Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах

Авторы патента:


Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах

Владельцы патента RU 2692874:

Форд Глобал Текнолоджиз, ЛЛК (US)

Изобретение может быть использовано в датчиках резистивного типа для обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов. Способ обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов заключается в том, что регулируют работу двигателя в соответствии с распределением твердых частиц на множестве пар электродов, расположенных внутри общего корпуса датчика твердых частиц. Различают размер распределения твердых частиц на основе сопротивления, измеренного независимо на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов, и дополнительно генерируют распределение тока на множестве пар электродов на основе сопротивления на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов. Раскрыт вариант способа обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов. Технический результат заключается в повышении точности обнаружения твердых частиц. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие в основном относится к разработке и использованию датчиков резистивного типа для обнаружения твердых частиц (ТЧ) в потоке отработавших газов.

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Отработавшие газы, образующиеся при сгорании дизельного топлива, являются регламентированными выбросами. Дизельные твердые частицы (ТЧ) являются компонентами отработавших газов дизельного двигателя, которые содержат сажу и аэрозоли, такие как частицы золы, металлические абразивные частицы, сульфаты и силикаты. При выпускании в атмосферу ТЧ могут образовать отдельные частицы или скопления, невидимые невооруженным глазом, размер которых лежит в диапазоне до микрометра и составляет около 100 нанометров. Разработаны различные технологии для идентификации и фильтровки отработавших газов от ТЧ перед выпуском отработавших газов в атмосферу.

Например, датчики ТЧ, также известные как датчики сажи, могут использоваться в транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания. Датчик ТЧ может быть расположен выше по потоку или ниже по потоку от дизельного сажевого фильтра (ДСФ) и может использоваться для определения нагруженности ТЧ на фильтре и диагностирования работы ДСФ. Как правило, датчик ТЧ может обнаруживать твердые частицы или нагрузку сажи на основе корреляции между измеренным изменением электрической проводимости (или тока/сопротивления) между парами электродов, размещенными на плоской поверхности подложки датчика с количеством ТЧ, отложившихся между измерительными электродами. В частности, измеренная электропроводность обеспечивает измерение накопления сажи. По существу, размер частиц, накопившихся на измерительных электродах, может влиять на чувствительность датчика ТЧ. Например, при осаждении крупных частиц между измерительными электродами ток датчика ТЧ может быстро достигать насыщения, что снижает чувствительность датчика ТЧ в плане обнаружения осаждения твердых частиц между электродами. Дополнительно, крупные твердые частицы, осаждающиеся на электродах, могут привести к ложному показанию неисправности ДСФ и неоправданной замене функционирующих фильтров. Более того, распределение твердых частиц на электродах датчика ТЧ может также влиять на ток, измеряемый датчиком, что приводит к ошибкам выходного сигнала датчика ТЧ. При этом датчик ТЧ, захватывающий ТЧ, выходящие из ДСФ, может неверно отражать фильтрующие способности ДСФ.

Один пример конструкции датчика ТЧ показан Poc (Roth) и др. в документе US 8823401. В нем используют пару плоских близкорасположенных гребенчатых электродов, соединенных с общим источником напряжения, для независимого обнаружения ТЧ в отработавших газах. Когда ТЧ осаждаются на гребенчатых парах электродов вследствие электростатического притяжения между заряженными ТЧ и электродами, выходной сигнал двух независимых датчиков ТЧ дополнительно анализируют и сравнивают, используя сложные алгоритмы для получения содержательной информации для различения крупных твердых частиц в отработавших газах.

Однако, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с таким подходом. Датчики ТЧ, раскрытые Poc (Roth) и др. могут все еще обладать проблемами, связанными с насыщением тока датчика ТЧ, вызванном крупными частицами, что влияет на чувствительность датчика ТЧ. Дополнительно, выходной сигнал датчика, в соответствии с решением Poc (Roth) и др. требует анализа с использованием сложных алгоритмов для получения содержательной информации, относящейся к содержанию ТЧ в отработавших газах, что приводит к увеличению времени обработки данных и нежелательным задержкам вывода данных и диагностики.

Авторы настоящего изобретения нашли подход для частичного решения этих проблем при улучшении чувствительности датчиков ТЧ. Согласно одному примеру, вышеперечисленные проблемы могут быть решены способом для регулирования работы двигателя в соответствии с распределением твердых частиц на множестве пар электродов, расположенных внутри общего корпуса датчика твердых частиц (ТЧ). По существу, каждая отдельная пара электродов из множества пар электродов может быть соединена с отдельным источником напряжения, а ток, измеряемый на каждой паре электродов, может быть просуммирован для генерирования полного тока датчика ТЧ. В результате этого накопление ТЧ на каждой отдельной паре электродов может контролироваться независимо, а распределение размеров твердых частиц может быть сведено в таблицу.

Согласно одному примеру, отложение крупных твердых частиц на одной из пар электродов может привести к насыщению тока, измеряемого на этой конкретной паре электродов, при этом остальные пары электродов останутся незатронутыми. Технический эффект суммирования тока, генерируемого на множестве пар электродов датчика ТЧ, для генерирования полного тока датчика ТЧ состоит в том, что полный ток датчика ТЧ может не достигать насыщения и может продолжать увеличиваться по мере дальнейшего отложения ТЧ на остальных парах электродов. Таким путем, обеспечивается более точное измерение нагрузки ТЧ отработавших газов, и тем самым может быть определена нагрузка ТЧ на ДСФ. По существу, это улучшает эффективность операций регенерации фильтра и снижает необходимость использования сложных алгоритмов. Дополнительно, путем обеспечения более точной диагностики ДСФ отработавших газов, может быть увеличено соответствие нормативам выбросов отработавших газов. По существу, это снижает стоимость гарантийного обслуживания, связанную с заменой функционирующих сажевых фильтров, кроме того улучшаются выбросы отработавших газов и увеличивается срок службы компонентов выпускной системы.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан схематический чертеж двигателя и связанного с ним датчика твердых частиц (ТЧ), расположенного в потоке отработавших газов.

На фиг. 2А показан увеличенный вид отдельной пары электродов из множества пар электродов датчика ТЧ и соответствующего контура для обнаружения ТЧ, накопленных на отдельной паре электродов.

На фиг. 2В показано множество пар электродов датчика ТЧ с множеством источников напряжения для обнаружения ТЧ в потоке отработавших газов.

На фиг. 2С показан пример тока, генерируемого на множестве пар электродов датчика ТЧ.

На фиг. 3 показана высокоуровневая блок-схема эксплуатации датчика ТЧ для различения размера твердых частиц и регенерации датчика ТЧ на основе полной суммы токов, генерируемых на отдельных парах электродов из множества пар электродов датчика ТЧ.

На фиг. 4 показана схема способа выполнения регенерации датчика ТЧ.

На фиг. 5 показана блок-схема, изображающая способ диагностики протечек сажевого фильтра, расположенного выше по потоку от датчика ТЧ.

На фиг. 6 показан пример зависимости между полной суммой токов датчика ТЧ и нагрузкой сажи на сажевом фильтре.

Осуществление изобретения

Последующее описание относится к обнаружению твердых частиц (ТЧ) в потоке отработавших газов двигательной системы, такой как двигательная система, показанная на фиг. 1. Отдельная пара электродов датчика ТЧ, как показано на фиг. 2А может содержать пару гребенчатых электродов, электрически соединенных с источником напряжения для генерирования тока в зависимости от количества твердых частиц, накопленных между электродами. Множество пар электродов датчика ТЧ (показанного на фиг. 2B) могут быть соединены с множеством источников напряжения для независимого измерения тока на каждом из электродов и суммирования их для генерирования полного тока датчика ТЧ (фиг. 2C). Контроллер может быть выполнен с возможностью осуществления алгоритма управления, такого как алгоритм по фиг. 3, для различения размера частиц и регенерации датчика ТЧ на основе полного тока датчика ТЧ. Дополнительно, контроллер может периодически очищать датчик ТЧ (как показано в способе, представленном на фиг. 4) для обеспечения непрерывного обнаружения ТЧ и осуществления диагностики сажевого фильтра, расположенного выше по потоку от датчика ТЧ, на основе продолжительности периода времени между регенерациями сажевого фильтра (как показано в способе, представленном на фиг. 5) Пример отношения между полным током датчика ТЧ и нагрузкой сажи на ДСФ показан со ссылкой на фиг. 6. Таким образом, путем независимого измерения тока на отдельных парах электродов из множества пар электродов датчика ТЧ и суммирования их для генерирования полного тока датчика ТЧ, могут быть снижены любые отклонения измерений. В общем, может быть улучшено функционирования датчика ТЧ в плане оценки фильтрующих способностей ДСФ (и тем самым обнаружения протечек ДСФ), и улучшено соответствие нормам выбросов отработавших газов, т.к. ТЧ в отработавших газах могут быть обнаружены более надежно.

На фиг. 1 показан схематическое изображение системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства содержит двигательную систему 8. Двигательная система 8 может содержать двигатель 10, содержащий множество цилиндров 30. Двигатель 10 содержит впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя дроссель 62, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпуск 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу. Дроссель 62 может быть расположен во впускном канале 42 ниже по потоку от устройства наддува, такого как турбонагнетатель (не показан) и выше по потоку от доохладителя (не показан). При наличии, доохладитель может быть выполнен с возможностью снижения температуры впускного воздуха, сжимаемого устройством наддува.

