專(zhuān)利名稱(chēng)：集成的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器負(fù)荷和故障傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(DPF)系統(tǒng)。本發(fā)明也涉及測(cè)量進(jìn)入 和離開(kāi)DPF的顆粒物質(zhì)的領(lǐng)域。本發(fā)明另外還涉及集成DPF負(fù)荷和故障傳感器。
背景技術(shù)：
來(lái)自燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)如汽油機(jī)或柴油機(jī)的排氣包含有顆粒物質(zhì)(PM)，其主 要由碳、煙塵、有機(jī)可溶成分(SOF)和類(lèi)似物質(zhì)構(gòu)成，所有這些成分都會(huì)造 成空氣污染。在排氣凈化裝置中，將顆粒過(guò)濾器設(shè)置在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管 內(nèi)以收集排氣中所包含的顆粒物。例如，柴油禾順粒過(guò)濾器(DPF)，油NOx 顆粒M^、系統(tǒng)(DPNR)催化齊購(gòu)可被用作顆粒過(guò)濾器。
當(dāng)顆粒過(guò)濾器被用于收，粒物時(shí)，如果收集的顆粒物的沉積數(shù)量增加， 顆粒過(guò)濾器可能會(huì)被阻塞。如果過(guò)濾器發(fā)生阻塞，就會(huì)發(fā)生流，粒過(guò)濾器的 廢氣的壓力損失增加，以及相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓增加的情況，從而會(huì)導(dǎo)致發(fā) 動(dòng)機(jī)輸出功率和燃燒效率的降低。
在其他的現(xiàn)有技術(shù)中，會(huì)在由顆粒過(guò)濾器收集(沉積)的顆粒物質(zhì)達(dá)到一 定水平的時(shí)刻升高排氣的溫度，使得顆粒過(guò)濾器上的顆粒物被點(diǎn)燃并去除以再 粒過(guò)濾器。
還是在其他現(xiàn)有技術(shù)中，提供了一禾中內(nèi)燃機(jī)排氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)育^)多通 過(guò)限制內(nèi)燃機(jī)的最大燃料噴射量來(lái)防止內(nèi)燃豐腿續(xù)再生DPF系統(tǒng)的性能惡化， 并在該連續(xù)再生DPF系統(tǒng)內(nèi)的顆粒物沉積SSa預(yù)定值時(shí)避免排氣量的大量增 加。 ，
設(shè)置在機(jī)動(dòng)車(chē)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道內(nèi)的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器中沉積的顆粒物 質(zhì)的估算方法已經(jīng)被公開(kāi)。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)的速度超過(guò)預(yù)定車(chē)速時(shí)，應(yīng)用一種壓差方 法，根據(jù)過(guò)濾器上下游之間的壓力差皿估算顆粒物沉積量。當(dāng)汽車(chē)的速度沒(méi) 有超過(guò)預(yù)定車(chē)速時(shí)，應(yīng)用一種累計(jì)方法，通過(guò)累計(jì)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速 確定的增量來(lái)估算顆粒物沉積量。當(dāng)從壓差方法切換至累計(jì)方法時(shí)，壓差方法中確定的顆粒物沉積量被用作累計(jì)的初始值，并因此能夠準(zhǔn)確地確定顆粒物沉積量。
現(xiàn)有技術(shù)中用于確定柴油機(jī)願(yuàn)粒過(guò)濾器(DPF)負(fù)荷的方法包括根據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)性能確定顆粒濃度然后估算一段時(shí)間內(nèi)的顆粒累積量。 一旦達(dá)到了累積濃度
估算值，就執(zhí)行DPF的再生來(lái)燒掉已收集的柴油煙塵。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和使用 時(shí)間對(duì)收集顆粒量的估算是有誤差的。從柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(DPF)中去除收 集顆粒物的方法依賴(lài)于對(duì)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物的估算量。估算是fflil確定發(fā)動(dòng) 機(jī)的工作時(shí)間和估算發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間內(nèi)的工作狀態(tài)皿行的。估算值可能會(huì)造 成過(guò)濾器不必要的再生或者導(dǎo)致在各再生時(shí)段之間過(guò)濾器上收集過(guò)多的顆粒 物。
因此，存在一種測(cè)量柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(DPF)內(nèi)的煙塵負(fù)荷水平來(lái)確定 實(shí)行過(guò)濾器再生循環(huán)的時(shí)間，以在過(guò)濾器變得過(guò)于過(guò)于阻塞之前即可將煙塵從 過(guò)濾器中去除的需求。還存在一種確定過(guò)濾器是否已經(jīng)由于底層故障(破損， 燒穿等)而不能充分工作從而也不能成功進(jìn)行再生的需求。

