ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F01N11/00 F01N9/00 G01N15/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к определению количества твердых частиц в выпускной системе автомобиля.

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Фильтры твердых частиц все чаще используются в автомобильных выпускных системах для сокращения концентраций твердых частиц в отработавших газах двигателя. Когда сажа накапливается до значения некоторого порогового уровня на фильтре твердых частиц, могут использовать процесс регенерации фильтра, чтобы сжечь накопленную сажу при контролируемых условиях работы двигателя. Однако через некоторый промежуток времени такие фильтры могут претерпеть необратимые изменения, уменьшающие способность фильтра улавливать частицы, поскольку в фильтрах появляются трещины в результате неконтролируемого изменения температуры во время процесса регенерации фильтра. Потеря способности фильтра улавливать твердые частицы может привести к значительному превышению выбросов твердых частиц по сравнению с регламентированным пределом.

Появление более строгих стандартов на выброс твердых частиц и предложенные правительственными органами требования по бортовой диагностике БД (OBD) для контроля эффективности улавливания фильтра твердых частиц стимулировали большое количество исследований новых техник контроля производительности фильтра твердых частиц. Один из способов содержит определение разности давлений на фильтре твердых частиц. Если разность давлений меньше порогового значения разности давлений, то фильтр твердых частиц может иметь протечку. Однако этот способ нельзя использовать для обнаружения деградации фильтра из-за эффектов взаимодействия при отложении пепла на фильтре. Другие способы определения утечек в фильтре твердых частиц содержат использование сажевого датчика, расположенного ниже по потоку от фильтра твердых частиц, и позволяющего контролировать отложения сажи в выпускном потоке и передавать сигнал, когда отложения сажи превышают пороговое значение количества сажи (например, пороговое значение количества сажи может быть основано на пороговом значении допустимой утечки сажи, на основе выбросов твердых частиц).

Однако авторы настоящего изобретения обнаружили возможные проблемы в таких системах. Например, сажевый датчик может иметь низкую чувствительность к протечкам сажи из-за относительно небольшой части сажи, откладываемой на сажевом датчике. Это может быть обусловлено геометрией выхлопной трубы и/или плохим перемешиванием отработавших газов. Кроме того, крупные частицы, образующиеся при сгорании дизельного топлива, и/или капли воды могут попасть на поверхности сажевого датчика, изменив показания сажевого датчика.

Например, вышеуказанные проблемы могут быть устранены посредством системы для датчика твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке и содержащего внешнюю трубку, коаксиальную внутренней трубке, имеющей вогнутое дно с центральным проемом, а также отверстия на внутренней трубке, обращенные к изогнутому элементу датчика, расположенному в кольцевом пространстве между внешней трубкой и внутренней трубкой. Таким образом, отработавшие газы могут проходить через отверстия к элементу датчика, что позволяет точно определить состояние фильтра твердых частиц выше по потоку от датчика твердых частиц в выпускном патрубке.

В одном примере, отверстия обращены к первой поверхности элемента датчика, содержащего пару встречно-штыревых электродов, расположенных отдельно друг от друга. Может использоваться нагревательный элемент, соединенный со второй поверхностью подложки датчика, обращенной к внутренней стенке внешней трубки. Подложка датчика выполнена с возможностью улавливания сажи, причем сажа может осаждаться между парой встречно-штыревых электродов. По мере накопления сажи, разделенные электроды могут стать соединенными (например, электрически соединенными), что может уменьшить электрическое сопротивление одного из этих двух электродов. В качестве реакции на уменьшение электрического сопротивления могут включить нагревательный элемент, чтобы сжечь накопленную на подложке датчика сажу. Кроме того, фильтр твердых частиц в выпускном патрубке выше по потоку от датчика твердых частиц могут регенерировать в качестве реакции на соединение электродов. Временной интервал между последующими регенерациями подложки датчика могут измерить, и могут определить деградацию фильтра твердых частиц, если временной интервал ниже порогового временного интервала.

Следует подразумевать, что вышеприведенное раскрытие изобретения дано для информирования в упрощенной форме о наборе решений, раскрытых далее в подробном описании. Раскрытие изобретения не предназначено для идентификации главных или существенных отличительных признаков заявленного существа изобретения, объем которого определен единственным образом формулой изобретения, которая следует за осуществлением изобретения. Кроме того, заявленное существо изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема двигателя.

На фиг. 2 показана схема узла датчика твердых частиц ТЧ (РМ).

На фиг. 3А и 3В показаны разрезы компонентов узла датчика ТЧ.

На фиг. 3С и 3D показаны подробные изображения первой поверхности и второй поверхности элемента датчика ТЧ в составе узла датчика ТЧ.

Схемы на фиг. 2-3D показаны в приблизительном масштабе, однако, могут использоваться другие размеры.

На фиг. 4 показан способ определения деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выхлопной трубе.

На фиг. 5 показана рабочая последовательность для контроля временного интервала между регенерациями узла датчика ТЧ.

Осуществление изобретения

Следующее раскрытие относится к измерению количества твердых частиц в потоке отработавших газов из системы двигателя, например, из системы двигателя, показанной на фиг. 1. Датчик ТЧ, расположенный в выпускном патрубке системы двигателя, может содержать первую внешнюю трубку и вторую внутреннюю трубку. Элемент датчика ТЧ может располагаться между второй внутренней трубкой и первой внешней трубкой, как показано на фиг. 2. Отверстия на второй внутренней трубке соответствуют местоположению элемента датчика ТЧ таким образом, что отработавшие газы, прошедшие во вторую внутреннюю трубку через вогнутую часть, вытекают из отверстий непосредственно к элементу датчика ТЧ. Электроды элемента датчика ТЧ обращены к отверстиям и могут соединиться посредством перемычек, поскольку сажа отработавших газов накапливается на подложке элемента датчика ТЧ. Поперечные сечения первой внешней трубки, второй внутренней трубки и элемента датчика ТЧ показаны на фиг. 3А и 3В соответственно. Поверхности подложки датчика элемента датчика ТЧ изображены более подробно на фиг. 3С и 3D. Способ для определения состояния фильтра твердых частиц ФТЧ (PF), расположенного в выпускном патрубке, на основе регенерации элемента датчика ТЧ, показан на фиг. 4. Кроме того, способ содержит определение деградации ФТЧ, расположенного в выпускном патрубке, на основе временного интервала между регенерациями элемента датчика ТЧ. В ФТЧ могут появиться трещины при увеличении количества регенераций ФТЧ. В результате, большее количество твердых частиц может проходить через ФТЧ с трещинами к элементу датчика ТЧ, что приводит к уменьшению временных интервалов между регенерациями элемента датчика ТЧ. Изменения временных интервалов для элемента датчика ТЧ графически показаны на фиг. 5.

На фиг. 1-3D показаны примеры вариантов реализации с относительным расположением различных компонентов. Если показано, что эти компоненты непосредственно соприкасаются друг с другом или непосредственно соединены, то такие элементы могут упоминаться как находящиеся в непосредственном контакте или непосредственно соединенные по меньшей мере в качестве примера. Элементы, раскрытые, как находящиеся непосредственно ниже по потоку или непосредственно выше по потоку относительно друг друга, могут быть здесь определены, как не имеющие промежуточных компонентов между двумя указанными компонентами. Точно так же элементы, показанные близлежащими или смежными, могут быть близлежащими или смежными по меньшей мере в качестве примера. Например, компоненты, расположенные в поверхностном контакте друг с другом, могут упоминаться, как имеющие поверхностный контакт. В другом примере элементы, расположенные отдельно друг от друга, зазором между ними и без каких-либо других компонентов, могут быть упомянуты как таковые, только в качестве примера. В другом примере элементы, показанные расположенными выше/ниже друг друга, на противоположных сторонах относительно друг друга или справа/слева друг от друга, могут быть упомянуты как таковые, относительно друг друга. Кроме того, как показано на иллюстрациях, самый верхний элемент или самая верхняя точка элемента могут упоминаться как «верх» указанного компонента, а самый нижний элемент или самая нижняя точка элемента могут упоминаться как «низ» указанного компонента, по меньшей мере в качестве примера. Используемые здесь термины верх/низ, верхний/нижний, выше/ниже могут указываться относительно вертикальной оси на чертежах и применяться для указания положения элементов относительно друг друга на чертежах. Например, элементы, показанные выше других элементов, расположены выше других элементов по вертикали. В другом примере формы элементов, изображенных на чертежах, могут быть указаны как таковые (например, элементы, являющиеся круглыми, прямыми, плоскими, изогнутыми, скругленными, скошенными, угловыми и т.п.). Кроме того, элементы, показанные в пересечении друг с другом, могут быть указаны как пересекающиеся элементы или пересекающиеся друг с другом, по меньшей мере в одном примере. Кроме того, элемент, показанный внутри другого элемента или показанный за пределами другого элемента, может быть упомянут как таковой, согласно одному примеру.

На фиг. 1 показана схема, изображающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть частью силовой установки автомобиля. Двигателем 10 могут управлять, по меньшей мере, частично, при помощи системы управления, содержащей контроллер 12 и при помощи входных сигналов от водителя 132 автомобиля, поступающих через вводное устройство 130. В этом примере вводное устройство 130 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Камера 30 сгорания (также называемая цилиндром 30) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с расположенным в них поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательные движения поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом (не показанным на схеме) автомобиля через промежуточную систему трансмиссии (не показанную на схеме). Кроме того, стартер (не показанный на схеме) двигателя может быть соединен с коленчатым валом 40 при помощи маховика (не показанного на схеме) для обеспечения возможности запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания имеет возможность получать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной патрубок 42 и может выпускать отработавшие газы через выпускной патрубок 48. Впускной коллектор 44 и выпускной патрубок 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых вариантах реализации камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.

