Область техники
Настоящее описание в целом относится к конструкции и применению резистивных датчиков твердых частиц ТЧ (РМ) в потоке отработавших газов.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Отработавшие газы дизельных двигателей относятся к регулируемым выбросам. Дизельные твердые частицы (ТЧ) представляют собой твердую составляющую отработавших газов дизельных двигателей, содержащую дизельную сажу и аэрозоли, например, частицы золы, частицы абразивного износа металлов, сульфаты и силикаты. При выбросе в атмосферу, ТЧ могут принимать форму отдельных частиц либо цепочек, размеры большей части которых лежат в невидимом субмикронном диапазоне 100 нанометров. Разработан ряд технологий для выявления и отфильтровывания ТЧ в отработавших газах до сброса последних в атмосферу.
Например, в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания можно применять датчики сажи, также именуемые «датчики ТЧ». Датчик ТЧ может быть расположен выше и (или) ниже по потоку от фильтра твердых частиц дизельного двигателя ФТЧДД (DPF) с возможностью использования для определения скопления ТЧ в фильтре и диагностики работы ФТЧДД. Обычно датчик ТЧ может определять скопление твердых частиц или сажи на основании корреляции измеренного изменения электрической проводимости (или сопротивления) между парой электродов, расположенных на поверхности плоской подложки датчика, и количества отложений ТЧ между измерительными электродами. А именно, измеренная проводимость служит показателем скопления сажи. Чувствительность датчиков ТЧ в части измерения скопления ТЧ в отработавших газах может зависеть от расхода отработавших газов, при этом, чем больше расход отработавших газов, тем выше чувствительность датчика ТЧ, и чем меньше расход отработавших газов, тем ниже чувствительность датчика ТЧ. Учитывая такую зависимость от расхода отработавших газов, датчик ТЧ, улавливающий ТЧ, выходящие из ФТЧДД, может недостоверно отражать фильтрующую способность ФТЧДД. Также существует вероятность попадания посторонних примесей на датчики ТЧ из-за ударного воздействия водяных капель и (или) крупных частиц, присутствующих в отработавших газах, что отражается на чувствительности датчика ТЧ и приводит к погрешностям в его показаниях.
Один пример конструкции датчика ТЧ раскрыт Нельсоном (Nelson) в US 8225648 В2. Согласно ему, датчик ТЧ содержит отклонитель потока и барьер вокруг чувствительного элемента датчика ТЧ для отфильтровывания крупных частиц во избежание их соударения с чувствительным элементом датчика ТЧ. То есть барьер служит для предотвращения столкновения крупных частиц в потоке отработавших газов с чувствительным элементом датчика ТЧ, тем самым снижая колебания чувствительности датчика ТЧ из-за отложения на его чувствительном элементе крупных частиц.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки такого решения. Например, чувствительность датчика ТЧ может все также зависеть от расхода поступающего потока отработавших газов. В одном примере вышеуказанные недостатки можно частично преодолеть, используя способ для регулирования величины открытия входного отверстия в датчик твердых частиц, расположенный в потоке отработавших газов, в зависимости от расхода потока отработавших газов выше по потоку от датчика твердых частиц. Так можно устранить зависимость чувствительности датчика твердых частиц от расхода отработавших газов и повысить достоверность и надежность показаний датчика ТЧ в части определения фильтрующей способности ФТЧДД.
Например, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, величину открытия входного отверстия датчика ТЧ можно увеличить для пропуска большего количества отработавших газов в датчик ТЧ для последующего оседания на чувствительном элементе датчика ТЧ, расположенном внутри датчика ТЧ. Когда расход отработавших газов превысит пороговый, открытие входного отверстия можно сократить для пропуска меньшего количества отработавших газов в датчик ТЧ. При этом увеличение и уменьшение величины открытия входного отверстия можно регулировать, изменяя положение (например, вращая) подвижный регулятор расхода, расположенный на указанном входном отверстии. Так можно устранить зависимость количества отработавших газов и, следовательно, количества твердых частиц, оседающих на чувствительном элементе датчика ТЧ, расположенном рядом с выпускным отверстием датчика ТЧ, от расхода поступающих отработавших газов, благодаря чему результаты измерения ТЧ за ФТЧДД становятся более достоверными и надежными. Кроме того, крупные частицы и (или) водяные капли может улавливать первый отклонитель потока. Следовательно, чувствительный элемент датчика ТЧ может быть защищен от ударного воздействия водяных капель и крупных частиц. В целом, эти характеристики датчика могут обеспечить повышение достоверности показания датчика ТЧ и тем самым достоверности оценки скопления твердых частиц в фильтре твердых частиц.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежа
На ФИГ. 1 схематически изображен двигатель и относящийся к нему датчик твердых частиц (ТЧ), расположенный в потоке отработавших газов.
На ФИГ. 2А-2В представлены увеличенные изображения датчика ТЧ, открытие входного отверстия которого увеличивают или уменьшают в зависимости от расхода отработавших газов.
На ФИГ. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ для изменения величины открытия входного отверстия датчика ТЧ в зависимости от расхода отработавших газов.
На ФИГ. 4 представлена схема, иллюстрирующая способ для выполнения регенерации датчика ТЧ.
На ФИГ. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ для диагностики течей в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ.