Выпуск 25 двигателя может включать в себя один или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов, которые могут быть установлены с глухим соединением в выпуске. Один или более устройств снижения токсичности отработавших газов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр обедненных оксидов азота (OA), каталитический нейтрализатор выборочного каталитического восстановления (ВКВ) и т.п. Выпуск 25 двигателя может также включать в себя дизельный сажевый фильтр (ДСФ) 102, который временно фильтрует ТЧ из поступающих газов и расположен выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Согласно одному примеру, как показано, ДСФ 102 является системой удержания твердых частиц. ДСФ 102 может обладать монолитной конструкцией, выполненной, например, из кордиерита или карбида кремния с множеством каналов внутри для фильтрации твердых частиц из дизельных отработавших газов. Отработавшие газы в выхлопной трубе, отфильтрованные от ТЧ, после прохождения через ДСФ 102, могут быть замерены в датчике 106 ТЧ и далее обработаны в устройстве 70 снижения токсичности отработавших газов и выпущены в атмосферу через выпускной канал 35. В изображенном примере датчик 106 ТЧ является резистивным датчиком, который оценивает эффективность фильтрации ДСФ 102 на основе изменения электропроводности, измеренной на электродах датчика ТЧ. При этом датчик 106 ТЧ является резистивным датчиком, который оценивает протечку сажи из ДСФ 102 на основе изменения электрической проводимости, измеренной на электродах датчика 106 сажи. Если выброс сажи из ДСФ 102, определенный на основе выходного сигнала датчика 106 ТЧ, выше порогового выброса сажи, то могут определить, что ДСФ 102 протекает или поврежден и нуждается в замене. По существу, когда электрическая проводимость датчика ТЧ превышает пороговое значение, датчик ТЧ также могут регенерировать путем нагрева датчика ТЧ до тех пор, пока частицы сажи не сгорят. Время отклика на накопление выбросов сажи и, тем самым, время отклика на достижение порогового значения электрической проводимости, является мерой протечки ДСФ. По существу, датчик ТЧ могут регенерировать путем нагрева подложки датчика посредством нагревательного элемента (не показан) для сжигания накопленных частиц сажи на поверхности датчика 106 ТЧ. Путем периодической регенерации поверхности датчика 106 сажи, его могут возвращать в состояние, более соответствующее сбору сажи из отработавших газов. Кроме того, точная информация, относящаяся к уровню сажи в отработавших газах, может быть выведена на основе регенерации датчика и передана в контроллер.

Система 6 транспортного средства может дополнительно включать в себя систему 14 управления. Показано, что система 14 управления получает информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых раскрыты ниже) и отправляет управляющие сигналы на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых раскрыты ниже). Согласно одному примеру, датчики 16 могут включать в себя датчик 126 расхода отработавших газов, выполненный с возможностью измерения расхода отработавших газов, проходящих через выпускной канал 35, датчик отработавших газов (расположенный в выпускном коллекторе 48), датчик 128 температуры, датчик 129 давления (расположенный ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов) и датчик 106 ТЧ. Другие датчики, такие как дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения, расхода и состава отработавших газов, могут быть установлены в различных местах в системе 6 транспортного средства. Согласно иному примеру, исполнительные механизмы могут включать в себя топливные инжекторы 66, дроссель 62, клапаны ДСФ, управляющие регенерацией фильтра (не показаны), электропривод, управляющий открытием датчика ТЧ (в частности, контроллер открывает клапан или заслонку на входе датчика ТЧ) и т.п. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер 12 может быть выполнен с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти. Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков по фиг. 1, обрабатывает сигналы и использует различные исполнительные механизмы по фиг. 1 для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, сохраненных в памяти контроллера. Примеры алгоритмов раскрыты в настоящем документе со ссылкой на фиг. 3-5.

На фиг. 1 показано, что датчик 106 ТЧ расположен внутри выпускного канала 35 с отработавшими газами, текущими от места ниже по потоку от ДСФ 102 к выхлопной трубе, как обозначено стрелками. В некоторых примерах датчик 106 ТЧ может находится выше по потоку от ДСФ для определения нагрузки сажи на ДСФ. По существу, датчик 106 ТЧ может включать в себя защитную трубку, которая может служить защитой чувствительному элементу датчика ТЧ, расположенному внутри нее, и может дополнительно служить для перенаправления потока отработавших газов над чувствительным элементом датчика ТЧ. В типичном случае чувствительный элемент датчика ТЧ включает в себя пару плоских гребенчатых электродов, образующих «гребенчатую» структуру, соединенную с одним источником напряжения. Подавая напряжение на пару плоских гребенчатых электродов, можно генерировать электрическое поле в промежутке между электродами, а любые накопленные ТЧ могут изменять сопротивление между электродами, которое затем измеряется как изменение тока на электродах. Путем контроля изменения тока, могут определять нагрузку сажи на датчике ТЧ. При этом ТЧ или сажа откладывается на гребенчатые электроды чувствительного элемента датчика ТЧ из-за электростатического притяжения заряженных частиц сажи к поверхности датчика за счет электрического поля, создаваемого плоскими гребенчатыми парами электродов. Однако, при отложении крупных частиц между электродами, за счет чего множество «гребней» электродов соединяются, ток датчика ТЧ может достигать насыщения. Впоследствии накопление ТЧ на электроде датчика ТЧ не может увеличивать ток, что снижает чувствительность датчика ТЧ в отношении обнаружения ТЧ в отработавших газах. В некоторых примерах может быть осуществлена индикация протечки ДСФ, что требует необоснованной замены ДСФ, который мог бы еще функционировать.

Авторы настоящего изобретения определили, что за счет независимого соединения отдельных пар электродов гребенчатой структуры с отдельными источниками напряжения и отдельными измерительными устройствами, и тем самым контроля тока на каждой из отдельных пар электродов, становится возможным снизить насыщение тока датчика ТЧ, например, вследствие столкновения крупных частиц.

Отдельная пара электродов показана на схематическом изображении 200 по фиг. 2А. На фиг. 2А изображение 200 показывает отдельную пару 202 электродов, соединенную с измерительным контуром, содержащим источник 218 напряжения и измерительное устройство 220. При этом отдельная пара 202 электродов может дополнительно включать в себя положительный электрод 204 и отрицательный электрод 206.

Положительный и отрицательный электроды 204 и 206 могут быть, как правило, изготовлены из металлов, таких как платина, золото, осмий, родий, иридий, рутений, алюминий, титан, цирконий и т.п., а также окислов, цементов, сплавов и любых комбинаций, содержащих по меньшей мере один из вышеперечисленных металлов. Электроды 204 и 206 сформированы на подложке (не показана) датчика ТЧ, которая, как правило, изготавливается из электроизоляционных материалов. Среди возможных электроизоляционных материалов могут быть окислы, такие как оксид аллюминия, оксид циркония, оксид иттрия, оксид лантана, оксид кремния и комбинации, содержащие по меньшей мере один из вышеперечисленных, или любой похожий материал, способный препятствовать электросвязи и обеспечивать физическую защиту для отдельной пары гребенчатых электродов 202.

Отрицательный электрод 206 может включать в себя первый электродный провод или контактную площадку, или «зубец» 208 и второй электродный провод, или контактную площадку, или «зубец» 210, которые соединены в месте 209 соединения. При этом первый электродный провод 208 проходит вдоль первого направления (например, вдоль оси Y) на первое расстояние, заданное длинной первого электродного провода 208. Второй электродный провод может проходить вдоль второго направления (например, вдоль оси X), ортогонального первому направлению, а также может проходить на второе расстояние, при этом второе расстояние, например, больше первого расстояния. При этом второе расстояние может включать в себя длину второго электродного провода 210. Как показано на схематическом изображении 200, первый электродный провод 208 и второй электродный провод 210 отрицательного электрода 206 образуют «Т-образное» место 209 соединения. Согласно одному примеру, место 209 соединения может быть образовано посередине длинны первого электродного провода 208. По существу, в месте 209 соединения первый электродный провод 208 может быть электрически соединен со вторым электродным проводом 210 отрицательного электрода 206. Например, в совокупности первый электродный провод 208 и второй электродный провод 210 образуют отрицательный электрод 206.

Положительный электрод 204 отдельной пары 202 электродов может включать в себя единственный электродный провод или контактную площадку или «зубец», состоящий из множества сегментов 212, 214 и 216, отделенных от каждого из первого электродного провода 208 и второго электродного провода 210, тем самым формируя зазор, в который могут быть пойманы заряженные ТЧ. При этом сегменты 212 и 216 могут быть расположены на каждой стороне второго электродного провода 210 отрицательного электрода, кроме того они равно отстоят (например, на расстояние D1) от второго электродного провода 210. Например, расстояние может включать в себя промежуток без каких-либо компонентов в нем.

Первый сегмент 212 положительного электрода 204 может проходить вдоль второго направления (например, по оси X) на третье расстояние, при этом третье расстояние длиннее, чем первое расстояние и второе расстояние. Кроме того, первый сегмент 212 положительного электрода 204 может быть соединен со вторым, ортогональным сегментом 214 и дополнительно соединен с третьим сегментом 216. Вместе эти три сегмента положительного электрода 204 окружают или заключают в себе второй электродный провод 210, а также отделены и электрически изолированы (или разъединены) от первого электродного провода 208 и второго электродного провода 210. Первый сегмент 212 отделен от третьего сегмента 216 на расстояние, равное, например, длине второго сегмента 214 (или 2D1). В некоторых примерах сегменты 212, 214 и 216 могут быть единым непрерывным электрически соединенным электродным проводом, образующим положительный электрод 204. Однако, положительный электрод 204 и отрицательный электрод 206 могут быть отсоединены друг от друга.

Как было раскрыто ранее, второй электродный провод 210 отрицательного электрода соединен с первым электродным проводом 208 в месте 209 соединения. Однако, второй электродный провод содержит свободный конец, который отделен на некоторое расстояние от первого сегмента 212, второго сегмента 214 и третьего сегмента 2116 положительного электрода. Расстояние между свободным концом второго электродного провода 210 и вторым сегментом 214 положительного электрода равно D2, а расстояние между свободным концом второго электродного провода 210 и каждым из первого сегмента 212 и третьего сегмента 216 положительного электрода равно D1.

Отрицательный электрод 206 электрически соединен с отрицательной клеммой источника 218 напряжения через электрическое соединение 222. Кроме того, положительный электрод 204 электрически соединен с измерительным устройством 220 через электрическое соединение 224 и также соединен с положительной клеммой источника 218 напряжения через соединение 226. При этом измерительной устройство 220 подключено между положительным электродом и положительной клеммой источника 218 напряжения. В некоторых примерах измерительное устройство может находиться между отрицательным электродом и отрицательной клеммой источника 218 напряжения. По существу, электрическое поле, создаваемое между положительным и отрицательным электродами способствует улавливанию электрически заряженных частиц сажи между ними, таким образом формируя сажевые мосты.

