine durch das Abgas, das durch den Einlass in das Innenvolumen eintritt, erfahrene Druckänderung das Abgas um den PM-Sensor 226 um. Das Abgas strömt parallel zu dem PM-Sensor 226 und wird um den PM-Sensor 226 umgeleitet. Die Seitenwand 225 des Gehäuses 222 ist bogenförmig und gestaltet, um das Umleiten des Anteils des Abgases um den PM-Sensor 226 herum zu vereinfachen. Wie in 2 und 3 gezeigt ist die Seitenwand 225 des Gehäuses 222 halbkreisförmig (oder halbkugelförmig), aber in weiteren Ausführungsformen kann die Seitenwand 225 elliptisch sein oder eine beliebige weitere gekrümmte Gestalt aufweisen, um das Umleiten des Abgases um den PM-Sensor 226 herum in Richtung des Auslasses 224 zu vereinfachen.
  • Der Auslass 224 weist einen zweiten Querschnitt D2 (z.B. Durchmesser) auf, welcher größer ist als der erste Querschnitt D1. Der größere zweite Querschnitt D2, welcher ebenfalls das Umleiten des Abgases um den PM-Sensor 226 herum vereinfachen kann, erlaubt einen weniger beschränkten Strömungspfad für das Abgas, um das Gehäuse 222 zu verlassen, um sich mit dem Großteil des Abgasstroms zu vereinigen. Wenn der Strom des Anteils des Abgases um den PM-Sensor 226 umgeleitet wird, bleiben die kleinen Partikel, welche geringe Trägheit aufweisen, in dem Abgasstromfluss mitgeführt und werden um den PM-Sensor 226 umgeleitet.
  • Im Abgasstrom enthaltene große Partikel jedoch, welche relativ zu den kleinen Partikeln eine höhere Trägheit aufweisen, verlassen den Abgasstromfluss und prallen auf den PM-Sensor 226 auf, wie in 4 gezeigt. Wenn sich die größeren Partikel auf dem PM-Sensor 226 ansammeln, verursacht dies eine Änderung in dem elektrischen Parameterwert des PM-Sensors 226, welcher indikativ ist für das Aufprallen und die Ansammlung der großen Partikel. Da große Partikel in dem Abgasstrom ausschließlich vorliegen, wenn der Partikelfilter wie obenstehend beschrieben ausfällt, zeigt Aufprall der großen Partikel auf dem PM-Sensor 226, zu einer Änderung in dem elektrischen Parameterwert des PM-Sensors 226 führend, ebenfalls an, dass der Partikelfilter ausgefallen ist.
  • Der PM-Sensor 226 ist innerhalb des Strömungspfads des Abgases positioniert und schließt einen flachen Sensor, bezüglich einer Längsachse AL der PM-Sensoranordnung 220 in Längsrichtung und parallel zu einer Vertikalachse Av der PM-Sensoranordnung 220 orientiert, ein. Beispielsweise kann der PM-Sensor 226 einen flachen Sensor einschließen, der eine erste flache Oberfläche und eine der ersten flachen Oberfläche gegenüberliegende zweite flache Oberfläche einschließt. Ein oder mehrere Sensoren können auf der ersten flachen Oberfläche des PM-Sensors 226 positioniert oder definiert sein.
  • Der PM-Sensor 226 ist so positioniert, dass die erste flache Oberfläche, welche den einen oder die mehrere darauf positionierten Sensoren einschließt, orthogonal zu der Längsachse der PM-Sensoranordnung 220 orientiert ist. Beispielsweise kann die erste flache Oberfläche des PM-Sensors 226 bezüglich der Längsachse der PM-Sensoranordnung 220 mit einem Winkel von 75 Grad, 80 Grad, 85 Grad, 90 Grad, 95 Grad, 100 Grad oder 105 Grad orientiert sein, einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen.