На ФИГ. 6 представлен пример зависимости между величиной величины открытия входного отверстия датчика ТЧ и скоплением ТЧ в датчике ТЧ в зависимости от расхода отработавших газов.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к обнаружению твердых частиц (ТЧ) в потоке отработавших газов системы двигателя, например, системы двигателя на ФИГ. 1. Датчик ТЧ, расположенный в выпускном канале системы двигателя, может содержать регулятор расхода и первый отклонитель потока, расположенные вблизи входного отверстия датчика ТЧ. Открытие входного отверстия датчика ТЧ можно регулировать в зависимости от расхода отработавших газов, вращая регулятор расхода датчика ТЧ, как показано на ФИГ. 2А и 2В. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, например, алгоритма на ФИГ. 3, для изменения величины открытия входного отверстия датчика ТЧ в зависимости от расхода отработавших газов. Кроме того, контроллер может выполнять периодическую очистку датчика ТЧ (согласно способу, представленному на ФИГ. 4) для обеспечения возможности бесперебойного обнаружения ТЧ и проводить диагностику фильтра твердых частиц, расположенного выше по потоку от датчика ТЧ, по выходному сигналу датчика ТЧ (согласно способу, представленному на ФИГ. 5). Пример зависимости величины открытия входного отверстия датчика ТЧ и скопления ТЧ в датчике ТЧ в зависимости от расхода отработавших газов приведен в описании ФИГ. 6. Таким образом, регулируя величину открытия входного отверстия в зависимости от расхода отработавших газов, можно устранить зависимость чувствительности датчика ТЧ от расхода поступающих отработавших газов. Кроме того, крупные частицы и (или) водяные капли может улавливать первый отклонитель потока. В связи с этим, чувствительный элемент датчика ТЧ может быть защищен от ударов водяных капель и крупных частиц. В целом, можно повысить эффективность работы датчика ТЧ в части оценки фильтрующей способности ФТЧДД (и, тем самым, обнаружения течей из ФТЧДД) и показатели в части соответствия нормативам выбросов за счет более достоверного и надежного обнаружения.
На ФИГ. 1 схематически изображена система 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства содержит систему 8 двигателя. Система 8 двигателя может содержать двигатель 10, содержащий множество цилиндров 30. Двигатель 10 содержит впускную систему 23 двигателя и выпускную систему 25 двигателя. Впускная система 23 двигателя содержит дроссель 62, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 44 по заборному каналу 42. Выпускная система 25 двигателя содержит выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, по которому отработавшие газы направляют в атмосферу. Дроссель 62 может быть расположен в заборном канале 42 ниже по потоку от устройства наддува, например, турбокомпрессора (не показан), и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха (не показан). При наличии, охладитель наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью снижать температуру всасываемого воздуха, сжатого устройством наддува.
Выпускная система 25 двигателя может содержать одно или несколько устройств 70 снижения токсичности отработавших газов с возможностью установки в непосредственной близости друг от друга в выпускной системе. Одно или несколько устройств снижения токсичности отработавших газов могут представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр обедненных NOx, нейтрализатор избирательного каталитического восстановления и т.п. Выпускная система 25 двигателя также может содержать фильтр 102 твердых частиц дизельного двигателя (ФТЧДД), временно удаляющий ТЧ из поступающих газов, расположенный выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. В одном примере, как изображено на фигуре, ФТЧДД 102 представляет собой систему улавливания твердых частиц дизельного двигателя. ФТЧДД 102 может иметь монолитную конструкцию из, например, кордиерита или карбида кремния, с множеством каналов внутри для удаления твердых частиц из отработавших газов дизельного двигателя. Отработавшие газы, из которых были удалены ТЧ, после прохождения через ФТЧДД 102, могут поступать на датчик 106 ТЧ для измерения и далее на обработку в устройство 70 снижения токсичности отработавших газов, а затем - в атмосферу по выпускному каналу 35. В раскрытом примере датчик 106 ТЧ представляет собой резистивный датчик с возможностью оценки эффективность фильтрации в ФТЧДД 102 по изменению проводимости, измеренной на электродах датчика ТЧ. Схематический вид 200 датчика 106 ТЧ представлен на ФИГ. 2 и будет подробнее описан ниже.
Система 6 транспортного средства может дополнительно содержать систему 14 управления. Система 14 управления показана получающей информацию от множества датчиков 16 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании) и направляющей управляющие сигналы множеству исполнительных устройств 81 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании). В качестве одного примера, в число датчиков 16 могут входить: расходомер 126 отработавших газов, выполненный с возможностью измерения расхода отработавших газов через выпускной канал 35, датчик отработавших газов (в выпускном коллекторе 48), датчик 128 температуры, датчик 129 давления (ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов) и датчик 106 ТЧ. Прочие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения, расхода и состава отработавших газов могут быть установлены в различных местах системы 6 транспортного средства. В качестве другого примера, указанные исполнительные устройства могут представлять собой топливные форсунки 66, дроссель 62, клапаны ФТЧДД для управления регенерацией фильтра (не показаны), механизированный привод, регулирующий величину открытия входного отверстия датчика ТЧ (например, величину открытия клапана или заслонки на входном отверстии датчика ТЧ) и т.п. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер 12 может быть выполнен с машиночитаемыми командами, сохраненными в долговременной памяти. Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков на ФИГ. 1, обрабатывает их и задействует различные исполнительные устройства на ФИГ. 1 для регулирования работы двигателя в зависимости от полученных сигналов и в соответствии с командами в памяти контроллера. Примеры алгоритмов раскрыты в настоящем описании на примерах ФИГ. 3-5.