Электрические соединения 222, 224 и 226, источник 218 напряжения и измерительное устройство 220 могут быть частями электрического контура, который может смонтирован вне выпускного канала 35 (например, <1 метра в сторону) Кроме того, источник 218 напряжения и измерительное устройство электрического контура может находится под управлением контроллера, такого как контроллер 12 по фиг. 1 так, что твердые частицы, собираемые на датчике ТЧ могут использоваться, например, для диагностики протечек ДСФ. По существу, измерительное устройство 220 может являться любым устройством, способным выдавать показание сопротивления заряда на электродах, таким как вольтметр. В некоторых примерах измерительное устройство 220 может являться устройством, измеряющим ток, таким как амперметр. По мере отложения частиц 228 сажи между положительным электродом 204 и отрицательным электродом 206, сопротивление между парой электродов может начать снижаться, на что указывает увеличение тока, измеряемого измерительным устройством 220. Контроллер 12 может быть способен определять сопротивление между отдельной парой 202 электродов в функции тока, измеряемого измерительным устройством 220 и выводить соответствующую нагрузку ТЧ или сажи на отдельной паре 202 электродов датчика ТЧ. Таким образом, путем соединения отдельной пары электродов с источником напряжения, становится возможным определение тока на отдельной паре электродов на основе количества ТЧ, накопленных между электродами отдельной пары 202 электродов. При этом длина ТЧ, отложенных между отдельной парой 202 электродов, может быть определена на основе сопротивления (а также на основе тока), измеренного измерительным устройством 220. Когда длина накопленных ТЧ становится достаточной для заполнения зазора между положительным электродом и отрицательным электродом и касания положительного электрода и отрицательного электрода, может быть образован сажевый мост. Например, когда образован сажевый мост, ток, измеряемый между положительным и отрицательным электродами, может достигать насыщения. Таким образом, крупные частицы 228, находящиеся между положительным электродом 204 и отрицательным электродом 206, могут, например, насыщать ток, измеряемый измерительным устройством 220.

В датчиках ТЧ, содержащих гребенчатые электроды, соединенные с единственным источником напряжения, сажевый мост, образуемый на одной или более парах положительных и отрицательных «зубцов» электродов датчика ТЧ, может приводить к насыщению тока, измеряемому на датчике ТЧ. Впоследствии ток, измеряемый между электродами датчика ТЧ, может не быть чувствителен к каким-либо частицам, далее накапливаемым между электродами датчиков ТЧ. Авторы изобретения определили, что путем использования множества гребенчатых электродов и путем независимого соединения каждого из них с отдельными источниками напряжения, как показано на фиг. 2B, датчик ТЧ может быть не подвержен влиянию крупных частиц, осаждающихся между электродами датчика ТЧ, поэтому может продолжать обнаруживать ТЧ в отработавших газах.

На фиг. 2B показано схематическое изображение 230 примера варианта осуществления гребенчатых электродов датчика твердых частиц (ТЧ) (такого как датчик 106 ТЧ по фиг. 1) и контур обнаружения ТЧ. При этом датчик ТЧ может включать в себя множество (в данном случае четыре) гребенчатых пар 202, 234, 236 и 238 электродов, электрически соединенных с множеством (в данном случае четырьмя) источниками 218, 240, 242 и 244 напряжения, как показано на фиг. 2B.

По существу, детали каждой из гребенчатых пар 202, 234, 236 и 238 электродов и их соответствующие положительный и отрицательный электроды множества пар электродов на изображении 230 могут быть аналогичны отдельной паре 202 электродов и ее положительному и отрицательному электродам 204 и 206 на схематическом изображении 200, раскрытым выше.

Согласно одному примеру, отдельная пара 202 электродов по фиг. 2B может быть первой отдельной парой и может также быть аналогична паре 202 электродов, подробно рассмотренная со ссылкой на фиг. 2A. Кроме отдельной пары 202 электродов, датчик ТЧ, показанный на изображении 230, может включать в себя вторую отдельную пару 234 электродов, также отделенную от первой отдельной пары 202 электродов посредством зазора. Более того, вторая отдельной пара 234 электродов может включать в себя положительный электрод, окружающий отрицательный электрод, которые также изолированы и разделены некоторым расстоянием (при этом положительный электрод и отрицательный электрод пары 234 электродов аналогичны положительному и отрицательному электродам 204 и 206, рассмотренным, например, со ссылкой на фиг. 2A). Кроме того, положительный электрод может быть соединен с положительной клеммой второго источника 240 напряжения посредством соединительного провода 260. Аналогичным образом, отрицательный электрод второй отдельной пары 234 электродов может быть соединен с измерительным устройством 246 через соединительный провод 261, а также с отрицательной клеммой источника 240 напряжения посредством соединительного провода 262. При этом источник 240 напряжения может отличаться от источника 218 напряжения, а кроме того измерительное устройство 246 может отличаться от измерительного устройства 220. Кроме того, вторая отдельная пара 234 электродов может быть отделена от отдельной пары 202 электродов некоторым расстоянием. В некоторых примерах измерительное устройство 246 может быть подключено между положительным электродом отдельной пары 234 электродов и положительной клеммой источника 240 напряжения. В некоторых других примерах отрицательные электроды последующих отдельных пар 202 и 234 электродов могут быть диагонально противоположны друг другу.

Датчик ТЧ на изображении 230 может дополнительно включать в себя третью отдельную пару 236 электродов и четвертую отдельную пару 238 электродов. По существу, детали третьей и четвертой отдельных пар электродов могут быть аналогичны деталям первой и второй отдельных пар электродов, рассмотренных ранее. Вкратце, третья отдельной пара 236 электродов может включать в себя положительный электрод, окружающий отрицательный электрод, которые также изолированы и разделены некоторым расстоянием (при этом положительный электрод и отрицательный электрод пары 234 электродов аналогичны положительному и отрицательному электродам 204 и 206, рассмотренным, например, со ссылкой на фиг. 2A). Кроме того, положительный электрод может быть соединен с третьим измерительным устройством 248 через соединительный провод 263, а также соединен с положительной клеммой третьего источника 242 напряжения посредством соединительного провода 265. Аналогичным образом, отрицательный электрод третьей отдельной пары 236 электродов может быть соединен с отрицательной клеммой третьего источника 242 напряжения посредством соединительного провода 264. При этом третий источник 242 напряжения может отличаться от первого источника 218 напряжения и второго источника 240 напряжения, а также третье измерительное устройство 248 может отличаться от первого измерительного устройство 220 и второго измерительного устройства 246. Кроме того, третья отдельная пара 236 электродов может быть ближе ко второй отдельной паре 234 электродов, чем первая отдельная пара 202 электродов, а также отделена от второй отдельной пары 234 электродов некоторым расстоянием. В некоторых примерах разделение между третьей отдельной парой 236 электродов и второй отдельной парой 234 электродов может быть аналогичным разделению между первой отдельной парой 202 электродов и второй отдельной парой 234 электродов. В других примерах разделение между последующими отдельными парами электродов может быть другим. В некоторых примерах измерительное устройство 248 может быть подключено между отрицательным электродом отдельной пары 236 электродов и отрицательной клеммой третьего источника 248 напряжения. В некоторых других примерах отрицательные электроды последующих отдельных пар электродов могут быть диагонально противоположны друг другу.

Кроме того, четвертая отдельной пара 238 электродов может включать в себя положительный электрод, окружающий отрицательный электрод, которые также изолированы и разделены некоторым расстоянием (при этом положительный электрод и отрицательный электрод пары 234 электродов аналогичны положительному и отрицательному электродам 204 и 206, рассмотренным, например, со ссылкой на фиг. 2A). Более того, отрицательный электрод четвертой отдельной пары 238 электродов может быть соединен с четвертым измерительным устройством 250 через соединительный провод 267, а также соединен с отрицательной клеммой четвертого источника 244 напряжения посредством соединительного провода 268. Аналогичным образом, положительный электрод четвертой отдельной пары 238 электродов может быть соединен с положительной клеммой четвертого источника 244 напряжения посредством соединительного провода 266. При этом четвертый источник 244 напряжения может отличаться от первого источника 218 напряжения, второго источника 240 напряжения и третьего источника 242 напряжения, а также четвертое измерительное устройство 250 может отличаться от первого измерительного устройства 220, второго измерительного устройства 246 и третьего измерительного устройства 248. Кроме того, четвертая отдельная пара 238 электродов может быть ближе к третьей отдельной паре 236 электродов, чем первая отдельная пара 202 электродов и вторая отдельная пара 234 электродов, а также отделена от третьей отдельной пары 236 электродов некоторым расстоянием. В некоторых примерах разделение между четвертой отдельной парой 238 электродов и третьей отдельной парой 236 электродов может быть аналогичным разделению между первой отдельной парой 202 электродов и второй отдельной парой 234 электродов, а также аналогичным разделению между второй отдельной парой 234 электродов и третьей отдельной парой 236 электродов. В других примерах разделение между последующими отдельными парами электродов может быть другим. В некоторых примерах измерительное устройство 250 может быть подключено между положительным электродом отдельной пары 238 электродов и положительной клеммой четвертого источника 250 напряжения. В некоторых других примерах отрицательные электроды последующих отдельных пар электродов могут быть диагонально противоположны друг другу.

При этом датчик ТЧ состоит из четырех отдельных пар электродов, однако, датчик ТЧ может включать в себя больше отдельных пар электродов без отступления от объема изобретения. По существу, электрические соединения или соединительные провода, соединяющие множество отдельных пар электродов с соответствующим множеством источников напряжения и множеством измерительных устройств, могут быть частью электрического контура, который может смонтирован вне выпускного канала 35 (например, <1 метра в сторону). По существу, множество измерительных устройств могут быть устройствами, способными выдавать показание сопротивления заряда на электродах, таким как вольтметр. В некоторых примерах измерительные устройства могут являться устройствами, измеряющими ток, такими как амперметр. Дополнительно, множество источников напряжения (таких как источники 218, 240, 242, 244 напряжения на изображении 230 по фиг. 2B) и множество измерительных устройств (таких как измерительные устройства 220, 246, 248 и 250 на изображении 230 по фиг. 2B) электрического контура могут управляться контроллером, таким как контроллер 12 по фиг. 1, так что твердые частицы, собираемые на датчике ТЧ, могут использоваться для диагностики протечек ДСФ, как было раскрыто выше со ссылкой на фиг. 2C.