В примере, показанном на фиг. 1, впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 могут управлять посредством кулачкового привода при помощи систем 51 и 53 кулачкового привода соответственно. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать один или несколько систем: переключения профилей кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (VVT) и/или изменения высоты подъема клапанов ВПК (VVL), которые могут управляться контроллером 12, для изменения режима работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определять при помощи датчиков 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных конструкциях впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 могут управлять посредством электропривода клапанов. Например, в качестве альтернативы цилиндр 30 может содержать впускной клапан с возможностью управления посредством электропривода клапанов и выпускной клапан с возможностью управления посредством кулачкового привода с использованием систем ППК и/или ИФКР.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или несколькими топливными инжекторами для обеспечения подачи топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 30 показан с одним топливным инжектором 66. Показано, что топливный инжектор 66 соединен непосредственно с цилиндром 30 для впрыскивания топлива непосредственно в цилиндр пропорционально ширине импульса впрыска ШИВ (FPW), получаемого от контроллера 12 через электронный преобразователь 68. В этом случае топливный инжектор 66 обеспечивает процесс, известный как непосредственный впрыск топлива в цилиндр 30. Следует учитывать, что цилиндр 30 может быть выполнен с возможностью получать топливо от нескольких инжекторов во время цикла сгорания. Например, топливный инжектор могут установить на боковой части камеры сгорания или в верхней части камеры сгорания. Топливо могут подавать к топливному инжектору 66 при помощи топливной системы (не показанной на схеме), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу.

В примере, показанном на фиг. 1, двигатель 10 выполнен как дизельный двигатель, обеспечивающий сжигание смеси воздуха и дизельного топлива посредством воспламенения от сжатия. В других конструкциях двигатель 10 может сжигать различные виды топлива, в том числе: бензин, биодизельное топливо или спиртосодержащую топливную смесь (например, бензин и этанол или бензин и метанол) посредством воспламенения от сжатия и/или воспламенения от искры зажигания. Таким образом, раскрытую здесь конструкцию могут использовать в любом подходящем двигателе, из числа, но без ограничения этим перечнем, дизельных и бензиновых двигателей с воспламенением от сжатия, двигателей с воспламенением от искры зажигания, двигателей с впрыском во впускные каналы и т.д.

Впускной патрубок 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В этом конкретном примере контроллер 12 может изменять положение дроссельной заслонки 64 при помощи сигналов, подаваемых на электрический мотор или привод, входящий в состав дросселя 62, причем такая конфигурация обычно называется электронным управлением дросселем ЭУД (ETC). Таким образом, дросселем 62 могут управлять для изменения количества впускного воздуха, подаваемого к камере 30 сгорания, а также к другим цилиндрам двигателя. Данные о положении дроссельной заслонки 64 могут направить в контроллер 12 при помощи сигнала положения дросселя ПД (TP). Впускной патрубок 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для направления соответствующих сигналов массового расхода воздуха МРВ (MAF) и давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) в контроллер 12.

Кроме того, в раскрытой конструкции система рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного патрубка 48 во впускной коллектор 44 через канал 140 РОГ. Контроллер 12 может изменять количество газов РОГ при помощи клапана 142 РОГ. За счет ввода отработавших газов в двигатель 10 могут снизить доступное для сгорания количество кислорода, что уменьшает температуру пламени сгорающей смеси, уменьшая образование, например, NOx. Как показано, система РОГ дополнительно содержит датчик 144 РОГ, который может быть установлен внутри канала 140 РОГ, обеспечив тем самым определение одного или нескольких из следующих параметров: давление, температура и концентрация отработавших газов. При некоторых условиях систему РОГ могут использовать для регулирования температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания, обеспечивая способ управления синхронизацией зажигания во время некоторых режимов сгорания. Кроме того, при некоторых условиях, часть отработавших газов может задерживаться или улавливаться в камере сгорания при соответствующим управлении выпускным клапаном, например, при помощи механизма управления изменением фаз газораспределения.

Выпускная система 128 содержит датчик 126 отработавших газов, соединенный с выпускным патрубком 48 выше по потоку от системы 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 отработавших газов может представлять собой любой подходящий датчик для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или универсальный датчик кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO), бистабильный датчик кислорода в отработавших газах ДКОГ (EGO), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах НДКОГ (HEGO), датчик NOx, НС или СО.

Показано, что система 70 снижения токсичности отработавших газов установлена в тракте выпускного патрубка 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Система 70 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой систему выборочного каталитического восстановления ВКВ (SCR), трехрежимный катализатор ТРК (TWC), ловушку NOx, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или комбинацию указанных устройств. Например, система 70 снижения токсичности отработавших газов может содержать катализатор 71 ВКВ и фильтр 72 твердых частиц ФТЧ (PF). В некоторых конструкциях ФТЧ 72 может быть размещен ниже по потоку относительно катализатора ВКВ (как показано на фиг. 1), в то время как в других конструкциях ФТЧ 72 может быть размещен выше по потоку относительно катализатора 71 ВКВ (не показано на фиг. 1). Система 70 снижения токсичности отработавших газов может дополнительно содержать датчик 162 отработавших газов. Датчик 162 может представлять собой любой подходящий датчик для определения концентраций составляющих отработавшие газы веществ, такой как датчик NOx, NH3, РОГ или, например, датчик твердых частиц (ТЧ). В некоторых конструкциях датчик 162 может быть размещен ниже по потоку относительно ФТЧ 72 (как показано на фиг. 1), в то время как в других конструкциях датчик 162 может быть размещен выше по потоку относительно ФТЧ 72 (не показано на фиг. 1). Кроме того, следует отметить, что в любом подходящем месте могут быть размещены более одного датчика 162.

Как раскрыто более подробно на фиг. 2, датчик 162 может представлять собой датчик ТЧ, имеющий возможность измерять массу или концентрацию твердых частиц и/или сажи ниже по потоку относительно ФТЧ 72. Например, датчик 162 может представлять собой датчик содержания сажи. Датчик 162 может быть функционально соединен с контроллером 12 и может сообщаться с контроллером 12 для указания концентрации твердых частиц в отработавших газах, выходящих из фильтра 72 ФТЧ и двигающихся через выпускной патрубок 48. Таким образом, датчик 162 может обнаруживать утечки из ФТЧ 72. В настоящем раскрытии термины «твердые частицы» и «сажа» могут взаимно заменять друг друга.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, система 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически возвращаться в исходное состояние за счет работы, по крайней мере, одного цилиндра двигателя в пределах конкретного воздушно-топливного соотношения.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронный носитель данных для выполняемых программ и калибровочных значений, показанный в этом конкретном примере в виде микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может сообщаться и получать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, в том числе, данные измерения входного массового расхода воздуха МРВ (MAF) от датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 112 температуры, присоединенного к охлаждающей рубашке 114; сигнал профиля зажигания СПЗ (PIP) от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положение дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе АДК (MAP) от датчика 122; и значение концентрации компонентов отработавших газов от датчика 126 отработавших газов. Контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя ЧВД (RPM) на основе сигнала СПЗ (PIP).

Как было раскрыто выше, на фиг. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, причем каждый цилиндр может, аналогичным образом, содержать собственный набор впускных и выпускных клапанов, топливный инжектор, свечу зажигания и т.д.

На фиг. 2 показан вид 200 сбоку в аксонометрии датчика 162 отработавших газов. Таким образом, ранее указанные компоненты пронумерованы подобным образом на последующих схемах. Например, датчик 162 отработавших газов может представлять собой датчик твердых частиц ТЧ, как будет раскрыто ниже. Элемент 254 датчика ТЧ и его компоненты показаны более толстыми линиями по сравнению с другими частями датчика 162 ТЧ, показанного на фиг. 2. Толстые линии имеют увеличенную толщину по сравнению с тонкими линиями. Части датчика 162 ТЧ, обозначенные пунктирной линией, расположены за частями датчика 162 ТЧ, показанными сплошной линией.

Показано, что система координат содержит три оси, в частности, ось X параллельна горизонтальному направлению, ось Y параллельна вертикальному направлению и ось Z перпендикулярна осям X и Y. Система 290 координат может использоваться для указания относительного расположения компонентов датчика 162 ТЧ. «Высота» датчика 162 ТЧ и/или его компонентов может использоваться для определения протяженности компонентов вдоль оси Y. Точно так же «длина» компонентов датчика 162 ТЧ может использоваться для указания физической протяженности компонентов вдоль оси X. Физическая протяженность компонентов вдоль оси Z может упоминаться как «ширина».