Обратимся к ФИГ. 2А-2В, схематически изображающим пример осуществления датчика 201 твердых частиц (ТЧ) (например, датчика 106 ТЧ на ФИГ. 1). ФИГ. 2А содержит первый схематический вид 200 датчика 201 ТЧ с регулятором 238 расхода в первой конфигурации, а ФИГ. 2В - второй схематический вид 250 датчика 201 ТЧ с регулятором 238 расхода во второй конфигурации. Датчик 201 ТЧ может быть выполнен с возможностью измерения массы и (или) концентрации ТЧ в отработавших газах и может быть установлен в выпускном канале (например, выпускном канале 35 на ФИГ. 1), выше или ниже по потоку от фильтра твердых частиц дизельного двигателя (например, ФТЧДД 102 на ФИГ. 1).
Как показано на ФИГ. 2А-2В, датчик 106 ТЧ расположен внутри выпускного канала 235, при этом отработавшие газы текут из области ниже по потоку от фильтра твердых частиц дизельного двигателя в направлении выхлопной трубы, на что указывают стрелки 246. Датчик 106 ТЧ содержит защитную трубку 250 с возможностью защиты чувствительного элемента 254 датчика 201 ТЧ, расположенного внутри нее, а также перенаправления потока отработавших газов над чувствительным элементом 254 датчика ТЧ, как будет раскрыто ниже.
Чувствительный элемент 254 датчика ТЧ содержит пару плоских гребенчатых электродов 220, образующих «гребенчатую» структуру. Эти электроды могут быть выполнены из таких металлов, как платина, золото, осмий, родий, иридий, рутений, алюминий, титан, цирконий и т.п., а также из оксидов, цементных веществ, сплавов и комбинаций вышеперечисленного, содержащих как минимум один из вышеуказанных металлов. Электроды 220 сформированы на подложке 216, обычно изготавливаемой из материалов с высокими электроизоляционными свойствами. Примерами электроизоляционных материалов могут служить оксиды таких металлов, как алюминий, цирконий, иттрий, лантан, кремний, а также комбинации, содержащие как минимум один из вышеуказанных материалов, и любые аналогичные материалы, способные подавлять электрическую связь и обеспечивать физическую защиту пары гребенчатых электродов. Расстояние между «зубьями» двух электродов обычно может лежать в диапазоне от 10 микрометров до 100 микрометров, при этом зубья имеют приблизительно одинаковую ширину линии, хотя последнее и не является обязательным. Как показано на ФИГ. 2А-2В, гребенчатые электроды 220 проходят вдоль части подложки 216 и покрывают ее.
Положительный электрод пары гребенчатых электродов 220 соединен с помощью соединительных проводов 224 с положительной клеммой источника 228 напряжения электрической цепи 258. Отрицательный электрод пары гребенчатых электродов 220 соединен с измерительным устройством 226 соединительным проводом 222 и далее - с отрицательной клеммой источника 228 напряжения электрической цепи 258. Соединительные провода 222 и 224, источник 228 напряжения и измерительное устройство 226 входят в состав электрической цепи 258 и расположены за пределами выпускного канала 35 (в качестве одного примера, <1 метра от него). Кроме того, источником 228 напряжения и измерительным устройством электрической цепи 258 может управлять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, чтобы использовать твердые частицы, собранные на датчике ТЧ для диагностики течей в ФТЧДД, например. Измерительное устройство 226 может представлять собой любое устройство с возможностью определения изменения сопротивления между электродами, например, вольтметр. По мере оседания ТЧ или частиц сажи между электродами 220, сопротивление между парой электродов начинает падать, на что указывает падение напряжения, измеряемого измерительным устройством 226. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью определения сопротивления между электродами 220 как функции напряжения, измеренного измерительным устройством 226, и определять соответствующее скопление ТЧ или сажи на плоских электродах 220 датчика 201 ТЧ. Контролируя их скопление на датчике 201 ТЧ, можно определять содержание сажи в отработавших газах ниже по потоку от ФТЧДД, а также диагностировать и контролировать техническое состояние и функционирование ФТЧДД.