  • Der eine oder die mehreren in dem PM-Sensor 226 eingeschlossenen Sensoren können Widerstandssensoren, Leitfähigkeitssensoren und/oder Kapazitätssensoren einschließen. In besonderen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Sensoren ineinandergreifende Elektroden einschließen. Beispielsweise zeigt 4 die erste flache Oberfläche des PM-Sensors 226 entsprechend einer Ausführungsform. Der PM-Sensor 226 schließt ein isolierendes Substrat 227 ein. Ein Paar ineinandergreifender Elektroden 228 ist auf der ersten flachen Oberfläche des isolierenden Substrats 227 positioniert. Elektrische Kontakte 229 sind ebenfalls auf dem Substrat 227 bereitgestellt, um elektrisches Koppeln des PM-Sensors 226 mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten (z. B. der Steuerung 170) zu erlauben.
  • Der PM-Sensor 226 ist konfiguriert, um einen elektrischen Ausgabewert zu erzeugen, der indikativ für einen elektrischen Parameterwert (z. B. einen Widerstandswert, einen Leitfähigkeitswert oder einen Kapazitätswert) ist, welcher sich ändert, wenn PM sich auf der Oberfläche des PM-Sensors 226 (z. B. der ersten flachen Oberfläche) ansammelt. Die Änderung in dem elektrischen Parameterwert wird verwendet, um einen Ausfall des Partikelfilters zu bestimmen, wie untenstehend ausführlicher beschrieben.
  • Beispielsweise erzeugt der PM-Sensor 226 zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten elektrischen Parameterwert und zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt (z. B. 1 Minute, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, 6 Minuten, 7 Minuten, 8 Minuten, 9 Minuten oder 10 Minuten nach dem ersten Zeitpunkt) einen zweiten elektrischen Parameterwert. Wenn der Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert größer ist als ein vorher festgelegter Schwellenwert, stellt dies eine Indikation bereit, dass ein Partikelfilter (z.B. der Partikelfilter 110) ausgefallen ist.
  • Der erste elektrische Parameterwert ist eine Grundlinie des elektrischen Parameters des PM-Sensors 226, wie vorstehend hierin beschrieben. Der zweite elektrische Parameterwert entsteht als ein Ergebnis von Aufprall und Ansammlung der großen Partikel (z. B. eine Größe, größer als ein vorher festgelegter Größenbereich von 100 nm bis 300 nm, aufweisend) auf dem PM-Sensor 226. Die Ansammlung der großen Partikel ändert den ersten elektrischen Parameterwert in den zweiten elektrischen Parameterwert.
  • Beispielsweise ist das Paar ineinandergreifender Elektroden 228 voneinander durch das isolierende Substrat 227 getrennt. Da das das Paar ineinandergreifender Elektroden 228 trennende Substrat 227 isolierend ist, existiert zwischen dem Paar ineinandergreifender Elektroden 228 ein großer Widerstand. Die großen Partikel, welche auf der ersten flachen Oberfläche des PM-Sensors 226 prallen und sich ansammeln, über und zwischen dem Paar ineinandergreifender Elektroden 228. Die Ansammlung von PM, die sich auf dem PM-Sensor wegen dem Aufprallen der großen Partikel auf der ersten flachen Oberfläche ansammelt, weist allgemein eine höhere Leitfähigkeit auf als das Substrat.
  • Wenn sich die großen Partikel auf der ersten flachen Oberfläche ansammeln, erzeugen sie daher einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Paar ineinandergreifender Elektroden 228. Dies verringert den Widerstand zwischen dem Paar ineinandergreifender Elektroden. Die Änderung im Widerstand ist proportional zu der Menge an PM, die sich auf dem PM-Sensor 226 ansammelt. Wenn sich der Widerstand von einem ersten Widerstandswert in einen zweiten Widerstandswert ändert, sodass ein Unterschied zwischen dem zweiten Widerstandswert und dem ersten Widerstandswert größer ist als der vorher festgelegte Schwellenwert, stellt dies eine Indikation bereit, dass der Partikelfilter ausgefallen ist.