Элемент 254 датчика ТЧ содержит пару плоских встречно-штыревых электродов 220 формирующих структуры «расчески». Эти электроды обычно выполняют из таких металлов как платина, золото, осмий, родий, иридий, рутений, алюминий, титан, цирконий и т.п., а также из оксидов, цементов, сплавов и соединений, содержащих, по крайней мере, один из вышеупомянутых металлов. Электроды 220 сформированы на подложке 216 датчика, которую обычно изготавливают из материалов с высокими электроизолирующими свойствами. Возможные материалы с высокими электроизолирующими свойствами могут быть оксидами, такими как оксид алюминия, оксид циркония, оксид иттрия, оксид лантана, диоксид кремния, а также их комбинациями, содержащими, по крайней мере, одно из вышеупомянутых веществ, а также какими-либо подобными материалами, обладающими способностью уменьшать электрическую связь и обеспечивающими физическую защиту для пары находящихся в непосредственной близости электродов. Интервал между «зубцами расчески» этих двух электродов может, как правило, находиться в диапазоне от 10 микрометров до 100 микрометров с шириной линии каждого отдельного «зубца», имеющей такую же величину, хотя последнее не является необходимым. Как показано на фиг. 2, встречно-штыревые электроды 220 проходят вдоль и покрывают часть подложки 216.

Положительный электрод пары встречно-штыревых электродов 220 соединен посредством соединительных проводов 224 с положительным контактом источника напряжения 228 электрической цепи 258. Отрицательный электрод пары встречно-штыревых электродов 220 соединен с измерительным устройством 226 посредством соединительного провода 222 и далее соединен с отрицательным контактом источника напряжения 228 электрической цепи 258. Взаимосвязанные провода 222 и 224, источник напряжения 228 и измерительное устройство 226 представляют собой часть электрической цепи 258 и размещены вне выпускного патрубка 48 (например, на расстоянии, менее чем 1 метр). Кроме того, источником напряжения 228 и измерительным устройством электрической цепи 258 может управлять контроллер, такой как контроллер 12, показанный из фиг. 1, таким образом, чтобы твердые частицы, накопленные в датчике ТЧ, могли, например, использоваться для диагностирования утечек в ФТЧ выше по потоку относительно датчика отработавших газов (например, ФТЧ 72, показанного на фиг. 1). Таким образом, измерительное устройство 226 может быть любым устройством, способным к определению сопротивления на электродах, например, может представлять собой вольтметр. Когда ТЧ или частицы сажи оседают между электродами 220, сопротивление между парой электродов может начать уменьшаться, что сопровождается увеличением тока, измеряемого измерительным устройством 226 для фиксированного напряжения (обычно 45 В) от электрического источника 228. Контроллер 12 может определить сопротивление между электродами 220 как функцию электрического тока, измеренного измерительным устройством 226 и вычислить соответствующее количество ТЧ или сажи, накопленной на плоских электродах 220 датчика 162 ТЧ. Посредством контроля количества отложений на датчике ТЧ 162, можно определить накопление сажи в выпускной системе ниже по потоку относительно дизельного сажевого фильтра ДСФ (DPF), и, таким образом, использовать эти данные для диагностики и контроля состояния и функционирования ДСФ.

Элемент 254 датчика ТЧ также содержит нагревательный элемент 218, встроенный в подложку 216 датчика. В альтернативных конструкциях элемент 254 датчика ТЧ может не содержать нагревательный элемент 218. Нагревательный элемент 218 может содержать, но без ограничения этим, датчик температуры и нагреватель. Среди возможных материалов для нагревателя и датчика температуры, образующих нагревательный элемент 218 могут быть: платина, золото, палладий и т.п. Кроме того, это могут быть сплавы, оксиды, а также комбинации, содержащие, по крайней мере, один из вышеупомянутых материалов, с платиной/оксидом алюминия, платиной/палладием, платиной и палладием. Нагревательный элемент 218 могут использовать для восстановления элемента 254 датчика ТЧ. В частности, в тех случаях, когда количество твердых частиц или сажи, осевших на элемент 254 датчика ТЧ больше порогового значения, нагревательный элемент 218 могут включить для сжигания накопившихся частиц сажи на поверхности датчика. Во время восстановления датчика ТЧ контроллер 12 может подавать напряжение к источнику 230 напряжения, что необходимо для работы нагревательного элемента 218. Кроме того, контроллер может замкнуть переключатель 232 на пороговый период времени для подачи напряжения от источника напряжения 230 к нагревательному элементу 218, чтобы увеличить температуру нагревательного элемента 218. После этого, когда электроды датчика достаточно очищены, контроллер может разомкнуть переключатель 232 для прекращения подогрева нагревательного элемента 218. За счет периодического восстановления датчика 162 ТЧ его можно возвратить к состоянию (например, к состоянию полной или частичной очистки), более подходящему для накопления сажи отработавших газов. Кроме того, точная информация, имеющая отношение к уровню сажи в выпускной системе, может быть выведена на основе регенерации датчика, и контроллер может использовать эту информацию для диагностики утечек в фильтре твердых частиц. На чувствительность датчика ТЧ могут повлиять крупные частицы и/или капли воды, оседающие на элементе 254 датчика ТЧ. Первая внешняя трубка 250 и вторая внутренняя трубка 240 могут быть выполнены с возможностью ограничивать или задерживать поток крупных частиц и/или капель воды.

Первая внешняя трубка 250 может представлять собой полую цилиндрическую трубку со стенкой 208 трубки, расположенной выше по потоку (например, стенкой, обращенной в направлении выше по потоку), стенкой 206 трубки, расположенной ниже по потоку (например, стенкой, обращенной в направлении ниже по потоку), передней стенкой и задней стенкой (расположенной напротив передней стенки). Стенка 208 трубки, расположенная выше по потоку, может находиться ближе к ФТЧ, чем какая-либо другая стенка первой внешней трубки 250, при размещении в выпускном патрубке, таком как выпускной патрубок 48, показанный на рис. 1, где ФТЧ размещен выше по потоку от датчика 162 ТЧ. Верхняя поверхность 210 первой внешней трубки 250 может дополнительно содержать крепежную деталь 252, через которую элемент 254 датчика ТЧ и его соответствующие электрические соединения могут быть вставлены в датчик 162 ТЧ, и затем загерметизированы, чтобы защитить элемент 254 датчика ТЧ, размещенный внутри датчика 162 ТЧ. Первая внешняя трубка 250 может быть установлена на выхлопную трубу 202 выпускного патрубка 48 посредством одного или нескольких выступов датчика или других подходящих элементов крепления таким образом, чтобы центральная ось 295 первой внешней трубки 250 была перпендикулярна выпускному патрубку 48 и направлению движения потока отработавших газов через выпускной патрубок (показанному стрелкой 298). Глубина прохождения первой внешней трубки 250 в выпускной патрубок может зависеть от диаметра выхлопной трубы 202. В некоторых примерах первая внешняя трубка 250 может проходить приблизительно на одну треть или на две трети диаметра выхлопной трубы 202. Дно 212 первой внешней трубки 250 параллельно горизонтальному направлению относительно направления силы тяжести, показанного стрелкой 299. Дно 212 первой внешней трубки 250 закрыто (например, загерметизировано) таким образом, чтобы отработавшие газы не могли проходить непосредственно из выпускного патрубка 48 в первую внешнюю трубку 250. Первая внешняя трубка 250 содержит первое выпускное отверстие 280 на передней стенке и второе выпускное отверстие 282 на задней стенке. Эти выпускные отверстия расположены непосредственно напротив друг друга вдоль общей оси и обращены в направлении, перпендикуляром направлению стрелки 298. Также, передняя стенка и задняя стенка первой внешней трубки 250 могут быть поверхностями пустотелой первой внешней трубки 250, отличающимися от стенки 208, расположенной выше по потоку, и стенки 206, расположенной ниже по потоку, за счет расположенных на передней стенке и задней стенке выпускных отверстий. Хотя выпускные отверстия 280 и 282 показаны как эллиптические отверстия, могут также использоваться другие формы и размеры выпускных отверстий 280 и 282 без отступления от объема настоящего изобретения. Кроме того, в некоторых примерах, выпускные отверстия 280 и 282 могут быть не сопряженными и неодинаковыми по форме, но в других примерах они могут быть идентичными.

Кроме того, датчик 162 ТЧ содержит вторую внутреннюю трубку 240, концентрическую с первой внешней трубкой 250 относительно центральной оси 295. Вторая внутренняя трубка 240 частично вложена в первую внешнюю трубку 250, где диаметр второй внутренней трубки 240 меньше диаметра первой внешней трубки 250. Поэтому может быть сформировано кольцевое пространство 270 между первой внешней трубкой 250 и второй внутренней трубкой 240. В частности, кольцевое пространство 270 может быть сформировано между внешней поверхностью второй внутренней трубки 240 и внутренней поверхностью первой внешней трубки 250. В других вариантах реализации центральная ось первой внешней трубки 250 может не совпадать с центральной осью второй внутренней трубки 240, но может быть параллельна этой оси. Однако и в этом случае может существовать кольцевое пространство 270 между первой внешней трубкой и второй внутренней трубкой.