Таким образом, пример системы датчика твердых частиц (ТЧ), может содержать датчик ТЧ, содержащий множество плоских гребенчатых пар электродов и множество источников напряжения, при этом каждая отдельная плоская гребенчатая пара электродов из множества гребенчатых пар электродов содержит положительный электрод и отрицательный электрод, при этом положительный электрод электрически соединен с положительной клеммой источника напряжения через измерительной устройство, отрицательный электрод электрически соединен с отрицательной клеммой источника напряжения, при этом отдельные пары электродов изолированы друг от друга посредством изолирующим зазором. При этом отрицательный электрод каждой отдельной плоской гребенчатой пары электродов может содержать первый электродный провод, проходящий на первое расстояние вдоль первого направления, и второй электродный провод, проходящий на второе расстояние вдоль второго направления, при этом первое направление ортогонально второму направлению, и второе расстояние больше первого расстояния. Дополнительно, первый электродный провод отрицательного электрода может быть электрически соединен со вторым электрическим проводом, формируя место соединения между первым электродным проводом и вторым электродным проводом, и дополнительно электрически соединен с отрицательной клеммой источника напряжения. Кроме того, положительный электрод каждой отдельной плоской гребенчатой пары электродов содержит положительный электродный провод, смежный с первым электродным проводом и вторым электродным проводом, охватывающий второй электродный провод отрицательного электрода и дополнительно изолированный от первого электродного провода и второго электродного провода первого отрицательного электрода и дополнительно соединенный с положительной клеммой источника напряжения.

Система датчика ТЧ может дополнительно включать в себя контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для накопления ТЧ между положительным электродом и отрицательным электродом каждой отдельной плоской гребенчатой пары электродов путем накопления ТЧ между одним или более из следующих элементов: первый электродный провод, второй электродный провод и положительный электродный провод, как обсуждается ниже со ссылкой на фиг. 2C. При этом датчик ТЧ может быть расположен ниже по потоку от сажевого фильтра в выпускном канале двигателя, а контроллер может включать в себя дополнительные инструкции для генерирования тока на каждой плоской гребенчатой паре электродов, суммирования тока, генерируемого на каждой плоской гребенчатой паре электродов и генерирования полного тока датчика ТЧ (фиг. 3) и регенерирования датчика ТЧ, когда полный ток выше порогового значения (фиг. 4). Кроме того, контроллер может дополнительно включать в себя инструкции для индикации протечки в сажевом фильтре на основе продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ (фиг. 5).

На фиг. 2A-2B показаны примеры конфигураций относительного расположения различных компонентов. Если показано, что элементы непосредственно контактируют друг с другом или непосредственно соединены, то такие элементы могут называться непосредственно контактирующими или непосредственно соединенными, соответственно, по меньшей мере в одном примере. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или граничащими друг с другом, могут быть смежными или граничащими друг с другом, соответственно, по меньшей мере в одном примере. Например, компоненты, лежащие в плотном контакте друг с другом, могут называться находящимися в плотном контакте. Согласно другому примеру, элементы, расположенные отдельно друг от друга с некоторым промежутком между без других компонентов, могут так и называться по меньшей мере в одном примере.

На фиг. 2C представлен график 270, показывающий ток, генерируемый на множестве пар электродов, раскрытый со ссылкой на фиг. 2B. В частности, график 270 иллюстрирует сравнение полного тока, генерируемого в варианте осуществления датчика ТЧ, содержащего множество плоских гребенчатых пар электродов, соединенных с множеством источников напряжения, с полным током, генерируемым примером датчика ТЧ, содержащего гребенчатую «решетчатую» структуру электродов с единственным источником напряжения. Полный ток датчика ТЧ показан вдоль вертикальной оси, а время показано вдоль горизонтальной оси. Линия 276 может отображать пороговый ток, соответствующий регенерации датчика ТЧ.

На фиг. 2C кривая 272 отображает полный ток датчика ТЧ, генерируемый в примере датчика ТЧ, содержащего непрерывные гребенчатые электроды, соединенные с единственным источником напряжения. При этом датчик ТЧ может включать в себя положительный электрод, содержащий непрерывные «зубцы», при этом все эти «зубцы» соединены с положительной клеммой единственного источника напряжения. Аналогично датчик ТЧ может также включать в себя отрицательный электрод, опять же содержащий непрерывные «зубцы», при этом все эти «зубцы» соединены с отрицательной клеммой единственного источника напряжения. Кроме того, датчик ТЧ может включать в себя единственное измерительное устройство, установленное между положительным электродом и источником напряжения или между отрицательным электродом и источником напряжения. По мере накопления ТЧ между положительным электродом и отрицательным электродом датчика ТЧ измерение сопротивления может быть обнаружено измерительным устройством, а ток может генерироваться в соответствии с изменением сопротивления. Между моментами времени t0 и t1 датчик ТЧ может накапливать ТЧ и генерировать полный ток датчика ТЧ, как обозначено кривой 272.

В момент времени t1 между одной или более парами электродов датчика ТЧ могут отложиться крупные частицы, образуя сажевый мост между электродами датчика ТЧ, вызывая насыщение полного тока датчика ТЧ (кривая 272). При этом полный ток датчика ТЧ по измерениям единственного измерительного устройства, установленного параллельно электродам, может быстро достигнуть порогового значения для регенерации (линия 276). После этого накопление ТЧ между электродами может не вызывать увеличения полного тока датчика ТЧ (кривая 272). По существу, при наличии единственного источника напряжения и единственного измерительного устройства, установленного параллельно гребенчатым электродам датчика ТЧ, полный ток датчика ТЧ, измеренный измерительным устройством, может слабо зависеть от размера и/или длинны моста и может также не зависеть от количества мостов. При этом может быть ложно определена протечка ДСФ, находящегося выше по потоку от датчика ТЧ, что ведет к нежелательным заменам ДСФ, который в ином случае бы функционировал.

Авторы изобретения определили, что путем включения множества источников напряжения и множества измерительных устройств, установленных параллельно отдельным парам электродов, как объяснялось со ссылкой на фиг. 2B, полный ток датчика ТЧ может генерироваться путем суммирования тока на отдельных парах электродов. При этом кривая 274 отображает полный ток датчика ТЧ, генерируемый путем суммирования тока на отдельных парах электродов, показанных на фиг. 2B.

На фиг. 2C первый ток (I1) может быть током, генерируемым на первой отдельной паре 202 электродов, и может быть измерен первым измерительным устройством 220. По существу, при накоплении ТЧ между положительным электродом и отрицательным электродом отдельной пары электродов, может генерироваться ток I. Аналогично, ток, генерируемый на второй отдельной паре 234 электродов, измеренный вторым измерительным устройством 246, может быть I2. Аналогичным образом, ток, генерируемый на третьей отдельной паре 236 электродов, измеренный третьим измерительным устройством 248, может быть I3, а ток, генерируемый на четвертой отдельной паре 238 электродов, измеренный четвертым измерительным устройством 250, может быть I4. При этом датчик ТЧ, показанный на фиг. 2B включает в себя четыре отдельных пары электродов. Однако, датчик ТЧ может включать в себя, например, более четырех отдельных пар электродов. Таким образом, полный ток датчика ТЧ может генерироваться путем суммирования тока, генерируемого на отдельных парах электродов, и может быть записан математически как , где i может обозначать количество отдельных пар электродов, включенных в конструкцию датчика ТЧ. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 2B, i равно четырем. Таким образом, в таком примере полный ток датчика ТЧ Itotal=I1+I2+I3+I4.

На фиг. 2C кривая 274 отображает Itotal датчика ТЧ, как объяснялось выше. Между моментами t0 и t1 полный ток датчика ТЧ может отображаться кривой 274. В момент t1 крупные частицы могут накапливаться, например, между электродами первой отдельной пары электродов (например, ТЧ 228 между электродами отдельной пары 202 электродов по фиг. 2B). В некоторых примерах ТЧ 228 могут образовываться ТЧ, накапливающимися со временем, формирующим большой сажевый мост между электродов первой отдельной пары электродов. Крупные частицы (или сажевый мост), накапливающиеся между электродами первой отдельной пары электродов, может вызывать увеличение полного тока датчика ТЧ в момент времени t1 (кривая 274). В некоторых примерах ток на первой отдельной паре электродов I1, измеренный первым измерительным устройством 220, может насыщаться, однако, ток на других отдельных парах электродов может не насыщаться, и поэтому полный ток датчика ТЧ может оставаться ниже порогового тока, например, для регенерации датчика ТЧ (линия 276). По существу, при накоплении ТЧ 228 и их росте вдоль оси Y, и, таким образом, образовании сажевого моста, соединяющего положительный и отрицательный электроды первой пары 202 электродов, ток I1, измеряемый на первом измерительном устройстве, может достигать первого порогового значения, при этом первое пороговое значение может представлять собой, например, ток насыщения для первой отдельной пары электродов. При этом ток I1 может использоваться для определения размера Т (228) и может также использоваться, например, для определения длинны ТЧ (228). В некоторых примерах пороговое значение может быть основано на размере ТЧ и/или длине ТЧ, а также на сопротивлении, измеренном на электродах. По существу, полный ток датчика ТЧ, который может быть задан как Itotal~I1, где токи измеряются оставшимися отдельными парами электродов, может быть небольшим.