  • 5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 400 zum Erfassen eines Ausfalls eines in einem Nachbehandlungssystem (z. B. dem Nachbehandlungssystem 100) eingeschlossenen Partikelfilters (z. B. der Partikelfilter 110) und mit einer dem Partikelfilter nachgelagert positionierten PM-Sensoranordnung (z. B. der PM-Sensoranordnung 120 oder 220). Die PM-Sensoranordnung schließt ein Gehäuse mit einem Einlass, einem Auslass und einer Seitenwand ein. Das Gehäuse definiert ein Innenvolumen, innerhalb dessen ein PM-Sensor (z. B. der PM-Sensor 126 oder 226) positioniert ist. Die Vorgänge des Verfahrens 400 können in Form von Anweisungen auf einem nicht flüchtigen CRM (z. B. einem Hauptspeicher 536, Nur-Lese-Speicher (ROM) 538 oder einer Speichervorrichtung 540, die in der Computervorrichtung 530 von 6 eingeschlossen sind) gespeichert sein. Das CRM kann in einer Computervorrichtung (z. B. der Computervorrichtung 530) eingeschlossen sein, welche konfiguriert ist, um die auf dem CRM gespeicherten Anweisungen auszuführen, um die Vorgänge des Verfahrens 400 durchzuführen.
  • Das Verfahren 400 schließt Strömen eines Abgases durch das Nachbehandlungssystem ein, und dadurch den Partikelfilter und die PM-Sensoranordnung, bei 402. Ein Anteil des Abgases strömt, nach Strömen durch den Partikelfilter, durch den Einlass in das Gehäuse. Das Gehäuse (z. B. das Gehäuse 120 oder 220) ist konfiguriert, um den Strom des Anteils des Abgasstroms um den PM-Sensor (z. B. den PM-Sensor 126 oder 226) herum umzuleiten, sodass kleine Partikel, die in dem Anteil des Abgasstroms, eine erste Größe innerhalb oder kleiner als der vorher festgelegte Größenbereich (z. B. 100 nm bis 300 nm) aufweisend, eingeschlossen sind, um den PM-Sensor herum geleitet werden, und große Partikel, eine zweite Größe, größer als der vorher festgelegte Größenbereich, aufweisend, auf den PM-Sensor prallen.
  • Ein erster elektrischer Parameterwert des PM-Sensors wird bei 404 interpretiert. Beispielsweise interpretiert die Steuerung 170 einen ersten Ausgabewert von dem PM-Sensor 126 oder 226, um den ersten elektrischen Parameterwert (z. B. einen Widerstand, eine Leitfähigkeit oder Kapazität) zu bestimmen. Der erste elektrische Parameterwert kann wie vorstehend beschrieben als eine Grundlinie des elektrischen Parameterwerts dienen. Dem Abgas wird zu einem ersten Mal bei 406 erlaubt, durch die PM-Sensoranordnung zu strömen. Beispielsweise wird dem Abgas erlaubt, nach Interpretieren des ersten elektrischen Parameterwerts, zum ersten Mal durch die PM-Sensoranordnung zu strömen (z. B. etwa 1 Minute, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, 6 Minuten, 7 Minuten, 8 Minuten, 9 Minuten oder 10 Minuten, einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen).
  • Ein zweiter elektrischer Parameterwert des PM-Sensors wird bei 408 interpretiert. Beispielsweise interpretiert die Steuerung 170 einen zweiten Ausgabewert von dem PM-Sensor 126 oder 226, um den zweiten elektrischen Parameterwert zu bestimmen. Das Verfahren 400 bestimmt, ob ein Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert größer ist als ein vorher festgelegter Schwellenwert 410. Beispielsweise kann die Steuerung 170 konfiguriert sein, um den zweiten elektrischen Parameterwert von dem ersten elektrischen Parameterwert zu subtrahieren, um den Unterschied zu erhalten. Die Steuerung 170 kann ebenfalls Nachschlagetabellen oder Algorithmen einschließen, um den Unterschied zu dem vorher festgelegten Schwellenwert zu bestimmen, wenn der Unterschied kleiner oder größer als der vorher festgelegte Schwellenwert ist.
  • Wenn der Unterschied kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert, kehrt das Verfahren 400 zu Vorgang 402 zurück. Dies bedeutet, dass der Partikelfilter ordnungsgemäß arbeitet. Wenn der Unterschied jedoch größer ist als der vorher festgelegte Schwellenwert, wird bei 412 ein Ausfall des Partikelfilters bestimmt. Der Ausfall des Partikelfilters wird einem Anwender bei 414 mitgeteilt. Beispielsweise kann die Steuerung 170 einen Fehlercode erzeugen oder eine Fehlfunktionsanzeigenlampe leuchten lassen.