Вторая внутренняя трубка 240 содержит поверхности, аналогичные поверхностям первой внешней трубки 250. В частности, вторая внутренняя трубка 240 содержит поверхность 242, расположенную выше по потоку, поверхность 244, расположенную ниже по потоку, переднюю поверхность и заднюю поверхность, которые обращены в тех же направлениях, как и стенка 208, расположенная выше по потоку, стенка 206, расположенная ниже по потоку, передняя стенка и задняя стенка первой внешней трубки 250 соответственно. Верхняя поверхность 246 второй внутренней трубки 240 расположена в одной плоскости с верхней поверхностью 210 первой внешней трубки 250, где эти верхние поверхности составляют крепежную деталь 252. Кроме того, верхняя поверхность 246 второй внутренней трубки 240 физически соединена с верхней поверхностью 210 первой внешней трубки 250 посредством сварки, сплавления, склеивания или посредством других подходящих соединительных элементов. Верхняя поверхность 210 и верхняя поверхность 246 соединены к выхлопной трубой 202 с образованием герметичного соединения, поэтому отработавшие газы в датчике 162 ТЧ не могут выходить непосредственно из первой внешней трубки 250 или второй внутренней трубки 240 через выхлопную трубу 202, к двигателю и/или в окружающую атмосферу. Вторая внутренняя трубка 240 дополнительно содержит набор отверстий 268, направленных к встречно-штыревым электродам 220, соединенным с подложкой 216 датчика. Отверстия 268 могут быть, по существу, идентичны друг другу и расположены равноудалено друг от друга. Например, может существовать 40 отверстий 268, разделенных на восемь рядов и пять колонок. В альтернативных примерах отверстия 268 могут быть расположены иначе и разделены другими расстояниями, но они также должны быть направлены к подложке 216 датчика. Таким образом, подложка 216 датчика может быть расположена в кольцевом пространстве 270 между первой внешней трубкой 250 и второй внутренней трубкой 240. В качестве примера подложка 216 датчика изогнута, где изгиб подложки 216 датчика подобен изгибу первой внешней трубки 250 и второй внутренней трубки 240. В других примерах изгиб подложки 216 датчика может быть более сильным, чем изгиб первой внешней трубки 250 и/или второй внутренней трубки 240. В качестве альтернативы, подложка 216 датчика может быть плоской (например, не изогнутой), без отступления от объема настоящего изобретения.

Подложка 216 датчика пересекает часть окружности второй внутренней трубки 240. Длина дуги подложки 216 датчика может быть меньше половины окружности второй внутренней трубки 240. Например, длина дуги подложки 216 датчика составлять 50-80% половины окружности второй внутренней трубки 240. Отработавшие газы могут непосредственно проходить к подложке датчика 216 через отверстия 268. Также, отверстия 268 могут располагаться вокруг части окружности второй внутренней трубки 240 по длине дуги, меньшей или равной длине дуги подложки 216 датчика.

Нижняя часть 260 второй внутренней трубки 240 проходит ниже и за пределами первой внешней трубки 250 в выпускной патрубок 48. Например, нижняя часть 260 второй внутренней трубки 240 может быть определена как часть второй внутренней трубки 240, расположенная ниже герметизированного соединения между дном 212 первой внешней трубки 250 и внешними поверхностями второй внутренней трубки 240. Таким образом, нижняя часть 260 второй внутренней трубки 240 может быть единственной частью второй внутренней трубки 240, непосредственно находящейся в потоке отработавших газов в выпускном патрубке 48. Нижняя часть 260 содержит вогнутую часть 262, заходящую внутрь второй внутренней трубки 240. Часть 262 имеет колоколообразную форму, уменьшаясь в диаметре от основания до проема и/или входа 264, выполненного с возможностью пропуска отработавших газов во вторую внутреннюю трубку 240. Следует учитывать, что указанная вогнутая часть может иметь другую форму, подходящую для пропуска отработавших газов во вторую внутреннюю трубку 240 и одновременного препятствования прохождению потока крупных частиц и/или капель воды во вторую внутреннюю трубку. В частности, указанная вогнутая часть может быть сферической, пирамидальной, выпуклой или может иметь другую форму, без отступления от объема настоящего изобретения. Например, проем 264 может быть расположен в плоскости дна 212 первой внешней трубки 250. В дополнительных вариантах реализации проем 264 может располагаться вертикально выше или ниже, чем дно 212 первой внешней трубки 250.

Вогнутая часть 262 может препятствовать движению потока крупных частиц и/или капель воды во вторую внутреннюю трубку 240 за счет его формы (например, вогнутости и/или искривления). Импульс крупных частиц и/или капель воды больше импульса мелких частиц. Таким образом, крупные частицы и/или капли воды могут проходить мимо части 262, не затекая в проем 264, за счет того, что крупные частицы и/или капли воды имеют импульс, уменьшающий вероятность изменения направления движения. В результате, меньшие по размеру частицы могут проходить в полое пространство второй внутренней трубки 240 и отклоняться от направления, обозначенного стрелкой 298, в то время как крупные частицы и/или капли воды, по существу, не могут попасть в полое пространство, но могут двигаться, по существу, параллельно направлению, указанному стрелкой 298.

Отработавшие газы могут проходить внутрь второй внутренней трубки 240 через проем 264 на вогнутой части 262. Отработавшие газы могут проходить к крепежной детали 252 до вытекания из отверстий 268 непосредственно к элементу 254 датчика ТЧ в кольцевом пространстве 270. Отработавшие газы могут осаждать часть своих твердых частиц на подложку датчика 216 до прохождения к дну 212 первой внешней трубки 250. Затем отработавшие газы имеют возможность проходить или через первое выпускное отверстие 280, или через второе выпускное отверстие 282 и проходить в выпускной патрубок 48. Движение потока отработавших газов внутрь датчика 162 ТЧ раскрыто более подробно ниже.

Таким образом, датчик ТЧ может содержать первую внешнюю трубку, частично охватывающую вторую внутреннюю трубку. Обе трубки концентрические и имеют разные размеры, поэтому искривленная подложка датчика может быть расположена в кольцевом пространстве 270, сформированным между этими двумя трубками. Подложка датчика содержит пару отделенных друг от друга электродов на первой поверхности, где сопротивление электродов неодинаково (например, сопротивление первого электрода больше сопротивления второго электрода). Подложка датчика может быть выполнена с возможностью улавливания ТЧ, содержащихся в отработавших газах, прошедших через проем второй внутренней трубки, расположенный на вогнутой части второй внутренней трубки. Отработавшие газы во второй внутренней трубке имеют возможность проходить через набор отверстий, обращенных к первой поверхности подложки датчика, внутрь кольцевого пространства 270. Отработавшие газы имеют возможность осаждать ТЧ на подложку до выхода через выпускное отверстие первой внешней трубки. Поскольку ТЧ могут накапливаться на подложке датчика, электроды могут соединиться, что приведет к уменьшению электрического сопротивления электрода с более высоким электрическим сопротивлением до электрического сопротивления, по существу, равного более низкому электрическому сопротивлению другого электрода. Нагревательный элемент, соединенный со второй поверхностью подложки датчика, могут включить, чтобы сжечь накопленные ТЧ в качестве реакции на измеренный увеличенный ток, который является следствием уменьшенного электрического сопротивления. Кроме того, могут изменить один или несколько параметров работы цилиндров, чтобы способствовать регенерации фильтра твердых частиц в выпускном патрубке выше по потоку от датчика ТЧ, в качестве реакции на соединение электродов. Таким образом могут начать регенерацию датчика ТЧ и фильтра твердых частиц.

На фиг. 3А показан вид 300 в аксонометрии наружной стороны датчика 162 ТЧ. На фиг. 3В показан вид 325 сверху датчика 162 ТЧ. Части датчика 162 ТЧ на виде 300 в аксонометрии наружной стороны показаны прозрачными, что позволяет видеть внутреннее пространство датчика 162 ТЧ, в том числе, элемент 254 датчика ТЧ и вторую внутреннюю трубку 240. Фиг. ЗС и 3D подробно изображают конструкцию элемента 254 датчика ТЧ.

На фиг. 3А показан вид 300 наружной стороны с примером потока отработавших газов, проходящих через датчик 162 ТЧ. Отработавшие газы из двигателя (например, из двигателя 10, показанного на фиг. 1) удаляются в выпускной патрубок (например, в выпускной патрубок 48, показанный на фиг. 1), с которым соединен датчик 162 ТЧ.

Отработавшие газы в выпускном патрубке обозначены стрелками со сплошными линиями. Отработавшие газы во второй внутренней трубке 240 обозначены стрелками с пунктирными линиями, а отработавшие газы в кольцевом пространстве 270 между первой внешней трубкой 250 и второй внутренней трубкой 240 обозначены стрелками со штриховыми линиями. Штриховые линии содержат штрихи большей длины, чем пунктирные линии.

Поступающий поток 302 отработавших газов (также названный поступающими отработавшими газами) относится к отработавшим газам выше по потоку относительно датчика 162 ТЧ, что позволяет отработавшим газам проходить в отверстие 264 датчика ТЧ. Также, например, поток 302 отработавших газов может представлять собой отработавшие газы, выходящие из ФТЧ (например, из ФТЧ 72, показанного на фиг. 1). Кроме того, частицы, попавшие в датчик 162 ТЧ, возможно, прошли через ФТЧ. Поступающий поток 302 отработавших газов может проходить через выпускной патрубок без контактирования с датчиком 162 ТЧ или попадания внутрь него. Движение части поступающего потока 302 отработавших газов блокируется расположенной выше по потоку стенкой 208 первой внешней трубки 250 и/или расположенной выше по потоку поверхностью 242 вдоль нижней части 260 второй внутренней трубки 240, и только остальная часть поступающего потока 302 отработавших газов показана в качестве потока 304 отработавших газов, проходящего в отверстие 264. Также, остальная часть отработавших газов имеет возможность проходить ниже по потоку отдатчика 162 ТЧ, как показано стрелкой 314 (здесь эта часть названа поток 314 отработавших газов ниже по потоку).