Чувствительный элемент 254 датчика ТЧ также содержит нагревательный элемент 218, встроенный в подложку 216 датчика. В других вариантах чувствительный элемент 254 датчика ТЧ может не содержать нагревательный элемент 218. Нагревательный элемент 218 может содержать, помимо прочего, датчик температуры и нагреватель. Примерами материалов для нагревателя и датчика температуры, образующих нагревательный элемент 218, могут служить платина, золото, палладий и т.п.; а также сплавы, оксиды и комбинации, содержащие как минимум один из вышеуказанных материалов, с платиной/оксидом алюминия, платиной/палладием, платиной и палладием. Нагревательный элемент 218 можно использовать для регенерации чувствительного элемента 254 датчика ТЧ. А именно, в условиях, когда скопление твердых частиц или сажи на чувствительном элементе 254 датчика ТЧ выше порогового, можно включить нагревательный элемент 218 для выжигания скопившихся частиц сажи с поверхности датчика. Во время регенерации датчика ТЧ контроллер 12 может подать на источник 230 напряжения напряжение, необходимое для работы нагревательного элемента 218. Кроме того, контроллер может замкнуть выключатель 232 на пороговое время для подачи напряжения через источник 230 напряжения на нагревательный элемент 218 для повышения температуры нагревательного элемента 218. Затем, когда электроды датчика станут достаточно чистыми, контроллер может разомкнуть выключатель 232 для прекращения нагрева нагревательного элемента 218. Периодическая регенерация датчика 201 ТЧ позволяет возвращать его в состояние (например, незагрязненное или только частично загрязненное), более подходящее для сбора сажа из отработавших газов. Кроме того, из результатов регенерации датчика можно получить достоверную информацию об уровне сажи в отработавших газах с возможностью использования этой информации контроллером для диагностики течей в фильтре твердых частиц. Чувствительность датчика ТЧ может ухудшиться из-за оседания крупных частиц и (или) водяных капель на чувствительном элементе 254 датчика ТЧ. Чувствительность чувствительного элемента 254 датчика ТЧ также может зависеть от расхода отработавших газов. Более высокая чувствительность обычно наблюдается при большем расходе отработавших газов, а пониженная чувствительность - при пониженном расходе отработавших газов. Можно отфильтровывать крупные частицы и водяные капли и устранить зависимость датчика ТЧ от расхода, используя конструкцию с защитной трубкой 250, как раскрыто ниже.
Защитная трубка 250 может представлять собой полую цилиндрическую трубку с передней по ходу стенкой 208 трубки (например, обращенной навстречу потоку стенкой), задней по ходу стенка 206 трубки (например, обращенной вслед потоку) и верхней поверхностью 212. Передняя по ходу стенка 208 трубки может быть ближе к ФТЧДД, чем задняя по ходу стенка 206 трубки, будучи расположена в выпускном канале, например, выпускном канале 235 на ФИГ. 1, в котором ФТЧДД расположен выше по потоку от датчика ТЧ. Отработавшие газы, текущие по выпускному каналу 135, могут сначала вступать в контакт с передней по ходу стенкой 208 трубки датчика ТЧ. Верхняя поверхность 212 может также содержать вставную часть 252, через которую чувствительный элемент 254 датчика ТЧ и относящиеся к нему электрические соединения можно вставлять в защитную трубку 250 с последующей герметизацией для защиты чувствительного элемента 254 датчика ТЧ внутри датчика 201 ТЧ. Защитная трубка 250 выполнена с возможностью монтажа в выпускном канале 35 с помощью бобышки 202 и 204 датчика таким образом, чтобы центральная ось защитной трубки 250 было расположена по оси Y и так, чтобы центральная ось защитной трубки 250 была перпендикулярна выпускному каналу 35 и потоку отработавших газов по выпускному каналу. Как показано на ФИГ. 2А-2В, защитная трубка 250 проникает в часть выпускного канала 35. Глубина, на которую защитная трубка проникает в выпускной канал, может зависеть от диаметра выпускной трубы. В некоторых примерах глубина проникновения защитной трубки может достигать примерно от одной до двух третей диаметра выпускной трубы. Нижняя часть защитной трубки 250 обрезана под углом (штриховая линия 210), образуя скошенный вход, через который отработавшие газы текут в датчик 201 ТЧ. При этом, скошенную нижнюю часть (210) датчика 201 ТЧ можно сформировать, обрезав защитную трубку 250 по диагонали, например, под углом 30° или 45° к горизонтальной оси X, как показано на ФИГ. 2А. Поэтому длина передней по ходу стенки 208 трубки меньше длины задней по ходу стенки 206 трубки. Таким образом, скошенная нижняя часть 210 защитной трубки 250 служит входным отверстием в датчик 201 ТЧ, в связи с чем в дальнейшем именуется «входное отверстие 210». Датчик 201 ТЧ также содержит выход 214, расположенный на некотором расстоянии от входного отверстия датчика 201 ТЧ. Выход 214 может представлять собой единственное отверстие или множество отверстий, расположенных вдоль задней стенки и (или) передней стенки защитной трубки 250 (не показано). Передняя стенка и задняя поверхность защитной трубки 250 могут представлять собой поверхности полой цилиндрической защитной трубки 250, отличные от передней по ходу стенки 208 трубки и задней по ходу стенки 206 трубки. Несмотря на то, что выход 214 показан как эллиптическое отверстие на ФИГ. 2А, возможны и другие формы и размеры выхода 214 без отступления от объема настоящего изобретения.