Между t2 и t3 ТЧ могут продолжать накапливаться на датчике ТЧ, а множество электродов может продолжать обнаруживать ТЧ, как показано равномерным ростом полного тока датчика ТЧ (кривая 274). Однако, в момент t2 крупные частицы (такие как, например, ТЧ 252 на отдельных парах 202 и 234 электродов по фиг. 2B) могут отложиться на множестве пар электродов, приводя к увеличению полного тока датчика ТЧ (кривая 274). Например, ТЧ 252 могут быть крупными частицами, проходящими вдоль оси Y, покрывая несколько пар электродов. В некоторых примерах ТЧ 252 могут соответствовать сажевому мосту, образующемуся на нескольких электродах последовательных отдельных пар 202 и 234 электродов, как ТЧ отработавших газов, накопившиеся со временем. При этом полный ток датчика ТЧ Itotal может испытывать рост, как показано кривой 274, и полный ток датчика ТЧ Itotal~I1+I2 (например, I3 и I4 могут быть небольшими), однако все еще остается ниже порогового тока для регенерации датчика ТЧ (линия 276). При этом полный ток датчика ТЧ может представлять суммарный ток на нескольких отдельных парах электродов. Иначе говоря, ток по измерениям первого и второго измерительных устройств 220 и 246 может быть просуммирован контроллером для определения полного тока датчика ТЧ. Токи, измеряемые третьим и четвертым измерительными устройствами 248 и 250, могут продолжать оставаться небольшими. Крупные частицы, лежащие на нескольких парах электродов, могут приводить к тому, что токи, измеренные соответствующими измерительными устройствами, достигают второго порогового значения, при этом второе пороговое значение может являться, например, током насыщения для первой и второй отдельных пар электродов. В некоторых примерах второе пороговое значение может быть больше первого порогового значения.

Аналогичным образом, между моментами времени t2 и t3 несколько отдельных пар электродов могут продолжать улавливать ТЧ в отработавших газах. Однако, в момент времени t3 крупные частицы (такие как, например, ТЧ 254 на отдельных парах 202, 234 и 236 электродов по фиг. 2B) могут осаждаться на множестве пар электродов, приводя к увеличению полного тока датчика ТЧ (кривая 274). Например, ТЧ 254 могут быть крупными частицами, проходящими вдоль оси Y, покрывая несколько пар электродов. Как объяснялось ранее, ТЧ 254 могут соответствовать сажевому мосту, образующемуся на нескольких электродах последовательных отдельных пар 202, 234 и 236 электродов, в качестве ТЧ в отработавших газах, накопившиеся со временем. При этом полный ток датчика ТЧ Itotal может испытывать рост, как показано кривой 274, и полный ток датчика ТЧ Itotal~I1+I2+I3 (например, I4 может быть небольшим), однако все еще остается ниже порогового тока для регенерации датчика ТЧ (линия 276). При этом, полный ток датчика ТЧ может представлять токи по измерениям первого, второго и третьего измерительных устройств 220, 246 и 248, которые, например, могут быть просуммированы контроллером для определения полного тока датчика ТЧ. Токи, измеряемые четвертым измерительным устройством 250, могут продолжать оставаться небольшими (I4~0). Крупные частицы, лежащие на нескольких парах электродов, могут приводить к тому, что токи, измеренные соответствующими измерительными устройствами, достигают третьего порогового значения, при этом третье пороговое значение может являться, например, результатом суммирования токов насыщения для первой, второй и третьей отдельных пар электродов. В некоторых примерах третье пороговое значение может быть больше второго порогового значения и первого порогового значения.

Между моментами времени t3 и t4 несколько отдельных пар электродов могут продолжать улавливать ТЧ в отработавших газах. Однако, в момент времени t4 крупные частицы (такие как, например, ТЧ 256 на всех четырех отдельных парах электродов по фиг. 2B) могут откладываться на множестве пар электродов, что приводит к увеличению полного тока датчика ТЧ (кривая 274). Например, ТЧ 256 могут быть крупными частицами, проходящими вдоль оси Y, покрывая несколько пар электродов. При этом полный ток датчика ТЧ Itotal может испытывать рост, как показано кривой 274, и полный ток датчика ТЧ Itotal~I1+I2+I3+I4, и полный ток датчика ТЧ может достигать порогового значения для регенерации датчика ТЧ (линия 276). При этом полный ток датчика ТЧ может представлять токи по измерениям первого, второго, третьего и четвертого измерительных устройств 220, 246, 248 и 250, которые, например, могут быть просуммированы контроллером для определения полного тока датчика ТЧ. Крупные частицы, лежащие на нескольких парах электродов, могут приводить к тому, что токи, измеренные соответствующими измерительными устройствами, достигают четвертого порогового значения, при этом четвертое пороговое значение может являться, например, результатом суммирования токов насыщения для первой, второй, третьей и четвертой отдельных пар электродов. В некоторых примерах четвертое пороговое значение может соответствовать порогу регенерации датчика ТЧ. Как только полный ток датчика ТЧ достигает порога регенерации, осуществляют индикацию того, что нагрузка ТЧ отработавших газов достигла пороговой нагрузки, и датчик ТЧ нуждается в регенерации, как раскрыто на фиг. 4. Вкратце, при условиях, когда нагрузка ТЧ отработавших газов на датчике ТЧ выше пороговой нагрузки, датчик ТЧ могут регенерировать путем нагрева подложки датчика посредством нагревательного элемента для сжигания накопленных частиц сажи на поверхности датчика ТЧ. Путем периодической регенерации поверхности датчика ТЧ, его могут возвращать в состояние, более соответствующее сбору ТЧ отработавших газов. Кроме того, точная информация, относящаяся к уровню ТЧ в отработавших газах, может быть выведена на основе регенерации датчика и передана в контроллер.

Таким образом, путем суммирования тока на нескольких отдельных парах электродов, датчик ТЧ может более точно обнаруживать ТЧ в отработавших газах, при этом, например, он не подвержен отложению крупных частиц на электродах. Технический эффект суммирования токов, генерируемых на нескольких отдельных парах электродов, состоит в том, что датчик ТЧ может более точно обнаруживать ТЧ, покидающие ДСФ, и, следовательно, диагностировать протечки ДСФ более надежным образом.

Таким образом, пример способа может быть осуществлен контроллером, как раскрыто со ссылкой на фиг. 3, для определения уровня ТЧ в отработавших газах более точно и надежно. По существу, способ может включать в себя шаги, на которых накапливают твердые частицы (ТЧ) из отработавших газов двигателя на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов, расположенных внутри датчика ТЧ, независимо генерируют ток на каждой отдельной паре электродов в соответствии с накопленными твердыми частицами, распознают размер твердых частиц на основе указанного тока, и суммируют ток на множестве пар электродов для генерирования полного тока датчика ТЧ. При этом полный ток может увеличиваться пропорционально размеру твердых частиц. Способ может дополнительно включать в себя шаг, на котором регенерируют датчик ТЧ, когда полный ток датчика ТЧ выше порогового тока. Способ может дополнительно включать в себя шаг, на котором осуществляют индикацию протечки в сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ, когда продолжительность времени между регенерациями датчика ТЧ ниже порогового значения и не осуществляют индикацию протечки в сажевом фильтре, когда продолжительность времени между регенерациями датчика ТЧ выше порогового значения. При этом каждая отдельная пара электродов из множества пар электродов содержит положительную контактную площадку, соединенную с положительной клеммой источника напряжения, и отрицательную контактную площадку, соединенную с отрицательной клеммой источника напряжения, при этом положительная контактная площадка окружает отрицательную контактную площадку, а также отделена от нее на некоторое расстояние.

На фиг. 3 показан способ эксплуатации датчика ТЧ для различения размера частиц и регенерации датчика ТЧ на основе полной суммы токов, вырабатываемых на отдельных парах электродов из множества пар электродов датчика ТЧ. Инструкции для осуществления способа 300 и остальных способов, включенные в настоящее раскрытие, могут быть исполнены контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1, 2A и 2B. Контроллер может использовать исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя, в соответствии со способами, раскрываемыми ниже.

На шаге 302 способ 300 включает в себя определение рабочих условий двигателя. Определяемые рабочие условия двигателя могут включать в себя, например, частоту вращения двигателя, температуру двигателя, различные воздушно-топливные отношения отработавших газов, различные температуры отработавших газов, нагрузку ТЧ на датчике ТЧ, нагрузку ТЧ на ДСФ, нагрузку на ловушку обедненной окиси азота (ЛОА) отработавших газов, температуру окружающей среды, промежуток времени (или расстояние), прошедший с момента последней регенерации датчика ТЧ и ДСФ и т.д. На шаге 304 способ 300 включает в себя накопление сажи или ТЧ на отдельных парах электродов из множества пар электродов датчика ТЧ. При этом ТЧ, покидающие ДСФ, могут быть собраны между электродов датчика ТЧ. Датчик ТЧ может включать в себя несколько отдельных пар электродов (например, как показано на фиг. 2B). По мере накопления ТЧ на отдельных парах электродов, может измеряться ток множеством измерительных устройств. По существу, ток, измеряемый измерительным устройством, может использоваться, например, для генерирования данных о размере ТЧ, отложенных на электродах. Более крупные частицы могут перекрывать множество электродов, генерируя больший ток датчика ТЧ, например, суммируемый среди множества измерительных устройств. Аналогичным образом, более мелкие частицы могут перекрывать меньше пар электродов, генерируя меньший ток датчика ТЧ.

Затем, на шаге 306 способ 300 включает в себя генерирование распределения частиц на множестве пар электродов. Генерирование распределения частиц может дополнительно и/или опционально включать в себя генерирование сопротивления Ri на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов датчика ТЧ на шаге 308 и дополнительно включать в себя генерирование тока Ii на отдельной паре электродов из множества пар электродов датчика ТЧ на шаге 310. Как объяснялось выше, при отложении частиц на парах электродов, ток измеряют на измерительном устройстве, установленном, например, параллельно паре электродов. Частицы, откладывающиеся на парах электродов, могут также вызывать уменьшение сопротивления Ri и поэтому размер частиц может быть определен, например, на основе сопротивления Ri на шаге 312.