發(fā)明內(nèi)容
提供下面的內(nèi)容以便于理解公開(kāi)實(shí)施例所特有的創(chuàng)造性特征，而不應(yīng)理解 為全面介紹。實(shí)施例各種應(yīng)用的全面理解可以通過(guò)將旨說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、 附圖和摘要的內(nèi)容作為一個(gè)整體而得到。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一禾中改進(jìn)的DPF系統(tǒng)。 本發(fā)明的另一方面是測(cè)量iSA和離開(kāi)DPF系統(tǒng)的顆粒物質(zhì)的量。 本發(fā)明的再一方面是提供一種集成DPF負(fù)荷和故障傳感器。 上述的各方面以及其它的目的和優(yōu)點(diǎn)都能夠通過(guò)下面介紹的內(nèi)容得以實(shí) :現(xiàn)。DPF系統(tǒng)具有兩個(gè)顆粒物傳感器， 一個(gè)位于過(guò)濾器上游而另一個(gè)位于過(guò)濾 器下游。這些傳感器被集成在過(guò)濾器的前緣和后緣內(nèi)。由于是對(duì)收集在過(guò)濾器 內(nèi)的顆粒物進(jìn)行測(cè)量而不是估算，因此將兩個(gè)顆粒物傳麟與DPF集成在一起 即可確保再生(reconditiomng)之間的正確間隔。上游傳感器確定i^A過(guò)濾器的顆 粒物質(zhì)的量。除了使用第一傳感器觀懂負(fù)荷以外，裝在過(guò)濾器后端面處的第二 傳麟還育^多用于確定DPF的破損。第二傳麟測(cè)量離開(kāi)過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)。 傳感器由貝占在DPF的上游和下游表面上的金屬網(wǎng)狀電極制成。上游電極的電極結(jié)構(gòu)提高了對(duì)DPF單元的負(fù)荷和DPF單元的再生時(shí)間的檢測(cè)能力。增加的 下游電極區(qū)域提高了對(duì)于可能從故障部件離開(kāi)DPF的小顆粒物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的能 力。


在各附圖中相同的附圖標(biāo)記代表相同或功能相似的部件，附圖構(gòu)成了說(shuō)明 書(shū)的一部分，其進(jìn)一步說(shuō)明了實(shí)施例，并結(jié)合具體實(shí)施方式
部分的內(nèi)容一起用 于介紹在此公開(kāi)的實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)一個(gè)^i^實(shí)施例的DPF系統(tǒng)的示意圖2示出了根據(jù)一個(gè)備選實(shí)施例的DPF系統(tǒng)的透視圖；禾口 圖3示出了根據(jù)一個(gè)備選實(shí)施例的表示測(cè)量iSA^離開(kāi)DPF的顆粒物質(zhì)的 量的邏輯操作步驟的高級(jí)流程圖。
具體實(shí)施例方式
在這些非限制性示例中介紹的特定數(shù)值和結(jié)構(gòu)都可以改變，其內(nèi)容主要是 用于說(shuō)明至少一個(gè)實(shí)施例而不應(yīng)理解為對(duì)保護(hù)范圍柳蹄U。
圖1示出了根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的DPF系統(tǒng)100的示意圖。該系統(tǒng)100具 有發(fā)動(dòng)機(jī)105，其與具有柴油禾順粒過(guò)濾器(DPF) 145的排氣系統(tǒng)120的一部 分相連。顆粒物傳感器140和150設(shè)置在過(guò)濾器145的兩側(cè)，分別用于測(cè)量進(jìn) 入和離開(kāi)DPF 145的顆粒物質(zhì)的量。電子信號(hào)單元125具有用于控制和管理系 統(tǒng)100的全面操作的控制器130。電子信號(hào)單元125與傳感器140和150、發(fā)動(dòng) 機(jī)105和其他任何可以提供用于確定過(guò)濾劉犬態(tài)的相關(guān)信息的傳 或系統(tǒng)電 連接。發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)110具有用于使發(fā)動(dòng)Dl 105的排氣再循環(huán)的 EGR閥135和EGR冷卻器115。閥135控制引回發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的排氣量。冷卻器115 將排氣冷卻至熊夠織未燃燃料的預(yù)定^驢。
圖2示出了根據(jù)一個(gè)備選實(shí)施例的圖1所示的DPF 145的透視圖200。DPF 145具有顆粒物傳感器140和150，它們分別位于過(guò)濾器145的上游和下游。傳 感器140和150被集j^過(guò)濾器145的前緣和后緣內(nèi)。由于，收皿過(guò)濾器 145上的顆粒物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量而不是估算，因此將顆粒物傳感器140和150與 DPF145集皿一起即可確保再生之間的正確間隔。傳感器140確定m過(guò)濾器145的顆粒物質(zhì)的量。除了使用傳感器140來(lái)測(cè)量負(fù)荷以外，位于過(guò)濾器145 后部端面處的傳繊150還能夠用來(lái)確定DPF 145的破損。傳麟150測(cè)量離 開(kāi)過(guò)濾器145的顆粒物質(zhì)。
圖3示出了根據(jù)一個(gè)備選實(shí)施例的表示領(lǐng)糧iSA^離開(kāi)DPF145的顆粒物 質(zhì)的量的邏輯操作步驟的高級(jí)流程圖。如模塊305所示，4柳EGR系統(tǒng)110來(lái) 幫盾環(huán)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)105的排氣。如模塊310所示，排氣被^A位于用來(lái)去除顆 粒物質(zhì)的DPF 145的前緣處的顆粒物質(zhì)傳感器140。在模塊315中，測(cè)量進(jìn)入 DPF145的顆粒物質(zhì)。
如模±央320所示，通過(guò)累積在DPF 145的工作時(shí)間內(nèi)i4A DPF 145的顆粒 物質(zhì)的量，從而計(jì)算出i3ADPF 145的顆粒物總量。如模塊325所示，根據(jù)所 確定的iSADPF的顆粒物質(zhì)總量，從而能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻進(jìn)行DPF 145的再生。 如?！姥?30所示，排氣隨后被^A位于DPF 145后緣處的顆粒物質(zhì)傳感器150。 如模塊335所示，〗頓位于DPF 145后緣處的顆粒物質(zhì)傳鵬150來(lái)測(cè)量離開(kāi) DPF 145的顆粒物質(zhì)的量。如模塊340所示，M31累積在DPF 145的工作時(shí)間 內(nèi)iSADPF145的顆粒物質(zhì)的量，從而計(jì)算出離開(kāi)DPF145的顆粒物總量。最 后，如模塊345所示，DPF 145的故障育,根據(jù)所確定的離開(kāi)DPF的顆粒物質(zhì) 總量來(lái)確定。
應(yīng)該理解上述公開(kāi)內(nèi)容的各種變形以及其他的特征和功能，或者其備選方 案，能夠被結(jié)合用于很多其他不同的系統(tǒng)或應(yīng)用場(chǎng)合。而且各種不同的目前無(wú) 法預(yù)見(jiàn)或無(wú)法預(yù)料的備選方案、修正、變形或改進(jìn)，也可以理解為被權(quán)利要求 所限定的內(nèi)容，都可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員隨后做出。
權(quán)利要求
1. 一種集成的柴油t順粒過(guò)濾器負(fù)荷和故障傳繊系統(tǒng)，包括 用于傳輸來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放的排氣系統(tǒng)； 位于所述排氣系統(tǒng)內(nèi)的柴油t鵬粒過(guò)濾器；用于將所述廢氣的一部分再循環(huán)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；用于檢測(cè)m所述柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器中的顆粒物質(zhì)的第一傳感器，其中所 述第一傳皿可設(shè)置在所述柴油禾鵬粒過(guò)濾器的上游側(cè)；禾口用于檢測(cè)離開(kāi)所述柴油t順粒過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)的第二傳繊，其中所述 第二傳感器可設(shè)置在所述柴油tlfj粒過(guò)濾器的下游側(cè)。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳麟分別集i^^述柴油mis粒過(guò)濾器的前緣和后緣內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳皿包括多 個(gè)金屬網(wǎng)狀電極。
4. 如權(quán)禾腰求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳繊包括多 個(gè)金屬網(wǎng)狀電極。
5. 如豐又利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳g分別集 皿所述柴油初灝粒過(guò)濾器的前緣和后緣內(nèi)。
6. 如禾又利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳 用于檢測(cè)柴油 m^粒過(guò)濾器單元的負(fù)荷和柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器單元的再生時(shí)間。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二傳麟育,用于檢測(cè) 柴油 粒過(guò)濾器單元的故障。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳麟育,用于檢測(cè) 柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器單元的故障。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳繊分別集 成在所述柴油l幾顆粒過(guò)濾器的前緣和后緣內(nèi)，并且所述第一和第二傳感器包括 多個(gè)金屬網(wǎng)狀電極。
10. —種集成的柴油t順粒過(guò)濾器負(fù)荷和故障傳感器系統(tǒng)，包括 用于傳輸來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放的排氣系統(tǒng)；位于所述排氣系統(tǒng)內(nèi)的柴油m^粒過(guò)濾器；用于將所述廢氣的一部分再循環(huán)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；集成在所述柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的前緣和后緣內(nèi)以用于檢測(cè)ax所述柴油機(jī) 顆粒過(guò)濾器內(nèi)的顆粒物質(zhì)的第一傳感器，其中所述第一傳感器可設(shè)于所述柴油 | 粒過(guò)濾器的上游側(cè)；禾口集成在所述柴油t順粒過(guò)濾器的前緣和后緣內(nèi)以用于檢測(cè)離開(kāi)所述柴油機(jī) 顆粒過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)的第二傳感器，其中所述第二傳感器可設(shè)于所述柴油機(jī) 顆粒過(guò)濾器的下游側(cè)。