Защитная трубка 250 также содержит первый отклонитель 234 потока и второй отклонитель 236 потока, прикрепленные на внутренней стенке (например, внутренней поверхности) полой цилиндрической защитной трубки 250. Первый и второй отклонители 234 и 236 потока могут быть выполнены из частей круглой пластины и размещены на противоположных сторонах внутреннего пространства защитной трубки 250 относительно центральной оси защитной трубки 250. Например, первый отклонитель 234 потока может быть установлен на внутренней поверхности защитной трубки, соответствующей задней по ходу стенке 206 защитной трубки 250, а второй отклонитель 236 потока может быть установлен на внутренней поверхности защитной трубки, соответствующей передней по ходу стенке 208 защитной трубки 250. При этом первый отклонитель 234 потока расположен вблизи входного отверстия 210 датчика 201 ТЧ, а второй отклонитель потока расположен вблизи выхода 214 датчика 201 ТЧ. То есть первый отклонитель 234 потока ближе к входному отверстию 210, чем второй отклонитель 236 потока, а второй отклонитель 236 потока ближе к выходу 214, чем первый отклонитель 234 потока. Чувствительная часть чувствительного элемента 254 датчика ТЧ (например, электроды 220) может быть вставлена в защитную трубку 250 таким образом, чтобы чувствительная часть чувствительного элемента 254 была ближе ко второму отклонителю потока, чем к первому отклонителю потока. Кроме того, чувствительный элемент 254 датчика ТЧ ближе к выходу 214, чем к входному отверстию 210.
Один конец второго отклонителя 236 потока может быть прикреплен к внутренней поверхности передней по ходу стенки 208 защитной трубки 250, а противоположный конец второго отклонителя 236 потока может быть не прикреплен к стенке защитной трубки 250. Например, противоположный свободный конец второго отклонителя потока отстоит от внутренней стенки защитной трубки 250 и не соприкасается с ней. При этом свободный конец второго отклонителя 236 потока может быть ближе к выходу 214 датчика 201 ТЧ, чем к входному отверстию 210, и быть расположен на расстоянии от свободного конца первого отклонителя 234 потока. Кроме того, чувствительная часть чувствительного элемента 254 датчика ТЧ может быть ближе к свободному концу второго отклонителя 236 потока, а также отделена от закрепленного конца второго отклонителя 236 потока и внутренней поверхности задней по ходу стенки трубки 208. Кроме того, чувствительная часть чувствительного элемента 254 датчика ТЧ может отстоять от свободного конца второго отклонителя 236 потока, в связи с чем образуется зазор между свободным концом второго отклонителя потока и чувствительной частью чувствительного элемента 254 датчика ТЧ. То есть свободный конец второго отклонителя 236 потока и чувствительная часть чувствительного элемента 254 датчика ТЧ ближе друг к другу, чем первый отклонитель 234 потока, а также ближе к выходу 214, чем входное отверстие 210 датчика 201 ТЧ, например. Второй отклонитель 236 потока перекрывает часть защитной трубки 250, при этом свободный конец второго отклонителя 236 потока отстоит от внутренней поверхности защитной трубки 250.
Аналогичным образом, один конец первого отклонителя 234 потока может быть прикреплен к внутренней поверхности задней по ходу стенки 206 защитной трубки 250, а противоположный конец первого отклонителя 234 потока может быть не прикреплен к стенке защитной трубки 250. Например, противоположный свободный конец первого отклонителя потока отстоит от внутренней стенки защитной трубки 250 и не соприкасается с ней. При этом, свободный конец первого отклонителя 234 потока может быть ближе к входному отверстию 210 датчика 201 ТЧ, чем выход 214, и быть расположен на расстоянии от свободного конца второго отклонителя 236 потока. В некоторых вариантах длина отклонителей 234 и 236 потока, определяемая как расстояние, на которое отклонители потока проходят в полое пространство внутри защитной трубки 250 по оси X, может быть одинаковой. В других вариантах длины отклонителей 234 и 236 потока могут быть неравными, при этом один из отклонителей потока (первый/второй) может проходить внутрь полого пространства защитной трубки на большую длину, чем другой отклонитель потока (первый/второй).
Кроме того, свободные концы первого и второго отклонителей 234 и 236 потока образуют отверстия для пропуска потока отработавших газов. Как показано на ФИГ. 2А-2В, первое отверстие, образованное между свободным концом первого отклонителя 234 потока, и второе отверстие, образованное между свободным концом второго отклонителя 236 потока, расположены на противоположных сторонах защитной трубки 250 относительно центральной оси. Кроме того, первый отклонитель 234 потока проходит от внутренней стенки защитной трубки 250 в первом направлении, а второй отклонитель 236 потока проходит от внутренней стенки защитной трубки 250 во втором направлении, противоположном первому направлению.
Первый отклонитель 234 потока и второй отклонителя 236 потока разделены некоторым пространством/расстоянием. Чувствительный элемент 254 датчика ТЧ расположен между первым отклонителем 234 потока и вторым отклонителем 236 потока так, что чувствительная часть чувствительного элемента датчика ТЧ проникает в пространство между первым отклонителем 234 потока и вторым отклонителем 236 потока. При этом чувствительная часть чувствительного элемента 254 датчика ТЧ направлена противоположно поступающему потоку 246 отработавших газов, например. Электроды 220 чувствительного элемента 254 датчика ТЧ обращены к поступающему потоку 246 отработавших газов (к передней по ходу стенке 208 трубки, например).
Обычно, для датчиков ТЧ характерна проблема зависимости чувствительности датчика ТЧ от расхода отработавших газов через канал, в котором установлен датчик, в связи с чем чувствительность датчика ТЧ возрастает, когда расход отработавших газов выше порогового, и падает, когда расход отработавших газов ниже порогового. Можно регулировать величину отверстия датчика ТЧ, как раскрыто ниже, увеличивая или уменьшая ее в зависимости от того, превышает ли расход отработавших газов пороговый, или находится ли он ниже порогового, чтобы снизить зависимость чувствительности от расхода отработавших газов.