  • 6 ist ein Blockdiagramm einer Computervorrichtung 530 in Übereinstimmung mit einer veranschaulichenden Umsetzungsform. Die Computervorrichtung 530 kann verwendet werden, um beliebige der hierin beschriebenen Verfahren oder Prozesse durchzuführen, beispielsweise das Verfahren 400. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 die Computervorrichtung 530 einschließen. Die Computervorrichtung 530 schließt einen Bus 532 oder eine andere Übermittlungskomponente zur Informationsübermittlung ein. Die Computervorrichtung 530 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 534 oder mit dem Bus zur Informationsverarbeitung gekoppelte Verarbeitungsschaltungen aufweisen.
  • Die Computervorrichtung 530 schließt auch den Hauptspeicher 536, wie einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speichervorrichtung ein, welche mit dem Bus 532 gekoppelt ist, zur Speicherung von Informationen und von durch den Prozessor 534 auszuführenden Anweisungen. Der Hauptspeicher 536 kann auch zur Speicherung von Positionsinformationen, temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen durch den Prozessor 534 verwendet werden. Die Computervorrichtung 530 kann ferner einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 538 oder eine andere mit dem Bus 532 gekoppelte statische Speichereinheit zur Speicherung statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 534 aufweisen. Eine Speichervorrichtung 540, wie ein Solid-State-Speicher, eine Magnetplatte oder eine optische Platte, ist mit dem Bus 532 gekoppelt, um beständig Informationen und Anweisungen zu speichern. Beispielsweise können Anweisungen zum Interpretieren des ersten elektrischen Parameterwerts und des zweiten elektrischen Parameterwerts, zum Bestimmen eines Unterschieds dazwischen und zum Bestimmen, ob der Partikelfilter (z. B. der Partikelfilter 110) ausgefallen ist, in dem Hauptspeicher 536 und/oder der Speichervorrichtung 540 gespeichert werden. In einer Ausführungsform kann der Prozessor 534 auch konfiguriert sein, um einen Fehlercode zu erzeugen, wenn ein Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert einen vorher festgelegten Schwellenwert, wie obenstehend beschrieben, übersteigt. Der Fehlercode kann beispielsweise im Hauptspeicher 536 und/oder der Speichervorrichtung 540 gespeichert werden, um einem Anwender berichtet zu werden, wenn auf die Computervorrichtung 530 zugegriffen wird. In weiteren Ausführungsformen kann der Prozessor 534 einem Anwender durch Aufleuchtenlassen einer Fehlfunktionsanzeigenlampe (MIL), beispielsweise eine in dem Armaturenbrett eines Fahrzeugs eingeschlossenen MIL, anzeigen, dass der Partikelfilter ausgefallen ist.
  • Die Computervorrichtung 530 kann über den Bus 532 mit einer Anzeige 535, wie einer Flüssigkristallanzeige oder einer aktiven Matrixanzeige, zum Anzeigen von Informationen für einen Anwender gekoppelt sein. Eine Eingabeeinheit 542, wie einer Tastatur oder alphanumerischen Tastatur, kann zum Übermitteln von Informationen und zur Befehlsauswahl für den Prozessor 534 mit dem Bus 532 gekoppelt sein. In einer anderen Umsetzungsform schließt die Eingabeeinheit 542 eine Tastbildschirmanzeige 544 ein.
  • Gemäß verschiedenen Umsetzungsformen können die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren durch die Computervorrichtung 530 als Reaktion auf den Prozessor 534, der eine Reihe von Anweisungen ausführt, die im Hauptspeicher 536 enthalten sind (z. B. die Vorgänge des Verfahrens 400), implementiert werden. Diese Anweisungen können aus einem anderen nichtflüchtigen, computerlesbaren Medium, wie der Speichereinheit 540, in den Hauptspeicher 536 eingelesen werden. Die Ausführung der Reihe von Anweisungen, die im Hauptspeicher 536 enthalten sind, bewirkt, dass Die Computervorrichtung 530 die hierin beschriebenen Vorgänge durchführt. Ein oder mehrere Prozessoren in einer Multiprozessor-Anordnung können ebenfalls eingesetzt werden, um die im Hauptspeicher 736 enthaltenen Anweisungen auszuführen. In alternativen Umsetzungsformen können drahtgebundene Schaltungen an Stelle von oder in Kombination mit Software-Anweisungen zur Umsetzung der beschriebenen Umsetzungsformen verwendet werden. Somit sind die Umsetzungsformen nicht auf eine bestimmte Kombination aus Hardware-Schaltung und Software beschränkt.