Поскольку поток 304 отработавших газов может отклоняться от направления движения поступающего потока 302 отработавших газов, крупные частицы и/или капли воды (как показано кружками 320) могут продолжить двигаться мимо датчика 162 ТЧ в горизонтальном направлении, вместе с поступающим потоком 302 отработавших газов. Таким образом, больший импульс крупных частиц и/или капель воды может препятствовать отклонению и/или изменению направления движения крупных частиц и/или капель воды и проникновению в проем 264 вогнутой части 262.

Поток 304 отработавших газов имеет возможность проходить через вогнутую часть 262, прежде чем пройти через проем 264 и во внутреннее пространство первой внутренней трубки 240. Поток 304 отработавших газов имеет возможность проходить вверх, во вторую внутреннюю трубку 240, в направлении, противоположном направлению силы 299 тяжести, прежде чем пройти через отверстия 268 на передней поверхности второй внутренней трубки 240. Например, отверстия 268 могут быть единственными проемами, образующими связь по текучей среде внутреннего пространства второй внутренней трубки 240 с кольцевым пространством 270. Таким образом, поток 304 отработавших газов во второй внутренней трубке 240 не может смешиваться с отработавшими газами в кольцевом пространстве 270 без прохождения через отверстия 268.

На фиг. 3В показана подробная схема прохождения отработавших газов, имеющих возможность вытекать из второй внутренней трубки 240 через отверстия 268, и двигаться в кольцевое пространство 270 между первой внешней трубкой 250 и второй внутренней трубкой 240. Поток 304 отработавших газов может выходить из второй внутренней трубки 240 через отверстия 268 по радиально расходящимся направлениям наружу, к электродам 220 подложки 216 датчика. Поток 304 отработавших газов может сталкиваться с подложкой 216 датчика, при этом частицы, находящиеся вблизи подложки 216 датчика, имеют возможность оседать на первую поверхность 360 подложки 216 датчика, содержащую электроды 220. Как показано, первая поверхность 360 подложки 216 датчика обращена к внешней поверхности второй внутренней трубки 240, а вторая поверхность 362 обращена к внутренней поверхности первой внешней трубки 250. Частицы могут накапливаться на отдельных частях электродов 220 или между ними. Электроды могут оказаться электрически соединенными в результате того, что на противоположно заряженных электродах могут образовываться перемычки из осевшей сажи. После столкновения с подложкой 216 датчика, поток 304 отработавших газов может проходить в круговом направлении в кольцевом пространстве 270. Отработавшие газы в кольцевом пространстве 270 могут контактировать с нагревательным элементом 218 на второй поверхности 362. Однако, в некоторых примерах, отработавшие газы, проходящие в кольцевое пространство 270 из второй внутренней трубки 240, не могут проходить непосредственно к нагревательному элементу без прохождения вокруг подложки 216 датчика.

В частности, как показано на рис. 3С, первая поверхность 360 элемента 254 датчика ТЧ включает пару встречно-штыревых электродов 222 и 224. Электроды 222 и 224 закреплены на подложке 216 датчика, выполненной с возможностью захвата сажи отработавших газов, вытекающих из отверстий 268 второй внутренней трубки 240.

Пара электродов 222 и 224 пересекает часть криволинейной поверхности подложки 216 датчика таким образом, что электроды 222 и 224 расположены непосредственно напротив отверстий 268. Сажа (например, твердые частицы) может накапливаться между парой встречно-штыревых электродов 222 и 224, где сажа может электрически соединять (образуя, например, перемычки) электроды 222 и 224 после достижения порогового накопления сажи. На фиг. 3D показана вторая поверхность 362 элемента 254 датчика ТЧ, имеющего нагревательный элемент 218, физически соединенный с подложкой 216 датчика. Вторая поверхность 262 расположена напротив первой поверхности 260 таким образом, что нагревательный элемент 218 обращен в противоположном направлении к поверхности пары электродов 222 и 224. В частности, первая поверхность 260 обращена к отверстиям 268 на внешней поверхности второй внутренней трубки 240, в то время как вторая поверхность 262 обращена к внутренней поверхности первой внешней трубки 250.

На фиг. 3А показано, что поток 304 отработавших газов может проходить вниз в кольцевом пространстве 270. В частности, направление потока 304 отработавших газов в кольцевом пространстве 270 по существу, противоположно направлению потока 304 отработавших газов во второй внутренней трубке 240, несмотря на то, что оба направления параллельны центральной оси 295 датчика 162 ТЧ. Поток 304 отработавших газов в кольцевом пространстве 270 может смешиваться с отработавшими газами в выпускном патрубке 48 после прохождения через первое выпускное отверстие 280 или через второе выпускное отверстие (например, через второе выпускное отверстие 282). Отработавшие газы, вытекающие из первого выпускного отверстия 280 или второго выпускного отверстия, могут первоначально двигаться в перпендикулярном направлении к направлению движения поступающего потока 302 отработавших газов до того, как смогут совершить поворот и продолжать течь параллельно поступающему потоку 302 отработавших газов, как показано стрелкой 306.

Таким образом, на фиг. 3А и 3В показано, что датчик ТЧ выполнен с возможностью получать часть отработавших газов через внутреннюю трубку, частично размещенную внутри внешней трубки. Отработавшие газы могут проходить через вогнутую часть внутренней трубки, выполненную с возможностью ограничения или препятствования прохождению крупных частиц и/или капель воды в датчик ТЧ. В результате, мелкие частицы могут проходить вверх, во внутреннюю трубку, а затем через набор отверстий, и попадать на подложку датчика, где не могут оседать крупные частицы и/или капли воды. Это позволяет улучшить диагностические измерения для ФТЧ, расположенного выше по потоку относительно датчика ТЧ, вследствие более однородного осаждения частиц на подложку датчика. Электроды присоединены к первой поверхности подложки датчика непосредственно напротив отверстий в кольцевом пространстве. Также, отработавшие газы, имеющие возможность проходить через отверстия, могут проходить непосредственно к первой поверхности подложки датчика прежде, чем столкнуться с подложкой датчика и пройти через остальное кольцевое пространство. Затем отработавшие газы могут проходить вниз через кольцевое пространство к выпускным отверстиям, расположенным на внешней трубке. Таким образом, отработавшие газы вытекают из кольцевого пространства через выпускные отверстия и проходят в выпускной патрубок, где отработавшие газы из датчика ТЧ могут смешиваться с отработавшими газами, находящимися в выпускном патрубке.

На фиг. 4 показан способ 400 для определения деградации фильтра твердых частиц в выпускном патрубке, посредством сравнения временного интервала регенерации датчика ТЧ с пороговым временным интервалом. Инструкции для реализации способа 400 могут быть выполнены контроллером (например, контроллером 12, показанным на фиг. 1) на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера и совместно с сигналами, полученными от различных датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше с использованием фиг. 1, 2, 3А и 3В. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя для регулирования работы двигателя согласно раскрытым ниже способам.

На шаге 402 способ 400 содержит определение и/или оценку и/или измерение текущих параметров работы двигателя. Текущие рабочие параметры двигателя могут содержать, но без ограничения этим, температуру двигателя, скорость автомобиля, нагрузку двигателя, разрежение в коллекторе, расход в системе РОГ, положение дросселя и воздушно-топливное отношение.

На шаге 404 способ 400 содержит измерение электрического сопротивления одной или нескольких пар электродов, присоединенных к элементу датчика. Как раскрыто выше, один из электродов может иметь более высокое сопротивление, чем другой электрод. Сопротивление электрода с более высоким сопротивлением может быть уменьшено в результате электрического соединения электродов сажей. В некоторых примерах сопротивления этих двух электродов могут быть, по существу, равны в результате соединения электродов.

На шаге 406 способ 400 позволяет определить, соединены ли электроды. Это могут определить по уменьшенному электрическому сопротивлению, что сопровождается увеличением тока, измеренного измерительным устройством для источника постоянного напряжения (например, посредством измерительного устройства 226 и источника 228 постоянного напряжения, показанных на фиг. 2). Если электрическое сопротивление не уменьшилось, то способ 400 переходит к шагу 408, чтобы поддерживать текущие параметры работы двигателя, и не регенерирует элемент датчика. Способ 400 также поддерживает разомкнутое состояние выключателя схемы, электрически соединенной с нагревательным элементом. Например, контроллер 12 может направить сигнал для поддержания выключателя 232 источника 230 напряжения, как показано на фиг. 2, в разомкнутом состоянии таким образом, что регенерация подложки 216 датчика не выполняется (например, нагревательный элемент 218, показанный на фиг. 2, не включают).

Если электроды соединены, то способ 400 переходит к шагу 410, для включения нагревательного элемента посредством замыкания источника напряжения, что позволяет регенерировать элемент датчика. Например, контроллер 12 может направить сигнал для перевода выключателя 232 в схеме 230 источника напряжения в замкнутое положение, чтобы нагревательный элемент 218 мог нагревать элемент датчика. Как раскрыто выше, за счет нагрева элемента датчика, температура элемента датчика может быть достаточно высокой, чтобы сжечь часть сажи или всю сажу, накопленную на подложке элемента датчика. Это может устранить соединение пары электродов.