Вернемся к ФИГ. 2А-2В: защитная трубка 250 также содержит регулятор 238 расхода, расположенный вблизи входного отверстия 210 и (или) первого отклонителя 234 потока. Величину открытия входного отверстия во внутреннее пространство датчика 201 ТЧ регулируют путем изменения положения регулятора расхода относительно первого отклонителя потока, например. От величины открытия (или величины открытия входного отверстия) датчика 201 ТЧ зависит величина потока отработавших газов через входное отверстие 210 и во внутреннее пространство датчика ТЧ. Чем больше величина открытия входного отверстия, тем больше величина потока отработавших газов в датчик ТЧ, и чем меньше величина открытия входного отверстия датчика ТЧ, тем ограниченнее поток отработавших газов в датчик ТЧ. Увеличивать и уменьшать величину открытия входного отверстия датчика ТЧ можно, перемещая и (или) вращая регулятор 238 расхода, как раскрыто ниже. Увеличивая или уменьшая открытие входного отверстия, можно обеспечить более стабильный расход потока отработавших газов на чувствительный элемент 254. В результате, можно поддерживать чувствительность датчика ТЧ на более стабильном уровне и сократить зависимость датчика от расхода. Так можно сократить зависимость чувствительности датчика ТЧ от расхода отработавших газов.
Как показано на ФИГ. 2А-2В, регулятор 238 расхода представляет собой подвижную заслонку, соединенную с передней по ходу стенкой 208 защитной трубки 250 петлей 240 на одном конце подвижной заслонки, при этом противоположный ее конец не прикреплен и не соединен с какой-либо конструкцией. В других вариантах регулятор 238 расхода может представлять собой шарнирный клапан или регулируемый элемент другого типа с возможностью регулирования величины открытия входного отверстия 210.
Свободный конец подвижной заслонки расположен вблизи свободного конца первого отклонителя 234 потока. Расстояние между свободным концом первого отклонителя 234 потока и свободным концом подвижной заслонки регулятора 238 расхода образует зазор или открытие входного отверстия 248 между регулятором 238 расхода и первым отклонителем 234 потока. Когда регулятор 238 расхода перемещают ближе первому отклонителю 234 потока, сокращая расстояние между свободным концом первого отклонителя 234 потока и свободным концом подвижной заслонки регулятора 238 расхода, открытие входного отверстия 248 уменьшается. Когда регулятор 238 расхода перемещают в противоположном направлении, т.е. от первого отклонителя 234 потока, открытие входного отверстия 248 датчика ТЧ увеличивается. Петля 240, соединяющая один конец регулятора 238 расхода со стенкой защитной трубки 250, расположена на передней по ходу стороне датчика 201 ТЧ и соединена с передней по ходу стенкой 208 защитной трубки 250. Регулятор 238 расхода шарнирно установлен с возможностью вращения вокруг оси петли 240. Как показано на ФИГ. 2А-2В, петлю 240 приводит в действие механизированный привод 256, при этом механизированный привод 256 может представлять собой электродвигатель, например. В других вариантах привод для приведения в действие регулятора 238 расхода может представлять собой привод другого типа, соединенный с контроллером с возможностью электронной связи.
В некоторых вариантах первый отклонитель 234 потока может быть прикреплен к передней по ходу стенке 208 трубки, второй отклонитель потока может быть прикреплен к задней по ходу стенке 206 трубки, а регулятор расхода может быть прикреплен к задней по ходу стенке 206 трубки. В таком варианте осуществления чувствительный элемент 254 датчика ТЧ может быть обращен в том же направлении, что и стрелка, указанная для поступающего потока 246 отработавших газов. В некоторых примерах осуществления множество отклонителей потока может быть установлено вдоль внутренней поверхности защитной трубки для направления твердых частиц к чувствительному элементу 254 датчика ТЧ.
Контроллер 12 может направлять сигналы для изменения положения регулятора расхода на механизированный привод 256. Данные сигналы могут представлять собой команды для поворота регулятор расхода в направлении первого отклонителя 234 потока и от него. Например, когда расход отработавших газов выше порогового, контроллер 12 может направить сигналы на механизированный привод 256, который, в свою очередь, приводит в действие петлю, вращающую регулятор 238 расхода в первом направлении, сокращающем открытие входного отверстия (как следует из положения регулятора 238 расхода и меньшей величины открытия 248 входного отверстия на ФИГ. 2В, как будет подробнее раскрыто ниже). Например, контроллер 12 может направлять сигналы на механизированный привод 256 для поворота регулятора расхода на 30° против часовой стрелки вокруг оси X, если расход отработавших газов выше порогового. Таким образом, степень открытия может зависеть от расхода отработавших газов. При этом, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, контроллер может направлять сигналы на механизированный привод 256 для поворота регулятора расхода во втором направлении и, тем самым, увеличения величины открытия входного отверстия (на что указывает увеличенный открытие входного отверстия 248 на ФИГ. 2А). Второе направление может быть противоположно первому направлению, при этом вращение регулятора расхода может предусматривать приведение в действие петли, в результате чего регулятор расхода перемещается во втором направлении. Например, контроллер 12 может направить команду на механизированный привод 256 повернуть регулятор расхода на 30° по часовой стрелке вокруг оси X, когда расход отработавших газов падает ниже порогового. Так можно увеличивать или уменьшать открытие входного отверстия 248 датчика 201 ТЧ в зависимости от того, находится ли расход отработавших газов ниже порогового или превышает ли его, путем автоматического регулирования положения регулятора 238 расхода. Дополнительно или взамен, контроллер 12 может изменять положение регулятора 238 расхода в зависимости от расхода отработавших газов. Так, по мере роста расхода отработавших газов, контроллер 12 может поворачивать регулятор 238 расхода ближе к первому отклонителю 234 потока, уменьшая открытие входного отверстия 248. Таким образом, регулятор 238 расхода можно устанавливать во множество положений в зависимости от расхода отработавших газов.