Затем способ переходит на шаг 314, на котором распределение тока У, на отдельных парах электродов из множества пар электродов датчиков ТЧ может быть просуммирован для генерирования полного тока Itotal датчика ТЧ. Математически суммирование тока на отдельных парах электродов может быть записано как , где может обозначать количество отдельных пар электродов, включенных в конструкцию датчика ТЧ. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 2B, i равно четырем. Таким образом, в таком примере полный ток датчика ТЧ Itotal=I1+I2+I3+I4. Кроме того, способ 300 включает в себя на шаге 316 определение общей длинны распределения частиц на множестве пар электродов датчика ТЧ.

Затем способ 300 переходит на шаг 318, на котором могут определять, ниже ли полный ток Itotal порогового значения, Thr. Пороговое значение Thr может быть пороговым током, который соответствует порогу регенерации датчика ТЧ. В некоторых примерах пороговое значение Thr может быть основано на нагрузке ТЧ на датчике ТЧ, при превышении выше которой может потребоваться регенерация датчика ТЧ. Если полный ток ниже порогового значения Thr, осуществляют индикацию, что датчик ТЧ еще не достиг порогового значения для регенерации, а способ 300 переходит на шаг 324, на котором могут продолжать собирать ТЧ на отдельных парах электродов из множества пар электродов, и затем на шаге 326 токи, генерируемые на множестве отдельных пар электродов датчика ТЧ могут продолжать суммировать, как объяснялось ранее. Затем способ возвращается на шаг 318, на котором полный ток могут периодически проверять, например, для определения того, достиг ли датчик ТЧ порога регенерации.

Если полный ток выше порогового значения Thr, то способ переходит на шаг 320, на котором датчик ТЧ могут регенерировать, как раскрыто со ссылкой на фиг. 4, и далее на шаге 322 способ 300 включает в себя индикацию протечки в ДСФ, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ на основе продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ и далее регулируют работу двигателя на основе индикации протечки в ДСФ, как объясняется со ссылкой на фиг. 5. Таким путем, диагностика ДСФ может быть выполнена надежно и точно путем измерения и суммирования тока, генерируемого на множестве отдельных пар электродов, соединенных с множеством источников напряжения и также соединенных с множеством измерительных устройств.

Таким образом, пример способа может включать в себя шаг, на котором регулируют работу двигателя в соответствии с распределением частиц на множестве пар электродов, расположенных внутри общего корпуса датчика твердых частиц (ТЧ). Способ может дополнительно включать в себя шаг, на котором различают размер распределения частиц на основе сопротивления, измеренного независимо на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов и также генерируют распределение тока на множестве пар электродов на основе сопротивления на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов. При этом способ может дополнительно включать в себя шаги, на которых суммируют распределение тока каждой отдельной пары электродов из множества пар электродов для генерирования полного тока датчика ТЧ, определяют общий размер распределения частиц на множестве пар электродов на основе полного тока датчика ТЧ, и в в ответ на то, что полный ток выше порогового значения регенерируют датчик ТЧ. Способ может дополнительно включать в себя шаг индикации протечки в дизельном сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ на основе продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ. В ином представлении способа способ может включать в себя шаг, на котором определяют длину распределения частиц на отдельной паре электродов на основе тока на каждой отдельной паре электродов из множества отдельных электродов. По существу, регулирование работы двигателя может быть также основано на индикации протечки в дизельном сажевом фильтре, а множество пар электродов могут быть электрически изолированы друг от друга и дополнительно соединены с независимыми источниками напряжения и независимыми измерительными устройствами. Каждая отдельная пара электродов может содержать первый электрод, соединенный с положительной клеммой отдельного источника напряжения, а второй электрод соединен с отрицательной клеммой отдельного источника напряжения, и при этом первый электрод окружает второй электрод и дополнительно электрически изолирован от первого электрода.

На фиг. 4 показан способ 400 для регенерации датчика ТЧ (такого как, например, датчик 106 ТЧ, показанный на фиг. 1). Конкретнее, когда нагрузка сажи на датчике ТЧ выше порогового значения или когда сопротивление датчика ТЧ, скорректированное на температуру, падает до порогового сопротивления, могут рассматривать, что условия регенерации датчика ТЧ соблюдены, и может требоваться регенерация датчика ТЧ для обеспечения возможности дальнейшего обнаружения ТЧ. На шаге 402 могут начать регенерацию датчика ТЧ, и датчик ТЧ может быть регенерирован путем нагрева датчика на шаге 404. Датчик ТЧ может быть нагрет путем активации нагревательного элемента, термически соединенного с поверхностью электродов датчика, например, нагревательный элемент встроен в датчик, до достаточного снижения нагрузки сажи на датчике путем окисления частиц углерода между электродами. Регенерацией датчика ТЧ, как правило, управляют с помощью таймеров, при этом таймер может быть установлен на пороговую продолжительность на шаге 402. Альтернативно, регенерацией датчика можно управлять посредством измерения температуры наконечника датчика или путем регулирования подачи мощности к нагревателю или любым или всеми этими способами. Если для регенерации датчика ТЧ используют таймер, то способ 400 включает в себя на шаге 406 проверку того, прошла ли пороговая продолжительность. Если пороговая продолжительность не прошла, то способ 400 переходит на шаг 408, на котором регенерация датчика ТЧ может быть продолжена. Если пороговая продолжительность не прошла, то способ 400 переходит на шаг 410, на котором регенерация датчика ТЧ может быть продолжена, а на шаге 412 может быть выключен электрический контур регенерации. Далее электроды датчика могут быть охлаждены, например, до температуры отработавших газов. Способ 400 переходит на шаг 414, на котором измеряют сопротивление между электродами датчика ТЧ. На основе измеренного сопротивления, возможно скомпенсированного на температуру, на шаге 416 могут рассчитать нагрузку ТЧ или сажи датчика ТЧ (т.е. накопленные ТЧ или сажа между электродами датчика ТЧ), и способ переходит на шаг 418. На шаге 418 рассчитанная нагрузка сажи датчика ТЧ может быть сравнена с пороговым значением, Lower_Thr. Пороговое значение Lower_Thr может быть нижним пороговым значением, которое ниже порога регенерации, например, указывающим, что электроды достаточно очищены от частиц сажи. Согласно одному примеру, порогового значения может быть пороговым значением, ниже которого регенерация может быть прекращена. Если нагрузка сажи продолжает быть выше Lower_Thr, выполняют индикацию того, что может требоваться дополнительная регенерация, а способ 400 переходит на шаг 408, на котором могут повторить регенерацию датчика ТЧ. Однако, если датчик ТЧ продолжает испытывать повторные регенерации, контроллер может установить коды ошибки для индикации того, что датчик ТЧ может быть неисправен, или может быть неисправен нагревательный элемент в датчике сажи. Если нагрузка сажи ниже порогового значения Lower_Thr, осуществляют индикацию того, что поверхность электродов чиста, а способ 400 переходит на шаг 420, на котором сопротивление датчика сажи и история регенерации могут быть обновлены и сохранены в памяти. Например, могут быть обновлены частота регенерации датчика ТЧ и/или средняя продолжительность между регенерациями датчика. Затем на шаге 422 различные модели могут быть использованы контроллером для вычисления процентной эффективности ДСФ в отношении фильтрации сажи. Таким путем, датчик ТЧ может выполнять бортовую диагностику ДСФ.

Выпускной канал двигателя может включать в себя один или более датчиков ТЧ, расположенных выше по потоку и/или ниже по потоку от ДСФ, для определения нагрузки сажи на ДСФ. Когда датчик сажи расположен выше по потоку от ДСФ, на основе изменения сопротивления вследствие отложения сажи на множестве электродов датчика ТЧ, может быть выведена нагрузка сажи на датчик. Таким образом определенная нагрузка сажи может быть использована, например, для обновления нагрузки сажи на ДСФ. Если нагрузка сажи на ДСФ выше порогового значения для регенерации ДСФ, то контроллер может регулировать рабочие параметры двигателя для регенерации ДСФ. В частности, в качестве реакции на то, что выполнены условия регенерации фильтра, температура фильтра (или вблизи фильтра) может быть достаточно повышена для сжигания накопленной сажи. Это может включать в себя эксплуатацию нагревателя, соединенного с ДСФ, или повышение температуры отработавших газов двигателя (в частности, путем работы на богатой смеси), поступающих в ДСФ.

На фиг. 5 показан пример способа 500 для диагностики функционирования ДСФ на основе времени регенерации датчика ТЧ. На шаге 502 контроллер может вычислить, посредством калибровки, время регенерации датчика ТЧ, t(i)_regen, которое представляет собой время, измеренное от конца предыдущей регенерации до начала текущей регенерации датчика ТЧ. На шаге 504 сравнивают t(i)_regen с t(i-1)_regen, которое является ранее калиброванным временем регенерации датчика ТЧ. На основе этого могут сделать вывод, что датчик сажи может нуждаться в цикле регенераций посредством нескольких регенераций, с целью диагностики ДСФ. Если t(i)_regen меньше половины величины порядка t(i-I), то на шаге 508 осуществляют индикацию протечки ДСФ, инициируют сигнал неисправности ДСФ. Альтернативно или дополнительно к вышеуказанному процессу, диагностику ДСФ могут осуществлять с помощью других параметров, таких как температура отработавших газов, частота вращения/нагрузка двигателя и т.д. Сигнал неисправности может быть инициирован, например сигнальной лампой неисправности или кодом диагностики. Дополнительно, способ 500 включает в себя на шаге 510 регулирование работы двигателя на основе индикации протечки ДСФ. Регулирование работы двигателя может включать в себя, например, ограничение крутящего момента двигателя на шаге 512. Согласно одному примеру, в ответ на обнаружение протечки в ДСФ мощность двигателя может быть уменьшена. Уменьшение мощности двигателя может снизить количество выбросов отработавших газов. Например, регулирование работы двигателя может включать в себя регулирование исполнительного механизма дросселя для регулирования величины расхода воздуха в двигатель, за счет чего снижается крутящий момент.