Например, выключатель оставляют в замкнутом положении до тех пор, пока регенерация не будет завершена. Завершение регенерации может содержать, сжигание, по существу, всей сажи, накопленной на подложке элемента датчика. Частичная регенерация может содержать сжигание части сажи, накопленной на элементе датчика. Полная регенерация может происходить дольше, чем частичная регенерация. На шаге 412 способ 400 содержит завершение регенерации. Регенерация может быть закончена в качестве реакции на разъединение электродов, что можно определить, когда электрические сопротивления электродов снова становятся неравными, о чем может свидетельствовать уменьшение тока, измеренного измерительным устройством для источника постоянного напряжения. В некоторых вариантах реализации, дополнительно или в качестве альтернативы, регенерацию могут закончить после некоторого периода времени (например, 20 секунд). Период времени могут выбрать на основе среднего значения времени регенерации, используемого для возвращения подложки датчика к состоянию относительно низкого количества накопленной сажи (например, электроды не соединены, а количество накопленной сажи, по существу, равно нулю).

В некоторых примерах прекращение соединения электродов может указать на частичную регенерацию элемента датчика, когда сожжена часть ТЧ, накопленных на подложке датчика. Таким образом, регенерацию могут закончить после накопления количества сажи на датчике ТЧ, достигающего порогового значения накопления сажи для регенерации, где пороговое накопление сажи для регенерации выбирают на основе относительного низкого накопления сажи на подложке датчика (например, по существу, равным нулю, как раскрыто выше). Это может быть определено как «полная регенерация». В некоторых примерах способ может использовать и частичные, и полные регенерации, на основе соответствия условий регенерации датчика ФТЧ и/или условий работы двигателя. В некоторых вариантах реализации элемент датчика могут полностью регенерировать после события выключения зажигания, когда двигатель выключен. Также, контроллер может оставаться включенным на время регенерации, прежде чем выключиться после завершения регенерации.

Дополнительно или в качестве альтернативы способ 400 может затем начать регенерацию фильтра твердых частиц в главном выпускном патрубке (например, фильтра 72 твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке 48), когда электроды соединены. Таким образом, фильтр твердых частиц и элемент датчика могут быть регенерированы одновременно. Регенерация фильтра твердых частиц может содержать регулирование комбинации одного или нескольких параметров работы двигателя, в том числе, задержку впрыска топлива, увеличения давления топлива для впрыска, запаздывания зажигания, увеличения воздушно-топливного отношения и т.д. В некоторых примерах, за счет такого регулирования работы двигателя, элемент датчика могут регенерировать, не включая нагревательный элемент. Режим работы двигателя могут возвратить к номинальному режиму работы двигателя (например, к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, требуемой синхронизации в системе впрыска топлива, требуемому давлению в системе впрыска топлива, оптимальному моменту зажигания и т.д.) в качестве реакции на нажатие педали акселератора. Поэтому регенерацию фильтра твердых частиц и регенерацию элемента датчика могут начать и закончить одновременно. В других примерах регенерацию фильтра твердых частиц могут выполнить с использованием нагревательного элемента, соединенного с фильтром твердых частиц. Например, регенерацию фильтра твердых частиц могут закончить в качестве реакции на окончание регенерации элемента датчика. В другом примере регенерацию фильтра твердых частиц могут закончить в качестве реакции на разность давлений, определенных непосредственно выше по потоку от фильтра твердых частиц и непосредственно ниже по потоку от фильтра твердых частиц, если разность давлений меньше пороговой разности давлений. Таким образом, противодавление выше по потоку от фильтра твердых частиц уменьшают в достаточной степени, чтобы отработавшие газы могли проходить через фильтр с требуемым расходом. Регенерацию элемента датчика могут также закончить в качестве реакции на разность давлений выше по потоку и ниже по потоку от ФТЧ, если разность давлений меньше пороговой разности давлений. В некоторых примерах элемент датчика и фильтр твердых частиц могут регенерировать независимо друг от друга.

На шаге 414 способ 400 содержит определение временного интервала между последней регенерацией и текущей регенерацией элемента датчика. Последняя регенерация определена как событие регенерации, произошедшее непосредственно перед текущим событием регенерации. Временной интервал могут вычислить на основе продолжительности времени между началом последней регенерации и началом текущей регенерации (например, 120 минут). Временной интервал может быть меньше предыдущего временного интервала, поскольку фильтр твердых частиц в главном выпускном патрубке может ухудшать свое состояние и может улавливать меньше сажи. Например, в фильтре твердых частиц могут появиться утечки вследствие высоких температур регенерации, дорожных условий и т.д., и в результате к датчику ТЧ сможет попадать большее количество сажи, что будет приводить к более частым регенерациям элемента датчика.

На шаге 416 способ 400 определяет, меньше ли измеренный временной интервал, чем пороговый временной интервал. Пороговый временной интервал могут выбрать на основе порогового значения уставки (например, 200 минут), продолжительности последнего измеренного временного интервала или процентного значения последнего измеренного временного интервала (например, 50% последнего временного интервала). Кроме того, пороговый временной интервал могут выбрать на основе порогового значения, указывающего, что временной интервал уменьшается, и элемент датчика требуется восстанавливать все более часто. Дополнительно или в качестве альтернативы пороговый временной интервал могут выбрать на основе параметров работы двигателя. Например, пороговый временной интервал могут уменьшить, когда увеличивается нагрузка двигателя. Другие примеры могут содержать случаи, когда пороговый временной интервал увеличивают, если ФТЧ и/или подложка датчика регенерированы пассивным образом, за счет параметров работы двигателя.

Если временной интервал не меньше, чем пороговый временной интервал, то способ 400 переходит к шагу 408, чтобы поддерживать текущие параметры работы двигателя, и не сигнализирует о деградации фильтра твердых частиц.

Если временной интервал меньше порогового временного интервала, то способ 400 переходит к шагу 418, чтобы сигнализировать (например, установить флаг) о деградации фильтра твердых частиц в главном выпускном патрубке, выше по потоку от датчика ТЧ. Указание на деградацию фильтра твердых частиц может содержать регулирование работы двигателя и включение индикаторной лампы на шаге 420 (например, чтобы сообщить водителю, что фильтр твердых частиц неисправен и должен быть заменен).

Например, контроллер (например, контроллер 12) может посылать сигналы на различные приводы двигателя (например, на дроссель 62 двигателя 10), чтобы ограничить выработку крутящего момента двигателя, и, тем самым, уменьшить количество производимых отработавших газов, чтобы соответствовать стандартам на выброс вредных веществ. В другом примере, дополнительно или в качестве альтернативы, способ 400 может задать опережение момента зажигания и/или момента впрыска топлива, увеличить воздушно-топливное отношение и/или увеличить расход в системе РОГ. Увеличение потока РОГ к одному или нескольким цилиндрам двигателя позволяет уменьшить температуру (температуры) сгорания топливной смеси, и объем топлива для впрыска может быть уменьшен. В результате, можно уменьшить количество сажи, поступающей из одного или нескольких цилиндров двигателя.

Таким образом, способ, показанный фиг. 4, представляет собой способ, содержащий, во время первого условия, когда выполнены условия регенерации элемента датчика, и в качестве реакции на то, что временной интервал выше порогового временного интервала, регенерацию фильтра твердых частиц в выхлопной трубе двигателя посредством комбинации запаздывания момента зажигания и/или уменьшения воздушно-топливного отношения, при регенерации элемента датчика посредством нагревательного элемента. Во время второго условия и в качестве реакции на то, что временной интервал ниже порогового временного интервала, информируют водителя о деградации фильтра твердых частиц и регулируют привод двигателя с целью сократить выработку крутящего момента.

На фиг. 5 показана рабочая последовательность 500, иллюстрирующая пример результатов для двигателя, содержащего датчик ТЧ ниже по потоку от ФТЧ (например, датчик 162 ТЧ ниже по потоку от ФТЧ 72, как показано в варианте реализации на фиг. 1). Первый график 502 из последовательности 500 показывает периоды регенерации элемента датчика ТЧ (например, периоды, когда включен нагреватель). Второй график 504 показывает состояние деградации ФТЧ в выпускном патрубке выше по потоку от датчика ТЧ. Третий график 506 показывает степень накопления сажи на элементе датчика ТЧ. Штриховая линия 508 изображает пороговое значение отложений ТЧ, а штриховая линия 510 изображает пороговое значение регенерации отложений ТЧ (сажи). Двуглавые стрелки I1, I2 и I3 обозначают измеренные временные интервалы между последней регенерацией и текущей регенерацией элемента датчика. Горизонтальные оси каждого графика представляют время, причем время увеличивается от левой стороны графика к правой стороне графика.

Графики на фиг. 5 имеют иллюстративный характер, и временные интервалы между регенерациями элемента датчика ТЧ могут быть больше или меньше, чем изображенные временные интервалы. Дополнительно или в качестве альтернативы, деградация фильтра твердых частиц в главном выпускном патрубке может произойти при достижении порогового значения пробега (например, 25000 миль).

До момента времени t1 элемент датчика ТЧ относительно чист, поскольку отложения на элементе датчика ТЧ меньше порогового значения отложений ТЧ (график 506 и линия 508 соответственно). Количество отложений на элементе датчика ТЧ увеличивается со значения, по существу, равного пороговому значению регенерации отложений ТЧ (линия 510), указывая, что элемент датчика ТЧ недавно был регенерирован. Так как количество отложений на элементе датчика ТЧ меньше порогового значения отложений ТЧ (линия 508), регенерацию (линия 502) не выполняют. Кроме того, еще не выполнено достаточное количество регенераций, чтобы можно было сравнить временные интервалы между двумя регенерациями относительно порогового временного интервала. Кроме того, деградации ФТЧ нет, как показано линией 504.