В некоторых вариантах регулирование положения регулятора 238 расхода может быть пассивным и зависеть от давления на наружную поверхность подвижной заслонки регулятора 238 расхода, оказываемое поступающими отработавшими газами. При этом регулятор 238 расхода может быть соединен с внутренней поверхностью передней по ходу стенки 208 трубки пружинной петлей с возможностью осевого вращения. Когда расход отработавших газов выше порогового, давление поступающих отработавших газов на регулятор расхода может быть выше, что может вызвать поворот пружинной петли в первом направлении (например, против часовой стрелки), и, тем самым, перемещение регулятора 238 расхода ближе к первому отклонителю 234 потока и уменьшение величины открытия входного отверстия 248. В этом варианте осуществления степень или величина поворота или перемещения регулятора 238 расхода зависит от жесткости пружины пружинной петли и давления, оказываемого поступающими отработавшими газами. При этом, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, давление, оказываемое поступающими отработавшими газами на регулятор расхода, может быть ниже, в результате чего пружинная петля поворачивается во втором направлении, противоположном первому (например, по часовой стрелке), перемещая регулятор 238 расхода дальше от первого отклонителя потока и увеличивая открытие входного отверстия 248. В этом случае степень или величина поворота или перемещения регулятора 238 расхода также может зависеть от жесткости пружины пружинной петли и давления, оказываемого поступающими отработавшими газами. В некоторых примерах, когда расход отработавших газов ниже порогового, пружинная петля может находиться в своем равновесном положении, в связи с чем входное отверстие может быть открыто в максимальной степени. В данном примере перемещение регулятора расхода происходит пассивно без регулирования со стороны контроллера.
Изменяя положение регулятора расхода в зависимости от расхода отработавших газов, можно регулировать открытие входного отверстия датчика ТЧ таким образом, чтобы количество отработавших газов, поступающих в датчик ТЧ, и, следовательно, интенсивность осаждения частиц на чувствительном элементе 254 датчика ТЧ были почти постоянными (например, поддерживались на относительно постоянном уровне). Поэтому перемещение регулятора расхода может быть автоматическим за счет задействования механизированного привода 256 или пассивным под действием давления, оказываемого на регулятор расхода поступающим потоком отработавших газов. Независимо от того, как происходит изменение положения регулятор расхода - активно или пассивно, интенсивность осаждения твердых частиц на чувствительном элементе датчика ТЧ не зависит от расхода отработавших газов, что устраняет зависимость чувствительности датчика ТЧ от расхода поступающих отработавших газов. Более подробные разъяснения приведены ниже с описанием путей потока отработавших газов внутри датчика 201 ТЧ.
Под поступающим потоком 246 отработавших газов (также именуемым «поступающие отработавшие газы») понимают отработавшие газы из области выше по потоку от датчика 201 ТЧ, поступающие на входное отверстие 210 датчика 201 ТЧ. Таким образом, поток 246 отработавших газов - это отработавшие газы, выходящие из ФТЧДД, например. Из-за наличия регулятора 238 расхода вблизи входного отверстия 210 датчика 201 ТЧ, часть поступающего потока 246 отработавших газов блокируется, и только оставшаяся часть поступающего потока 246 отработавших газов, обозначенная как поток 247 отработавших газов, течет во входное отверстие 248 датчика ТЧ. Поток 247 отработавших газов, поступающий во входное отверстие 248, течет во входное отверстие 248 датчика ТЧ через пространство между свободным концом регулятора 238 расхода и задней по ходу стенкой 206 трубки, например. Поток 247 отработавших газов может представлять собой часть поступающего потока 246 отработавших газов. В зависимости от расхода поступающего потока 246 отработавших газов, вращение регулятора 238 расхода может осуществляться либо автоматически с помощью механизированного привода 256, либо пассивно с помощью пружинной петли, как раскрыто выше. Когда расход поступающего потока 246 отработавших газов ниже порогового, положение регулятора 238 расхода можно изменить для увеличения величины открытия входного отверстия 248, как показано на виде 200 на ФИГ. 2А. При этом изменение положения регулятора 238 расхода представляет собой перемещение регулятора 238 расхода в первом направлении (например, по часовой стрелке) от первого отклонителя 234 потока, в связи с чем увеличивается открытие входного отверстия 248. Поток 247 отработавших газов поступает в датчик 201 ТЧ через входное отверстие 248. Затем первый отклонитель 234 потока улавливает первую порцию твердых частиц в потоке 247 отработавших газов на нижней поверхности первого отклонителя 234 потока, обращенной к входному отверстию 210 датчика 201 ТЧ. Первая порция твердых частиц содержит твердые частицы в потоке 247 отработавших газов, размер которых превышает пороговый. Крупные частицы и (или) водяные капли 242, улавливаемые на первом отклонителе 234 потока, могут покинуть датчик 201 ТЧ через входное отверстие 210, благодаря чему снижается количество крупных частиц, оседающих на чувствительном элементе 254 датчика ТЧ. Так можно защитить чувствительный элемент датчика ТЧ от ударов водяных капель и крупных частиц и повысить надежность датчика ТЧ.