  • Obwohl eine Beispiel-Computervorrichtung in 6 beschrieben wurde, können die in dieser Spezifikation beschriebenen Umsetzungsformen in anderen Typen einer digitalen elektronischen Schaltung oder in Computersoftware, Firmware oder Hardware, einschließlich die in dieser Spezifikation offenbarten Strukturen und deren Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren von ihnen implementiert werden.
  • Umsetzungsformen, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, können in digitaler elektronischer Schaltung oder in Computer-Software, Firmware oder Hardware, darunter die in dieser Spezifikation offenbarten Strukturen und ihre Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren von ihnen implementiert werden. Die in dieser Spezifikation beschriebenen Umsetzungsformen können als ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, d. h. als ein oder mehrere Module von Computerprogramm-Anweisungen, die auf einem oder mehreren Computer-Speichermedien zur Ausführung durch oder zur Steuerung des Betriebs von Datenverarbeitungsgeräten codiert sind. Alternativ oder zusätzlich können die Programmanweisungen in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal, z. B. einem maschinell erzeugten elektrischen, optischen oder elektromagnetischen Signal, codiert sein, das erzeugt wird, um Informationen zum Übertragen auf eine geeignete Empfängervorrichtung zur Ausführung durch ein Datenverarbeitungsgerät zu codieren. Ein Computer-Speichermedium kann Folgendes sein oder darin eingeschlossen sein: eine computerlesbare Speichereinheit, ein computerlesbares Speichersubstrat, ein(e) serielle(r) oder dynamischer) Schreib-Lese-Speicher oder -vorrichtung oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon. Ferner kann, obgleich ein Computer-Speichermedium kein übertragenes Signal ist, ein Computer-Speichermedium eine Quelle oder ein Bestimmungsort von Computerprogramm-Anweisungen sein, die in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal codiert sind. Das Computer-Speichermedium kann auch eine oder mehrere separate Komponenten oder Medien (z. B. mehrere CDs, Platten oder andere Speichervorrichtungen) sein oder kann darin eingeschlossen sein. Demnach ist das Computer-Speichermedium sowohl greifbar als auch nicht flüchtig.
  • Die in dieser Spezifikation beschriebenen Vorgänge können durch ein Datenverarbeitungsgerät mit Daten durchgeführt werden, die auf einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen gespeichert sind oder aus anderen Quellen empfangen werden. Der Begriff „Datenverarbeitungsgerät“ oder „Computervorichtung“ umfasst alle Arten von Vorrichtungen, Geräten und Maschinen zur Verarbeitung von Daten, darunter beispielsweise durch einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip, oder auf mehreren, oder Kombinationen des Vorgenannten. Die Vorrichtung kann eine logische Spezial-Schaltung, z. B. ein FPGA (Universalschaltkreis) oder eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) einschließen. Die Vorrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und Ausführungsumgebung können verschiedene Rechnermodell-Infrastrukturen realisieren, wie Web-Dienste, verteilte Rechner- und räumlich verteilte Rechner-Infrastrukturen.
  • Ein Computerprogramm (auch bekannt als Programm, Software, Software-Applikation, Skript oder Code) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, darunter kompilierte oder interpretierte Sprachen, deklarative oder Prozesssprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, darunter als ein eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechnerumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, der weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte) in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Abschnitte eines Codes gespeichert sind) gespeichert sein. Ein Computerprogramm kann so abgesetzt werden, dass es auf einem Computer oder auf mehreren Computern ausgeführt wird, der/die an einem Ort oder über mehre Orte verteilt und durch ein Datenübertragungsnetz miteinander verbunden lokalisiert sind.