В момент времени t1 количество отложений на элементе датчика ТЧ достигает порогового значения отложений ТЧ. Таким образом, электроды элемента датчика ТЧ могут быть соединены вследствие накопления сажи на первой поверхности элемента датчика ТЧ. Также, начинают регенерацию элемента датчика ТЧ, посредством включения нагревательного элемента, соединенного со второй поверхностью элемента датчика ТЧ. Нагревательный элемент может нагреть подложку датчика элемента датчика ТЧ, что позволяет сжечь часть твердых частиц, накопленных на поверхностях элемента датчика ТЧ. Также, могут включить регенерацию ФТЧ в выпускном патрубке выше по потоку от датчика ТЧ. Деградация ФТЧ не обнаружена.

После момента времени t1 и до момента времени t2 количество отложений на элементе датчика ТЧ уменьшается ниже порогового значения отложений ТЧ, до порогового значения регенерации отложений ТЧ. Регенерацию продолжают (например, нагревательный элемент все еще находится во включенном состоянии). В некоторых примерах регенерацию могут закончить после того, как количество отложений на элементе датчика ТЧ уменьшится ниже порогового значения отложений ТЧ. Также, регенерация может представлять собой частичную регенерацию. Кроме того, пороговый временной интервал, измеренный между регенерациями элемента датчика ТЧ, могут изменить после частичной регенерации. В частности, пороговый временной интервал уменьшают после частичной регенерации элемента датчика ТЧ. Таким образом, пороговый временной интервал после полной регенерации (например, регенерации, законченной после того, как количество отложений сажи на элементе датчика ТЧ уменьшилось ниже порогового значения регенерации отложений ТЧ), может быть равен большему количеству времени по сравнению с пороговым временным интервалом после частичной регенерации. Деградация ФТЧ не обнаружена.

В момент времени t2 элемент датчика ТЧ относительно чистый, поскольку количество отложений на элементе датчика ТЧ равно пороговому значению регенерации отложений ТЧ. Таким образом, регенерацию заканчивают (например, выключают нагревательный элемент). Также, пороговое значение регенерации отложений ТЧ может соответствовать количеству отложений ТЧ после полной регенерации элемента датчика ТЧ. Деградация ФТЧ не обнаружена. Между моментами времени t2 и t3 количество отложений на элементе датчика ТЧ увеличивается от порогового значения регенерации отложений ТЧ до порогового значения отложений ТЧ. Деградации ФТЧ нет.

В момент времени t3 количество отложений на элементе датчика ТЧ превышает пороговое значение отложений ТЧ и, в результате, начинают регенерацию. Во время регенерации металлического фильтра измеряют временной интервал между началом текущей регенерации и началом последней регенерации, как показано стрелкой I1. I1 обозначает временной интервал между моментами времени t1 и t3. Если этот временной интервал меньше порогового временного интервала, то могут сделать вывод о деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке, как раскрыто выше. В этом примере I1 больше порогового временного интервала (например, две трети от предыдущей регенерации) и поэтому деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке, нет. Временной интервал в этом примере графика изображен как пороговое количество времени. Как раскрыто выше, временной интервал могут изменить на основе условий работы двигателя или могут выбрать на основе предыдущих временных интервалов между последующими регенерациями.

Между моментами времени t3 и t4 продолжают регенерацию элемента датчика ТЧ. В результате количество отложений на элементе датчика ТЧ уменьшается ниже порогового значения отложений ТЧ, до порогового значения регенерации отложений ТЧ. Деградации ФТЧ нет. В момент времени t4 элемент датчика ТЧ полностью регенерирован, как обозначено количеством отложений на элементе датчика ТЧ, равным, по существу, пороговому значению регенерации отложений ТЧ. Регенерация закончена. Деградации ФТЧ нет.

После момента времени t4 и до момента времени t5 количество отложений на элементе датчика ТЧ начинает увеличиваться от порогового значения регенерации отложений ТЧ до порогового значения отложений ТЧ, после завершения регенерации датчика ТЧ. Регенерация все еще отключена, и деградации ФТЧ нет.

В момент времени t5 количество отложений на элементе датчика ТЧ превышает пороговое значение отложений ТЧ. В результате, начинают регенерацию элемента датчика ТЧ. Интервал I2 измеряют подобно интервалу I1 и, кроме него, измеряют временной интервал между моментами времени t5 и t3. Значение 12 больше порогового временного интервала, и поэтому деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке, нет. Между моментами времени t5 и t6 продолжают регенерацию, и в результате сжигают ТЧ на элементе датчика ТЧ. Таким образом, количество отложений на элементе датчика ТЧ уменьшается ниже порогового значения отложений ТЧ, до порогового значения регенерации отложений ТЧ. Деградации ФТЧ нет.

В момент времени t6 количество отложений на элементе датчика ТЧ равно, по существу, пороговому значению регенерации отложений ТЧ. В результате, заканчивают регенерацию. Деградации ФТЧ, расположенного в выпускном патрубке, нет.

После момента времени t6 и до момента времени t7 увеличивается количество отложений на элементе датчика ТЧ до порогового значения отложений ТЧ. Как показано, скорость увеличения количества отложений на элементе датчика ФТЧ между моментами времени t6 и t7 больше, чем аналогичные показатели увеличения между моментами времени t4 и t5 и между моментами времени t2 и t3. Это может свидетельствовать о большем количестве ТЧ, проходящих через ФТЧ в выпускном патрубке.

В момент времени t7 количество отложений на элементе датчика ТЧ больше или равно пороговому значению отложений ТЧ. В результате, начинают регенерацию. Значение 13 определяет временной интервал между моментами времени t7 и t5. Значение 13 меньше порогового временного интервала и, таким образом, существует деградация ФТЧ, расположенного в выпускном патрубке, как изображено линией 504. Контроллер (например, контроллер 12) может указать на деградацию ФТЧ, расположенного выше по потоку от датчика ФТЧ в выпускном патрубке, в качестве реакции на то, что временной интервал ниже порогового временного интервала.

Кроме того, контроллер может регулировать работу двигателя в качестве реакции на деградацию фильтра твердых частиц. Это регулирование может содержать включения индикаторной лампы и/или ограничение выработки крутящего момента двигателя автомобиля, как раскрыто выше с использованием фиг. 4.

Таким образом, во время первого условия, когда электроды соединены и временной интервал не меньше порогового временного интервала, элемент датчика ТЧ регенерируют, не указывая на деградацию ФТЧ. Во время второго условия, когда электроды соединены и временной интервал меньше порогового временного интервала, элемент датчика ТЧ регенерируют, и сигнализируют о деградации ФТЧ, а также могут дополнительно регулировать работу двигателя, чтобы учесть деградацию ФТЧ. В некотором примере регулирование может быть более интенсивным (например, большее уменьшение крутящего момента) на основе разности между измеренным временным интервалом и пороговым временным интервалом. То есть, временной интервал намного меньше порогового временного интервала может быть причиной большего уменьшения крутящего момента, чем временной интервал, который меньше порогового временного интервала на сравнительно небольшую величину.

После момента времени t7 и до момента времени t8 продолжают регенерацию элемента датчика ТЧ. За счет регенерации уменьшают количество отложений на элементе датчика ТЧ до порогового значения регенерации отложений ТЧ. ФТЧ в выпускном патрубке все также остается неисправным.

В момент времени t8 заканчивают регенерацию элемента датчика ТЧ посредством перевода выключателя электрической цепи в разомкнутое состояние, в качестве реакции на уменьшение количества отложений на элементе датчика ТЧ ниже порогового значения регенерации отложений ТЧ, как раскрыто выше. ФТЧ в выпускном патрубке все также остается неисправным.

В момент времени t8 заканчивают регенерацию элемента датчика ТЧ посредством перевода выключателя электрической цепи в разомкнутое состояние, в качестве реакции на уменьшение количества отложений на элементе датчика ТЧ ниже порогового значения регенерации отложений ТЧ, как раскрыто выше. ФТЧ в выпускном патрубке все также остается неисправным.

Таким образом, датчик твердых частиц, расположенный ниже по потоку от фильтра твердых частиц в выпускном патрубке, можно использовать для обнаружения деградации фильтра твердых частиц. Датчик твердых частиц может содержать первую внешнюю трубку с расположенной внутри второй внутренней трубкой. Вторая внутренняя трубка выполнена с возможностью получения части отработавших газов, ниже по потоку от фильтра твердых частиц, через вогнутую часть, заходящую во внутреннее пространство второй внутренней трубки. Вторая внутренняя трубка содержит набор отверстий для удаления отработавших газов из второй внутренней трубки в кольцевое пространство, расположенное между трубками. Элемент датчика ТЧ выполнен с возможностью улавливания твердых частиц из отработавших газов, выходящих из второй внутренней трубки, и расположен в кольцевом пространстве непосредственно напротив отверстий, причем элемент датчика ТЧ содержит пару электродов, обращенных к отверстиям. Поскольку ТЧ могут накапливаться на электродах, электроды могут соединиться и, тем самым, дать информацию о необходимости регенерации датчика ТЧ и/или фильтра твердых частиц. Кроме того, могут измерить временной интервал между последующими регенерациями. Технический эффект от измерения временного интервала между последующими регенерациями состоит в обнаружении деградации фильтра твердых частиц. К датчику твердых частиц может проходить увеличенное количество твердых частиц через фильтр твердых частиц из-за появления трещин и/или отверстий в фильтре твердых частиц. В результате, временной интервал между последующими регенерациями может уменьшиться ниже порогового временного интервала, если произошла деградация фильтра твердых частиц. В результате, датчик твердых частиц может дать информацию о необходимости регенерации и/или о деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке.