Время текущей регенерации, меньшее половины времени предыдущей регенерации, может указывать на то, что время для достижения электрическим контуром порогового значения R_regen короче, и, таким образом, частота регенерации выше. Более высокая частота регенерации датчика ТЧ может указывать на то, что вытекающие отработавшие газы состоят из большего количества твердых частиц, чем при нормальном функционировании ДСФ. Таким образом, если изменение времени регенерации датчика сажи достигает порогового значения, t_regen, в котором время текущей регенерации датчика ТЧ меньше половины времени предыдущей регенерации, осуществляют индикацию неисправности ДСФ или протечки, например, посредством отображения оператору и/или посредством установки флага, сохраненного в долговременной памяти, соединенной с процессором, который может быть отправлен на устройство для диагностики, соединенное с процессором. Если изменение времени регенерации датчика сажи не достигает порогового значения t_regen, то на шаге 506 не осуществляют индикацию протечки ДСФ. Таким путем, протечки в сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика твердых частиц, могут быть обнаружены на основе интенсивности распределения частиц на элементе датчика твердых частиц.

На фиг. 6 представлена схема 600, показывающая пример соотношения между полной суммой токов датчика ТЧ и нагрузкой сажи на датчике твердых частиц. Конкретнее, схема 600 показывает графическое представление соотношения между регенерацией датчика ТЧ и нагрузкой сажи на ДСФ, более конкретно, как регенерация датчика ТЧ может указывать на неисправность ДСФ. Вертикальные отметки t0, t1, t2, t3, t4, t5 и t6 обозначают значащие моменты времени в работе системы датчика ТЧ и сажевого фильтра.

Первый график сверху на фиг. 6 показывает полный ток датчика ТЧ. Как раскрывалось выше, при отложении ТЧ на отдельных парах электродов из множества пар электродов датчика ТЧ, ток, измеряемый на отдельных парах электродов, может начать увеличиваться, при этом сумма токов, измеряемых на множестве отдельных пар электродов, может определяться как полный ток датчика ТЧ (график 602). По существу, полный ток датчика ТЧ равен нижнему значению в нижней части графика и увеличивается по величине в вертикальном направлении к верхней части графика. Горизонтальное направление отображает время, которое увеличивается слева к правой части графика. Горизонтальная отметка 606 в верхней части графика представляет пороговый ток для регенерации датчика ТЧ. График 604 отображает нагрузку сажи на ДСФ, а горизонтальная отметка 608 представляет пороговую нагрузку сажи на ДСФ на втором графике.

Между t0 и t1 показан цикл регенерации датчика ТЧ. В момент времени t0 датчик ТЧ находится в относительно чистом состоянии, согласно измерению низкого полного тока датчика ТЧ. Когда контроллер, соединенный с датчиком ТЧ, определяет полный ток датчика ТЧ путем суммирования тока на множестве измерительных устройств и также определяет, что ток низкий, он может отправить инструкции контуру регенерации для завершения подачи тепла ток, чтобы контур обнаружения мог начать обнаруживать увеличение нагрузки ТЧ. По мере увеличения нагрузки ТЧ на датчике, полный ток датчика ТЧ начинает увеличиваться (602). Между t0 и t1 ТЧ продолжают накапливаться, а полный ток датчика ТЧ (график 602) соответственно возрастает, а также возрастает нагрузка сажи на ДСФ (график 604). В некоторых примерах нагрузка сажи на ДСФ может быть основана на нагрузке датчика ТЧ, например, когда датчик ТЧ расположен выше по потоку от ДСФ. Контроллер может быть выполнен с возможностью вычисления распределения ТЧ и также определения размера ТЧ, присутствующих на датчике, ТЧ, например, путем вычисления изменения тока. По существу, например, в зависимости от размера ТЧ токи на одном или более измерительных устройств могут достигать насыщения.

В момент t1 ток датчика ТЧ (график 602) достигает порогового тока для регенерации датчика ТЧ (отметка 606). В момент t1 может быть инициирована регенерация датчика ТЧ, как объяснялось ранее. Таким образом, между t1 и t2 датчик ТЧ может быть регенерирован, например, путем включения электрического контура регенерации. В момент t2 датчик ТЧ может быть достаточно охлажден и может начать накапливать ТЧ. Таким образом, между t2 и t3 (цикл регенерации ДСФ) датчик ТЧ может продолжать накапливать ТЧ. В период между t2 и t3 нагрузка сажи на ДСФ продолжает увеличиваться (график 604). Однако в момент t3 нагрузка сажи на ДСФ (график 604) достигает пороговой нагрузки сажи для регенерации ДСФ (отметка 608). Между t3 и t4 ДСФ может быть регенерирован для сжигания сажи, отложившейся на ДСФ, как объяснялось ранее. Далее в момент t4 частота регенерации датчика ТЧ могут сравнивать с предыдущей частотой регенерации датчика ТЧ. Если частота регенерации датчика ТЧ остается равной частоте в предыдущих циклах, могут определить, что ДСФ не имеет протечки. Таким путем, на основе выходного сигнала датчика ТЧ, ДСФ могут контролировать и диагностировать на протечки.

Между t5 и t6 показан другой цикл ДСФ. При этом между t5 и t6 нагрузка сажи на ДСФ постепенно увеличивается (график 604). В это время могут контролировать полный ток датчика ТЧ. График 602 показывает осуществление нескольких циклов регенерации датчика ТЧ, как раскрывалось ранее. Однако, частота регенерации датчика ТЧ почти в два раза выше. Как объяснялось ранее, более высокая частота регенерации датчика ТЧ может указывать на то, что вытекающие отработавшие газы состоят из большего количества твердых частиц, чем при нормальном функционировании ДСФ, поэтому в момент t6 может быть осуществлена индикация протечки ДСФ.

Таким путем, обеспечивается более точное измерение нагрузки ТЧ отработавших газов, и тем самым может быть определена нагрузка ТЧ на ДСФ. По существу, это улучшает эффективность операций регенерации фильтра и снижает необходимость использования сложных алгоритмов. Дополнительно, путем обеспечения более точной диагностики ДСФ отработавших газов, может быть увеличено соответствие нормативам выбросов отработавших газов. По существу, это снижает стоимость гарантийного обслуживания, связанную с заменой функционирующих сажевых фильтров, кроме того улучшаются выбросы отработавших газов и увеличивается срок службы компонентов выпускной системы. Более того, путем использования множества отдельных электродов, соединенных с множеством измерительных устройств, и множества источников напряжения, может быть точно измерена нагруженность датчика ТЧ. Например, путем суммирования тока на нескольких отдельных парах электродов, датчик ТЧ может более точно обнаруживать ТЧ в отработавших газах, при этом, например, он не подвержен отложению крупных частиц на электродах. Технический эффект суммирования токов, генерируемых на нескольких отдельных парах электродов, состоит в том, что датчик ТЧ может более точно обнаруживать ТЧ, покидающие ДСФ, и, следовательно, диагностировать протечки ДСФ более надежным образом.

Системы и способы, раскрытые выше, также обеспечивают способ обнаружения твердых частиц, содержащий шаги, на которых регулируют работу двигателя в соответствии с распределением частиц на множестве пар электродов, расположенных внутри общего корпуса датчика твердых частиц (ТЧ). В первом примере способа способ может дополнительно или альтернативно включать в себя шаг, на котором различают размер распределения частиц на основе сопротивления, измеренного независимо на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов и также генерируют распределение тока на множестве пар электродов на основе сопротивления на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя шаги, на которых суммируют распределение тока каждой отдельной пары электродов из множества пар электродов для генерирования полного тока датчика ТЧ, определяют общий размер распределения частиц на множестве пар электродов на основе полного тока датчика ТЧ, и в в ответ на то, что полный ток выше порогового значения регенерируют датчик ТЧ. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя шаг индикации протечки в дизельном сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ на основе продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из первого, второго и третьего примеров и дополнительно включает в себя шаг, на котором регулируют также на основе индикации протечки в дизельном фильтре твердых частиц. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более из первого, второго, третьего и четвертого примеров и дополнительно включает в себя то, что пары электродов из множества пар электродов электрически изолированы друг от друга, а также соединены с независимыми источниками напряжения и независимыми измерительными устройствами. Шестой пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что каждая отдельная пара электродов содержит первый электрод, соединенный с положительной клеммой отдельного источника напряжения, а второй электрод соединен с отрицательной клеммой отдельного источника напряжения, и при этом первый электрод окружает второй электрод и дополнительно электрически изолирован от первого электрода.

Системы и способы, раскрытые выше также обеспечивают способ обнаружения твердых частиц в системе датчика твердых частиц, при этом способ включает в себя шаги, на которых накапливают твердые частицы (ТЧ) из отработавших газов двигателя на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов, расположенных внутри датчика ТЧ, независимо генерируют ток на каждой отдельной паре электродов в соответствии с накопленными твердыми частицами, распознают размер твердых частиц на основе указанного тока, и суммируют ток на множестве пар электродов для генерирования полного тока датчика ТЧ. В первом примере способа способ может дополнительно или альтернативно включать в себя то, что полный ток увеличивается пропорционально размеру твердых частиц. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя шаг, на котором регенерируют датчик ТЧ, когда полный ток датчика ТЧ выше порогового тока. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя шаг индикации протечки в дизельном сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ, когда продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ ниже порогового значения. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из первого, второго и третьего примеров и дополнительно включает в себя отсутствие индикации протечки в сажевом фильтре, когда продолжительность времени между регенерациями датчика ТЧ выше порогового значения. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по четверый и дополнительно включает в себя то, что каждая отдельная пара электродов из множества пар электродов содержит положительную контактную площадку, соединенную с положительной клеммой источника напряжения, и отрицательную контактную площадку, соединенную с отрицательной клеммой источника напряжения, при этом положительная контактная площадка окружает отрицательную контактную площадку, а также отделена от нее на некоторое расстояние.