  • Prozessoren, die zur Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, schließen beispielsweise sowohl allgemeine als auch spezielle Mikroprozessoren ein, und einen oder mehrere beliebige Prozessoren beliebiger Art von Digitalcomputer. Allgemein empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten aus einem schreibgeschützten Speicher oder einem Direktzugriffsspeicher oder beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zur Durchführung von Vorgängen gemäß Anweisungen und eine oder mehrere Speichervorrichtungen zur Speicherung von Anweisungen und Daten. Im Allgemeinen umfasst ein Computer auch eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zur Speicherung von Daten oder ist für Empfang oder Übertragung von Daten, oder beidem, funktionsfähig mit solchen gekoppelt, z. B. magnetischen, magnetoptischen Platten oder optischen Platten. Allerdings muss ein Computer diese Vorrichtungen nicht aufweisen. Vorrichtungen, die zum Speichern von Computerprogramm-Anweisungen und Daten geeignet sind, schließen alle Formen von nichtflüchtigem Speicher, Medien und Speichervorrichtungen ein, einschließlich beispielsweise Halbleiter-Speichervorrichtungen, z. B. EPROM, EEPROM, und Flash-Speichervorrichtungen; Magnetplatten, z. B. interne Festplatten oder Wechselplatten; magnetoptische Platten; und CD-ROM-und DVD-ROM-Platten. Der Prozessor und der Speicher können durch logische Spezialschaltung ergänzt oder darin integriert sein.
  • Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, anzeigen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
  • Der hierin verwendete Begriff „verbunden“ und dergleichen bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Diese Verbindung kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander integral als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Abschnitten der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls bezüglich der Konstruktion, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der diversen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Umfangs aller Erfindungen oder der Ansprüche gedacht sein, jedoch vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.

Claims (25)

  1. Nachbehandlungssystem (100), umfassend: einen Partikelfilter (110), konfiguriert, um in einem Abgas, das durch ein Nachbehandlungssystem (100) strömt, enthaltenen Feinstaub mit einem vorher festgelegten Größenbereich zu filtern; eine dem Partikelfilter (110) nachgelagert positionierte Feinstaubsensoranordnung (120, 220), wobei die Feinstaubsensoranordnung (120, 220) Folgendes aufweist: ein ein Innenvolumen definierendes Gehäuse (122, 222) mit einem Einlass (123, 223), einem Auslass (124, 224) und einer Seitenwand (125, 225), und einen innerhalb des Innenvolumens positionierten Feinstaubsensor (126, 226), der eine dem Einlass (123, 223) des Gehäuses (122, 222) zugewandte erste flache Oberfläche umfasst, die in einem Winkel in einem Bereich von 75 Grad bis 105 Grad zur Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) geneigt ist und auf der ein Widerstandssensor und/oder ein Leitfähigkeitssensor und/oder ein Kapazitätssensor angeordnet ist; und eine kommunikativ mit dem Feinstaubsensor (126, 226) verbundene Steuerung (170), wobei die Feinstaubsensoranordnung (120, 220) innerhalb eines Strömungspfads des Abgases positioniert ist, sodass ein Anteil des Abgases durch den Einlass (123, 223) in das Innenvolumen des Gehäuses (122, 222) eintritt, und das Gehäuse (122, 222) konfiguriert ist, um den Strom des Anteils des Abgases um den Feinstaubsensor (126, 226) herum zu leiten, sodass in dem Anteil des Abgases eingeschlossene kleine Partikel, die eine erste Größe innerhalb oder kleiner als der vorher festgelegte Größenbereich aufweisen, um den Feinstaubsensor (126, 226) herum geleitet werden, und große Partikel, die eine zweite Größe, größer als der vorher festgelegte Größenbereich, aufweisen, auf den Feinstaubsensor (126, 226) prallen.
  2. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der vorher festgelegte Größenbereich zwischen 100 nm und 300 nm liegt.
  3. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der Einlass (123, 223) einen ersten Querschnitt aufweist und der Auslass (124, 224) einen zweiten Querschnitt, größer als der erste Querschnitt, aufweist.
  4. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand (125, 225) des Gehäuses (122, 222) bogenförmig ist.
  5. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der erfassende Abschnitt des Feinstaubsensors (126, 226) orthogonal zu einer Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) orientiert ist.
  6. Nachbehandlungssystem (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (170) konfiguriert ist, um: einen ersten elektrischen Parameterwert des Feinstaubsensors (126, 226) zu interpretieren; einen zweiten elektrischen Parameterwert des Feinstaubsensors (126, 226) zu interpretieren, nachdem eine vorher festgelegte Zeit vergangen ist; wenn ein Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert größer ist als ein vorher festgelegter Schwellenwert, zu bestimmen, dass ein Partikelfilter (110) ausgefallen ist; und einem Anwender den Ausfall des Partikelfilters (110) anzuzeigen.
  7. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 6, wobei der erste elektrische Parameterwert eine Grundlinie des elektrischen Parameters des Feinstaubsensors (126, 226) ist und wobei der zweite elektrische Parameterwert als ein Ergebnis von Aufprall und Ansammlung von den großen Partikeln auf dem Feinstaubsensor (126, 226) entsteht, wobei die Ansammlung den ersten elektrischen Parameterwert in den zweiten elektrischen Parameterwert ändert.
  8. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 7, wobei der erste elektrische Parameterwert und der zweite elektrische Parameterwert Widerstand, und/oder Leitfähigkeit und/oder Kapazität einschließen.
  9. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 8, wobei der Feinstaubsensor (126, 226) ineinandergreifende Elektroden einschließt.
  10. Nachbehandlungssystem (100) nach Anspruch 7, ferner umfassend: einen entlang des Partikelfilters (110) positionierten Differenzdrucksensor (116) wobei die Steuerung (170) kommunikativ mit dem Differenzdrucksensor (116) gekoppelt, die Steuerung (170) ferner zum Interpretieren eines Druckausgabewerts von dem Differenzdrucksensor (116) konfiguriert, der Druckausgabewert indikativ für eine Filtereffizienz des Partikelfilters (110) ist.
  11. Nachbehandlungssystem (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (122, 222) einen einzigen Einlass (123, 223) und einen einzigen Auslass (124, 224) aufweist.
  12. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) zur Verwendung in einem Nachbehandlungssystem (100), umfassend: ein ein Innenvolumen definierendes Gehäuse (122, 222) mit einem Einlass (123, 223), einem Auslass (124, 224) und einer Seitenwand (125, 225), und einen innerhalb des Innenvolumens positionierten Feinstaubsensor (126, 226), der eine dem Einlass (123, 223) des Gehäuses (122, 222) zugewandte erste flache Oberfläche umfasst, die in einem Winkel in einem Bereich von 75 Grad bis 105 Grad zur Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) geneigt ist und auf der ein Widerstandssensor und/oder ein Leitfähigkeitssensor und/oder ein Kapazitätssensor angeordnet ist, wobei das Gehäuse (122, 222) konfiguriert ist, um einen Abgasstrom, der durch den Einlass (123, 223) eintritt und um den Feinstaubsensor (126, 226) herum strömt, umzuleiten, sodass in dem Abgasstrom enthaltene kleine Partikel, die eine erste Größe innerhalb oder kleiner als ein vorher festgelegter Größenbereich aufweisen, um den Feinstaubsensor (126, 226) herum geleitet werden, und große Partikel, die eine zweite Größe, größer als ein vorher festgelegter Größenbereich, aufweisen, auf den Feinstaubsensor (126, 226) prallen.
  13. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach Anspruch 12, wobei der vorher festgelegte Größenbereich zwischen 100 nm und 300 nm liegt.
  14. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach Anspruch 12, wobei der Einlass (123, 223) einen ersten Querschnitt aufweist und der Auslass (124, 224) einen zweiten Querschnitt, größer als der erste Querschnitt, aufweist.
  15. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach Anspruch 12, wobei die Seitenwand (125, 225) des Gehäuses (122, 222) bogenförmig ist.
  16. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach Anspruch 12, wobei ein erfassender Abschnitt des Feinstaubsensors (126, 226) orthogonal zu einer Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) positioniert ist.
  17. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach Anspruch 12, wobei der Feinstaubsensor (126, 226) einen Sensor vom Ansammlungstyp einschließt.
  18. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach Anspruch 17, wobei der Feinstaubsensor (126, 226) ineinandergreifende Elektroden einschließt.
  19. Feinstaubsensoranordnung (120, 220) nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei das Gehäuse (122, 222) einen einzigen Einlass (123, 223) und einen einzigen Auslass (124, 224) aufweist.