Система для двигателя содержит датчик твердых частиц, расположенный вдоль выпускного патрубка и содержащий внешнюю трубку, коаксиальную внутренней трубке, имеющей вогнутое дно с центральным проемом, причем отверстия внутренней трубки обращены к криволинейному элементу датчика, расположенному в кольцевом пространстве между внешней трубкой и внутренней трубкой. Первый пример системы отличается тем, что внутренняя трубка частично размещена внутри внешней трубки, причем внутренняя трубка радиально отстоит от внешней трубки, и причем элемент датчика сформирован на криволинейной поверхности подложки, размещенной в зазоре между внешней трубкой и внутренней трубкой. Второй пример системы опционально содержит первый пример и отличается тем, что элемент датчика содержит электрическую поверхность на первой поверхности, обращенной к отверстиям внутренней трубки, причем элемент датчика дополнительно содержит нагревательный элемент на второй поверхности, обращенной к внутренней поверхности внешней трубки. Третий пример системы опционально содержит второй и/или первый пример и отличается тем, что и внешняя трубка, и внутренняя трубка герметизированы в своей верхней части, определяемой относительно вертикали, когда трубки установлены в выпускном патрубке автомобиля, движущегося по дороге. Четвертый пример системы опционально содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и отличается тем, что внешняя трубка имеет герметизированное дно, физически соединенное с внутренней трубкой, и причем нижняя часть внутренней трубки проходит вертикально ниже герметизированного дна и заходит в выпускной патрубок. Пятый пример системы опционально содержит один или несколько примеров, с первого по четвертый, и отличается тем, что вогнутое дно представляет собой вогнутую колоколообразную часть, заходящую во внутреннее пространство внутренней трубки, и причем центральный проем расположен на плоскости вогнутой части компланарно с дном внешней трубки. Шестой пример системы опционально содержит один или несколько примеров, с первого по пятый, и отличается тем, что внешняя трубка содержит два выпускных отверстия, в том числе, первое выпускное отверстие на передней поверхности и второе выпускное отверстие на задней поверхности, и причем первое выпускное отверстие и второе выпускное отверстие расположены непосредственно друг напротив друга. Седьмой пример системы опционально содержит один или несколько примеров, с первого по шестой, и отличается тем, что поверхность внутренней трубки, расположенная выше по потоку, и поверхность внешней трубки, расположенная выше по потоку, перпендикулярны направлению движения потока поступающих отработавших газов в выпускном патрубке и обращены к этому потоку. Восьмой пример системы опционально содержит один или несколько примеров, с первого по седьмой, и отличается тем, что внешняя трубка и внутренняя трубка полые и взаимно концентрические.

Способ для двигателя содержит регулирование работы двигателя, на основе деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выхлопной трубе двигателя, причем деградацию определяют на основе временного интервала между первой регенерацией и второй регенерацией криволинейного элемента датчика твердых частиц, расположенного в кольцевом пространстве между концентрическими, полыми внутренней и внешней трубками. Первый пример способа отличается тем, что впускное отверстие внутренней трубки соединено по текучей среде с выпускным патрубком и расположено на криволинейной части, заходящей во внутреннее пространство внутренней трубки, причем набор отверстий внутренней трубки расположен на передней поверхности внутренней трубки, причем набор отверстий обращен к паре встречно-штыревых электродов, расположенных на первой поверхности элемента датчика твердых частиц. Второй пример способа опционально содержит первый пример и отличается тем, что элемент датчика твердых частиц расположен на расстоянии от внутренней трубки и внешней трубки и выполнен с возможностью улавливания твердых частиц из отработавших газов, проходящих через отверстия. Третий пример способа опционально содержит первый и/или второй пример и отличается тем, что регенерацию элемента датчика твердых частиц выполняют в качестве реакции на изменение электрического сопротивления пары электродов, причем электрическое сопротивление уменьшается в качестве реакции на электрическое соединение пары электродов. Четвертый пример способа опционально содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и отличается тем, что во время первого условия, когда выполнены условия регенерации фильтра твердых частиц, и в качестве реакции на то, что временной интервал выше порогового временного интервала, регенерируют фильтр твердых частиц, расположенный в выхлопной трубе двигателя, посредством комбинации запаздывания зажигания и/или уменьшения воздушно-топливного отношения, и, во время второго условия, и в качестве реакции на то, что временной интервал ниже порогового временного интервала, информируют водителя о деградации фильтра твердых частиц и регулируют привод двигателя для уменьшения выработки крутящего момента.

Выпускная система двигателя содержит выпускной патрубок с датчиком твердых частиц, содержащим внутреннюю и внешнюю полые цилиндрические трубки с образованным между ними кольцевым пространством, подложку датчика, расположенную в кольцевом пространстве и имеющую с первую поверхность, содержащую встречно-штыревые электроды, обращенные к набору отверстий, сформированных на внешней поверхности внутренней трубки. Выпускная система двигателя дополнительно содержит контроллер с машиночитаемыми инструкциями для обнаружения соединения пары электродов, включения регенерации подложки датчика в качестве реакции на соединение электродов, и информирования о деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке выше по потоку относительно датчика твердых частиц, когда временной интервал между последующими регенерациями меньше порогового временного интервала. Первый пример выпускной системы двигателя отличается тем, что датчик твердых частиц выполнен с возможностью приема отработавших газов через проем, расположенный на колоколообразной части внутренней трубки, и с возможностью выхода отработавших газов через пару выпускных отверстий, расположенных на внешней трубке. Второй пример выпускной системы двигателя опционально содержит первый пример и отличается тем, что указанный проем расположен в одной плоскости и на одной высоте с герметизированным дном внешней трубки, физически соединенным с внешней поверхностью внутренней трубки. Третий пример выпускной системы двигателя опционально содержит первый и/или второй пример и дополнительно содержит подложку датчика, выполненную с возможностью улавливания твердых частиц, и причем вторая поверхность подложки датчика содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью регенерации подложки датчика. Четвертый пример выпускной системы двигателя опционально содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и отличается тем, что внутренняя и внешняя трубки имеют общую центральную ось, и причем трубки герметизированы в своей верхней части, физически соединенной с выхлопной трубой. Пятый пример выпускной системы двигателя опционально содержит один или несколько примеров, с первого по четвертый, и отличается тем, что подложка датчика пересекает часть окружности внутренней трубки.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, 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 конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения 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 и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

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). Датчик (162) твердых частиц содержит внутреннюю и внешнюю полые цилиндрические трубки (240) и (250) с образованным между ними кольцевым пространством (270). Датчик (162) твердых частиц также содержит подложку (216) датчика, расположенную в кольцевом пространстве (270). Подложка (216) датчика имеет первую поверхность, содержащую пару встречно-штыревых электродов (220), обращенных к набору отверстий (268), сформированных на внешней поверхности внутренней трубки (240). Контроллер (12) выполнен с долговременными машиночитаемыми инструкциями. Контроллер (12) обнаруживает соединения пары встречно-штыревых электродов (220). Контроллер включает регенерацию подложки (216) датчика в качестве реакции на соединение пары встречно-штыревых электродов (220). Контроллер (12) информирует о деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке (48) выше по потоку относительно датчика (162) твердых частиц, когда временной интервал между последующими регенерациями меньше порогового временного интервала. Технический результат заключается в повышении точности определения состояния фильтра твердых частиц. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Выпускная система двигателя, содержащая:

выпускной патрубок с датчиком твердых частиц, содержащим внутреннюю и внешнюю полые цилиндрические трубки с образованным между ними кольцевым пространством, причем датчик твердых частиц также содержит подложку датчика, расположенную в кольцевом пространстве и имеющую первую поверхность, содержащую пару встречно-штыревых электродов, обращенных к набору отверстий, сформированных на внешней поверхности внутренней трубки; и

контроллер с долговременными машиночитаемыми инструкциями для обнаружения соединения пары встречно-штыревых электродов, включения регенерации подложки датчика в качестве реакции на соединение пары встречно-штыревых электродов и информирования о деградации фильтра твердых частиц, расположенного в выпускном патрубке выше по потоку относительно датчика твердых частиц, когда временной интервал между последующими регенерациями меньше порогового временного интервала.

2. Выпускная система двигателя по п. 1, в которой датчик твердых частиц выполнен с возможностью приема отработавших газов через проем, расположенный на колоколообразной части внутренней трубки, и с возможностью выхода отработавших газов через пару выпускных отверстий, расположенных на внешней трубке.

3. Выпускная система двигателя по п. 2, в которой указанный проем расположен в одной плоскости и на одной высоте с герметизированным дном внешней трубки, физически соединенным с внешней поверхностью внутренней трубки.

4. Выпускная система двигателя по п. 1, в которой подложка датчика выполнена с возможностью улавливания твердых частиц, и причем подложка датчика также содержит вторую поверхность, содержащую нагревательный элемент, выполненный с возможностью регенерации подложки датчика.

5. Выпускная система двигателя по п. 1, в которой внутренняя и внешняя трубки имеют общую центральную ось, и причем трубки герметизированы в верхней части, физически соединенной с выхлопной трубой.

6. Выпускная система двигателя по п. 1, в которой подложка датчика пересекает часть окружности внутренней трубки.