Системы и способы, раскрытые выше, также обеспечивают систему датчика твердых частиц (ТЧ), содержащую датчик ТЧ, включающий в себя множество плоских гребенчатых пар электродов и множество источников напряжения, при этом каждая отдельная плоская гребенчатая пара электродов из множества гребенчатых пар электродов содержит положительный электрод и отрицательный электрод, при этом положительный электрод электрически соединен с положительной клеммой источника напряжения через измерительной устройство, отрицательный электрод электрически соединен с отрицательной клеммой источника напряжения, при этом каждая отдельная пара электродов изолирована от других пар электродов изолирующим зазором. В первом примере системы датчика твердых частиц датчик может дополнительно или альтернативно включать в себя то, что отрицательный электрод каждой отдельной плоской гребенчатой пары электродов содержит первый электродный провод, проходящий на первое расстояние вдоль первого направления, и второй электродный провод, проходящий на второе расстояние вдоль второго направления, при этом первое направление ортогонально второму направлению, и второе расстояние больше первого расстояния. Второй пример системы датчика твердых частиц опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что первый электродный провод отрицательного электрода электрически соединен со вторым электродным проводом, формируя соединение между первым электродным проводом и вторым электродным проводом, и дополнительно электрически соединен с отрицательной клеммой источника напряжения. Третий пример системы датчика твердых частиц опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что положительный электрод каждой отдельной плоской гребенчатой пары электродов содержит положительный электродный провод, смежный с первым электродным проводом и вторым электродным проводом, охватывающий второй электродный провод отрицательного электрода и дополнительно изолированный от первого электродного провода и второго электродного провода первого отрицательного электрода и дополнительно соединенный с положительной клеммой источника напряжения. Четвертый пример системы датчика твердых частиц опционально включает в себя один или более из первого, второго и третьего примеров и дополнительно включает в себя контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для накопления ТЧ между положительным электродом и отрицательным электродом каждой отдельной плоской гребенчатой пары электродов путем накопления ТЧ между одним или более из следующих элементов: первый электродный провод, второй электродный провод и положительный электродный провод. Пятый пример системы датчика твердых частиц опционально включает в себя один или более из примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что датчик ТЧ расположен ниже по потоку от сажевого фильтра в выпускном канале двигателя, при этом контроллер включает в себя дополнительные инструкции для генерирования тока на каждой плоской гребенчатой паре электродов, суммирования тока, генерируемого на каждой плоской гребенчатой паре электродов и генерирования полного тока датчика ТЧ и регенерирования датчика ТЧ, когда полный ток выше порогового значения. Шестой пример системы датчика твердых частиц опционально включает в себя один или более из примеров с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что контроллер включает в себя дополнительные инструкции для индикации протечки в сажевом фильтре на основе продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным оснащением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрываемые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрываемые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

1. Способ обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов, содержащий следующие шаги:

регулируют работу двигателя в соответствии с распределением твердых частиц на множестве пар электродов, расположенных внутри общего корпуса датчика твердых частиц (ТЧ); и

различают размер распределения твердых частиц на основе сопротивления, измеренного независимо на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов, и дополнительно генерируют распределение тока на множестве пар электродов на основе сопротивления на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаги, на которых:

суммируют распределение тока каждой отдельной пары электродов из множества пар электродов для генерирования полного тока датчика ТЧ;

определяют общий размер распределения твердых частиц на множестве пар электродов на основе полного тока датчика ТЧ; и

в ответ на то, что полный ток выше порогового значения, регенерируют датчик ТЧ.

3. Способ по п. 2, в котором дополнительно осуществляют индикацию протечки в дизельном сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ, на основе продолжительности времени между регенерациями датчика ТЧ.

4. Способ по п. 3, в котором работу двигателя регулируют также на основе индикации протечки в дизельном сажевом фильтре.

5. Способ по п. 1, в котором пары электродов из множества пар электродов электрически изолированы друг от друга, а также соединены с независимыми источниками напряжения и независимыми измерительными устройствами.

6. Способ по п. 5, в котором каждая отдельная пара электродов содержит первый электрод, соединенный с положительной клеммой отдельного источника напряжения, а второй электрод соединен с отрицательной клеммой отдельного источника напряжения, и при этом первый электрод окружает второй электрод и также электрически изолирован от первого электрода.

7. Способ обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов, содержащий следующие шаги:

накапливают твердые частицы (ТЧ) из отработавших газов двигателя на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов, расположенных внутри датчика твердых частиц;

независимо генерируют ток на каждой отдельной паре электродов в соответствии с накопленными твердыми частицами;

распознают размер твердых частиц на основе указанного тока и

суммируют ток на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов для генерирования полного тока датчика твердых частиц.

8. Способ по п. 7, в котором полный ток возрастает пропорционально размеру твердых частиц.

9. Способ по п. 8, в котором дополнительно регенерируют датчик ТЧ, когда полный ток датчика ТЧ выше порогового тока.

10. Способ по п. 9, в котором дополнительно осуществляют индикацию протечки в сажевом фильтре, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ, когда продолжительность времени между регенерациями датчика ТЧ ниже порогового значения.

11. Способ по п. 10, в котором дополнительно не осуществляют индикацию протечки в датчике твердых частиц, когда продолжительность времени между регенерациями датчика ТЧ выше порогового значения.

12. Способ по п. 7, в котором каждая отдельная пара электродов из множества пар электродов содержит положительную контактную площадку, соединенную с положительной клеммой источника напряжения, и отрицательную контактную площадку, соединенную с отрицательной клеммой источника напряжения, при этом положительная контактная площадка окружает отрицательную контактную площадку и отделена от нее на некоторое расстояние.



 

Похожие патенты:

Пылемер может быть использован для управления вентиляционным оборудованием, а также для определения общей доли респирабельной фракции пыли, вызывающей профессиональные легочные заболевания.

Изобретение относится к океанологическим исследованиям и предназначено для проведения исследований планктона путем фиксации исследуемого объема импульсами когерентного оптического излучения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя содержит первую, наружную трубу (210) и вторую, внутреннюю трубу (220).

Изобретение относится к области измерительной техники и касается модуля лазерного датчика для определения размера частиц для определения качества воздуха. Модуль содержит лазер, детектор, электрический возбудитель и блок оценки.

Изобретение относится к конструкции и использованию датчиков твердых частиц в отработавших газах. Целью изобретения является идентификация и отфильтровывание твердых частиц отработавших газов перед выпуском отработавших газов в атмосферу.

Изобретение может быть использовано в системах снижения выбросов двигателей внутреннего сгорания. Узел (200) датчика твердых частиц содержит две полностью перекрещивающиеся трубки (232) и (234), соединенные по текучей среде с внешней кольцевой трубкой (220).

Предложены способы и системы для датчика твердых частиц (ТЧ) в сборе, расположенного ниже по потоку от дизельного фильтра твердых частиц в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и касается способа определения распределения по размерам и концентрации включений в частично прозрачных сильно рассеивающих материалах.

Изобретение может быть использовано в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Выпускная система двигателя содержит выпускной патрубок (48) с датчиком (162) твердых частиц, фильтр твердых частиц и контроллер (12).

Изобретение относится к измерительной технике. Фотоэлектрический способ определения среднего размера и средней концентрации частиц пыли включает преобразование импульсного напряжения в световой поток, зондирование области исследуемой среды световым пучком, разделение светового потока, преобразование данных потоков в электрические сигналы.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя содержит первую, наружную трубу (210) и вторую, внутреннюю трубу (220).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя содержит первую, наружную трубу (210) и вторую, внутреннюю трубу (220).

Изобретение может быть использовано в системах снижения выбросов двигателей внутреннего сгорания. Узел (200) датчика твердых частиц содержит две полностью перекрещивающиеся трубки (232) и (234), соединенные по текучей среде с внешней кольцевой трубкой (220).

Предложены способы и системы для датчика твердых частиц (ТЧ) в сборе, расположенного ниже по потоку от дизельного фильтра твердых частиц в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Выпускная система двигателя содержит выпускной патрубок (48) с датчиком (162) твердых частиц, фильтр твердых частиц и контроллер (12).

Изобретение может быть использовано в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Выпускная система двигателя содержит выпускной патрубок (48) с датчиком (162) твердых частиц, фильтр твердых частиц и контроллер (12).

Изобретение относится к способу и системе регулирования мощности нагрева нагревателя кислородного датчика в целях снижения вероятности его деградации под действием воды.

Предложены способы и системы для датчика твердых частиц, расположенного ниже по потоку от фильтра твердых частиц дизельного двигателя в выпускной системе. В одном примере датчик твердых частиц может содержать сферический узел, содержащий полый стержень и множество проточных трубок, соединенных с диаметрально противоположными сторонами узла, и чувствительный элемент, расположенный в узле на удалении от множества проточных трубок, благодаря чему чувствительный элемент защищен от загрязнителей и водяных капель, конденсирующихся на множестве проточных трубок или вблизи них.

Предложены способы и системы для датчика твердых частиц, расположенного ниже по потоку от фильтра твердых частиц дизельного двигателя в выпускной системе. В одном примере датчик твердых частиц может содержать сферический узел, содержащий полый стержень и множество проточных трубок, соединенных с диаметрально противоположными сторонами узла, и чувствительный элемент, расположенный в узле на удалении от множества проточных трубок, благодаря чему чувствительный элемент защищен от загрязнителей и водяных капель, конденсирующихся на множестве проточных трубок или вблизи них.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и касается способа и устройства для определения загрязненности жидких и газообразных сред. Способ включает в себя пропускание светового потока определенной мощности и длины волны через контролируемую среду и измерение уровня мощности светового потока при отсутствии частиц загрязнения и уровня мощности при наличии частиц загрязнения.

Изобретение относится к испытаниям жидкостных ракетных двигателей малой тяги. Устройство состоит из упругой балки с двумя силоизмерительными датчиками (весоизмерительным и задающим), на которой крепится испытуемое изделие и измерительный датчик, узла подвеса, силозадающего устройства сильфонного типа, смонтированных в едином корпусе.

Изобретение может быть использовано в датчиках резистивного типа для обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов. Способ обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов заключается в том, что регулируют работу двигателя в соответствии с распределением твердых частиц на множестве пар электродов, расположенных внутри общего корпуса датчика твердых частиц. Различают размер распределения твердых частиц на основе сопротивления, измеренного независимо на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов, и дополнительно генерируют распределение тока на множестве пар электродов на основе сопротивления на каждой отдельной паре электродов из множества пар электродов. Раскрыт вариант способа обнаружения твердых частиц в потоке отработавших газов. Технический результат заключается в повышении точности обнаружения твердых частиц. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх