[发明专利]集成的柴油机颗粒过滤器负荷和故障传感器

说明书

技术领域

本发明大致涉及柴油机颗粒过滤器(DPF)系统。本发明也涉及测量进入和离开DPF的颗粒物质的领域。本发明另外还涉及集成DPF负荷和故障传感器。

背景技术

来自燃烧式发动机如汽油机或柴油机的排气包含有颗粒物质(PM)，其主要由碳、烟尘、有机可溶成分(SOF)和类似物质构成，所有这些成分都会造成空气污染。在排气净化装置中，将颗粒过滤器设置在柴油发动机的排气歧管内以收集排气中所包含的颗粒物。例如，柴油机颗粒过滤器(DPF)或柴油NO_X颗粒减少系统(DPNR)催化剂均可被用作颗粒过滤器。

当颗粒过滤器被用于收集颗粒物时，如果收集的颗粒物的沉积数量增加，颗粒过滤器可能会被阻塞。如果过滤器发生阻塞，就会发生流过颗粒过滤器的废气的压力损失增加，以及相应的发动机排气背压增加的情况，从而会导致发动机输出功率和燃烧效率的降低。

在其他的现有技术中，会在由颗粒过滤器收集(沉积)的颗粒物质达到一定水平的时刻升高排气的温度，使得颗粒过滤器上的颗粒物被点燃并去除以再生颗粒过滤器。

还是在其他现有技术中，提供了一种内燃机排气净化系统，该系统能够通过限制内燃机的最大燃料喷射量来防止内燃机连续再生DPF系统的性能恶化，并在该连续再生DPF系统内的颗粒物沉积量超过预定值时避免排气量的大量增加。

设置在机动车柴油发动机排气通道内的柴油机颗粒过滤器中沉积的颗粒物质的估算方法已经被公开。当机动车的速度超过预定车速时，应用一种压差方法，根据过滤器上下游之间的压力差值来估算颗粒物沉积量。当汽车的速度没有超过预定车速时，应用一种累计方法，通过累计由柴油发动机的负荷和转速确定的增量来估算颗粒物沉积量。当从压差方法切换至累计方法时，压差方法中确定的颗粒物沉积量被用作累计的初始值，并因此能够准确地确定颗粒物沉积量。

现有技术中用于确定柴油机颗粒过滤器(DPF)负荷的方法包括根据发动机性能确定颗粒浓度然后估算一段时间内的颗粒累积量。一旦达到了累积浓度估算值，就执行DPF的再生来烧掉已收集的柴油烟尘。根据发动机性能和使用时间对收集颗粒量的估算是有误差的。从柴油机颗粒过滤器(DPF)中去除收集颗粒物的方法依赖于对来自发动机的颗粒物的估算量。估算是通过确定发动机的工作时间和估算发动机工作时间内的工作状态来进行的。估算值可能会造成过滤器不必要的再生或者导致在各再生时段之间过滤器上收集过多的颗粒物。

因此，存在一种测量柴油机颗粒过滤器(DPF)内的烟尘负荷水平来确定实行过滤器再生循环的时间，以在过滤器变得过于过于阻塞之前即可将烟尘从过滤器中去除的需求。还存在一种确定过滤器是否已经由于底层故障(破损，烧穿等)而不能充分工作从而也不能成功进行再生的需求。

发明内容

提供下面的内容以便于理解公开实施例所特有的创造性特征，而不应理解为全面介绍。实施例各种应用的全面理解可以通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要的内容作为一个整体而得到。

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的DPF系统。

本发明的另一方面是测量进入和离开DPF系统的颗粒物质的量。

本发明的再一方面是提供一种集成DPF负荷和故障传感器。

上述的各方面以及其它的目的和优点都能够通过下面介绍的内容得以实现。DPF系统具有两个颗粒物传感器，一个位于过滤器上游而另一个位于过滤器下游。这些传感器被集成在过滤器的前缘和后缘内。由于是对收集在过滤器内的颗粒物进行测量而不是估算，因此将两个颗粒物传感器与DPF集成在一起即可确保再生(reconditioning)之间的正确间隔。上游传感器确定进入过滤器的颗粒物质的量。除了使用第一传感器测量负荷以外，装在过滤器后端面处的第二传感器还能够用于确定DPF的破损。第二传感器测量离开过滤器的颗粒物质。

传感器由贴在DPF的上游和下游表面上的金属网状电极制成。上游电极的电极结构提高了对DPF单元的负荷和DPF单元的再生时间的检测能力。增加的下游电极区域提高了对于可能从故障部件离开DPF的小颗粒物质进行检测的能力。

附图说明

在各附图中相同的附图标记代表相同或功能相似的部件，附图构成了说明书的一部分，其进一步说明了实施例，并结合具体实施方式部分的内容一起用于介绍在此公开的实施例。

图1示出了根据一个优选实施例的DPF系统的示意图；

图2示出了根据一个备选实施例的DPF系统的透视图；和