11. 如權(quán)禾腰求io所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳感器包括多個(gè)金屬網(wǎng)狀電極。
12. 如權(quán)禾腰求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳/i^用于檢測(cè)柴 油機(jī)灝粒過(guò)濾器單元的負(fù)荷和柴油m^粒過(guò)濾器單元的再生時(shí)間。
13. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二傳麟能夠用于檢 測(cè)柴油*，粒過(guò)濾器單元的故障。
14. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二傳S^用于檢測(cè)柴 油機(jī)顆粒過(guò)濾器單元的負(fù)荷和柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器單元的再生時(shí)間。
15. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳繊能夠用于檢測(cè)柴油a^粒過(guò)濾器單元的故障。
16. —種用于檢測(cè)SA和離開(kāi)柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)的方法，包括 使用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)來(lái)再循環(huán)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣； 將排氣送入到位于用來(lái)去除顆粒物質(zhì)的所述柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的前緣處的第一傳感器中；觀糧iSA所述柴油豐鵬粒過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)的量； M51累積在所述柴油機(jī)瀬粒過(guò)濾器的工作時(shí)間內(nèi)iaA所述柴油t，粒過(guò)濾器內(nèi)的顆粒物質(zhì)的量來(lái)確定進(jìn)入所述柴油豐鵬粒過(guò)濾器的顆粒物總量； 根據(jù)所3^粒物總量進(jìn)行所述柴油m^粒過(guò)濾器的再生和過(guò)濾；將排氣送入位于所述柴油豐鵬粒過(guò)濾器的后緣處的第二傳感器中；禾口 禾,所述第二傳感器測(cè)量離開(kāi)所述柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)的另一
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)累積在所述柴油初瀬粒過(guò)濾器的工作時(shí)間內(nèi)離開(kāi)所述柴油m^粒過(guò)濾 器的顆粒物質(zhì)的另一量來(lái)確定離開(kāi)所述柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)的另一 總量；禾口根據(jù)所述第二顆粒物總量確定柴油miS粒過(guò)濾器的故障。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二傳^M用于檢測(cè)柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器單元的負(fù)荷和柴油m^粒過(guò)濾器單元的再生時(shí)間。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一傳皿能夠用于檢測(cè)柴油t順粒過(guò)濾器單元的故障。
20. 如權(quán)禾腰求10所述的方法，其特征在于，所述第二傳麟能夠用于檢 測(cè)柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器單元的故障。
全文摘要
一種集成DPF負(fù)荷和故障傳感器，其具有兩個(gè)顆粒物傳感器，一個(gè)位于過(guò)濾器上游而另一個(gè)位于過(guò)濾器下游。傳感器被集成在過(guò)濾器的頭部和后緣內(nèi)。由于過(guò)濾器內(nèi)收集的顆粒物是被測(cè)量的而不是被估算的，因此將兩個(gè)顆粒物傳感器與DPF集成在一起即可確保DPF再生之間的正確間隔。上游傳感器確定進(jìn)入過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)。除了使用第一傳感器測(cè)量負(fù)荷，裝在過(guò)濾器尾部表面的第二傳感器還能夠被用于確定DPF的破損。第二傳感器測(cè)量離開(kāi)過(guò)濾器的顆粒物質(zhì)。
文檔編號(hào)F01N9/00GK101311508SQ20081012871
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者B·C·克拉夫瑟菲爾, B·R·波斯塔奇, M·L·羅德斯 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司