  20. Verfahren (400) zum Bestimmen eines Ausfalls eines Partikelfilter (110), der konfiguriert ist, Feinstaub mit einem vorher festgelegten Größenbereich zu filtern, wobei der in einem Nachbehandlungssystem (100) eingeschlossene Partikelfilter (110) eine dem Partikelfilter (110) nachgelagert positionierte Feinstaubsensoranordnung (120, 220) aufweist, die ein Gehäuse (122, 222) mit einem Einlass (123, 223), einem Auslass (124, 224) und einer Seitenwand (125, 225), und einen innerhalb des durch das Gehäuse (122, 222) definierten Innenvolumens positioniertem Feinstaubsensor (126, 226) aufweist, (126, 226), der eine dem Einlass (123, 223) des Gehäuses (122, 222) zugewandte erste flache Oberfläche umfasst, die in einem Winkel in einem Bereich von 75 Grad bis 105 Grad zur Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) geneigt ist und auf der ein Widerstandssensor und/oder ein Leitfähigkeitssensor und/oder ein Kapazitätssensor angeordnet ist, wobei das Verfahren (400) Folgendes aufweist: Strömen eines Abgases durch das Nachbehandlungssystem (100), wobei ein Anteil des Abgases, nach Strömen durch den Partikelfilter (110), durch den Einlass (123, 223) in das Gehäuse (122, 222) strömt, und das Gehäuse (122, 222) konfiguriert ist, um den Strom des Anteils des Abgases um den Feinstaubsensor (126, 226) herum zu leiten, sodass in dem Anteil des Abgases eingeschlossene kleine Partikel, die eine erste Größe innerhalb oder kleiner als der vorher festgelegte Größenbereich aufweisen, um den Feinstaubsensor (126, 226) herum geleitet werden, und große Partikel, die eine zweite Größe, größer als der vorher festgelegte Größenbereich, aufweisen, auf den Feinstaubsensor (126, 226) prallen; Interpretieren eines ersten elektrischen Parameterwerts des Feinstaubsensors (126, 226); Strömenlassen des Abgases durch die Feinstaubsensoranordnung (120, 220) für eine vorher festgelegte Zeit, die den großen Partikeln ermöglicht, sich auf dem Feinstaubsensor (126, 226) anzusammeln; Interpretieren eines ersten elektrischen Parameterwerts des Feinstaubsensors (126, 226); Bestimmen, ob ein Unterschied zwischen dem zweiten elektrischen Parameterwert und dem ersten elektrischen Parameterwert größer ist als ein vorher festgelegter Schwellenwert; Bestimmen eines Ausfalls des Partikelfilters (110), wenn der Unterschied größer ist als der vorher festgelegte Schwellenwert; und Anzeigen des Ausfalls des Partikelfilters (110) an einen Anwender.
  21. Verfahren (400) nach Anspruch 20, wobei der erste elektrische Parameterwert eine Grundlinie des elektrischen Parameters des Feinstaubsensors (126, 226) ist und der zweite elektrische Parameterwert als ein Ergebnis von Aufprall und Ansammlung von den großen Partikeln auf dem Feinstaubsensor (126, 226) entsteht, wobei die Ansammlung den ersten elektrischen Parameterwert in den zweiten elektrischen Parameterwert ändert.
  22. Verfahren (400) nach Anspruch 21, wobei der erste elektrische Parameterwert und der zweite elektrische Parameterwert einen Widerstand und/oder eine Leitfähigkeit und/oder eine Kapazität einschließen.
  23. Verfahren (400) nach Anspruch 20, wobei das Anzeigen das Erzeugen eines Fehlercodes und/oder das Aufleuchten einer Fehlfunktionsanzeigenlampe umfasst.
  24. Verfahren (400) nach Anspruch 20, wobei ein erfassender Abschnitt des Feinstaubsensors (126, 226) orthogonal zu einer Längsachse der Feinstaubsensoranordnung (120, 220) positioniert ist.
  25. Verfahren (400) nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei das Gehäuse (122, 222) einen einzigen Einlass (123, 223) und einen einzigen Auslass (124, 224) aufweist.
DE112015006842.2T 2015-08-27 2015-08-27 Feinstaubsensor mit konstruierter Partikelgrößentrenngrenze Active DE112015006842B4 (de)

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