Первый отклонитель 234 потока направляет часть потока отработавших газов (249) от входного отверстия 248 далее на второй отклонитель 236 потока и (или) чувствительный элемент 254 датчика ТЧ. Поток 249 отработавших газов может представлять собой часть поступающего потока 246 отработавших газов (и часть потока 247 отработавших газов), направляемую на чувствительный элемент 254 датчика 201 ТЧ первым отклонителем 234 потока. Например, первый отклонитель 234 потока может направить вторую порцию твердых частиц 244 в потоке 249 отработавших газов на чувствительный элемент 254 датчика ТЧ для последующего осаждения на нем. Вторая порция твердых частиц 244 может быть меньше по размеру, чем первая порция твердых частиц 242, ранее блокированная на первом отклонителе 234 потока, например.
Когда расход отработавших газов поступающего потока 246 отработавших газов выше порогового, положение регулятора 238 расхода можно изменить для уменьшения входного отверстия 248, как показано на виде 250 на ФИГ. 2В. Указанное изменение положения регулятора 238 расхода представляет собой перемещение регулятора 238 расхода во втором направлении (например, против часовой стрелки) в сторону первого отклонителя 234 потока, в связи с чем уменьшается открытие входного отверстия 248. Поток 247 отработавших газов поступает в датчик 201 ТЧ через суженное входное отверстие 248 (ФИГ. 2В). Как разъяснялось касательно ФИГ. 2А, первый отклонитель 234 потока улавливает первую порцию твердых частиц в потоке 247 отработавших газов на нижней поверхности первого отклонителя 234 потока, обращенной к входному отверстию 210 датчика 201 ТЧ. Поскольку открытие входного отверстия уменьшено, количество отработавших газов 249, поступающих во входное отверстие 248 датчика ТЧ, также сокращено.
Первый отклонитель 234 потока далее направляет часть потока 249 отработавших газов от входного отверстия 248 на второй отклонитель 236 потока и (или) чувствительный элемент 254 датчика ТЧ (см. ФИГ. 2А и 2В). Под потоком 249 отработавших газов понимается часть поступающего потока 246 отработавших газов (а также часть потока 247 отработавших газов), направляемая к чувствительному элементу 254 датчика 201 ТЧ первым отклонителем 234 потока. Поток 249 отработавших газов, протекающий через увеличенное отверстие 248 на ФИГ. 2А, может быть больше потока 249 отработавших газов, протекающего через суженное отверстие 248 на ФИГ. 2В. При этом на обоих видах 200 и 250 первый отклонитель 234 потока может направлять вторую порцию твердых частиц 244 к чувствительному элементу 254 датчика ТЧ для последующего осаждения на нем. Второй отклонитель 236 потока, расположенный на уровне, который выше уровня чувствительной части чувствительного элемента 254 датчика ТЧ, далее направляет вторую порцию твердых частиц 244 к чувствительному элементу 254 датчика ТЧ. Второй отклонитель 236 потока также может направлять поток отработавших газов к чувствительному элементу 254 до того, как поток покинет датчик 201 ТЧ. Вторая порция твердых частиц 244 может быть меньше по размеру, чем первая порция твердых частиц 242, ранее блокированная на первом отклонителе 234 потока, например. При этом, изменяя открытие входного отверстия датчика ТЧ, можно регулировать количество отработавших газов, поступающих в датчик ТЧ, для поддержания постоянной интенсивности осаждения твердых частиц на чувствительном элементе 254 датчика ТЧ. Когда вторая порция твердых частиц 244 оседает на чувствительном элементе 254 датчика ТЧ, в частности - на электродах 220 на подложке 216 датчика, сопротивление, измеряемое в электрической цепи 258 измерительным устройством 226, падает. Контроллер 12 может рассчитать скопление сажи на электродах 220 датчика ТЧ по результатам измерения сопротивления измерительным устройством (например, измерительным устройством 226 на ФИГ. 2А и 2В). Когда скопление сажи достигнет порогового, можно выполнить регенерацию электродов 220 датчика ТЧ для очистки их поверхности от любых отложений твердых частиц. Контролируя интенсивность осаждения и (или) межрегенерационный интервал датчика ТЧ, можно диагностировать течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ. Далее, второй отклонитель 236 потока направляет часть потока 251 отработавших газов через выход 214 датчика 201 ТЧ. Поток 251 отработавших газов может представлять собой часть поступающего потока 246 отработавших газов, покидающую электрод датчика ТЧ через выход 214.
На ФИГ. 2А и 2В представлены примеры конфигураций с относительным расположением различных компонентов. Если они показаны непосредственно соприкасающимися друг с другом или непосредственно соединенными, то такие элементы могут считаться непосредственно соприкасающимися или, в соответствующих случаях, непосредственно соединенными, как минимум в одном примере. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или прилегающими друг к другу, могут быть смежными или, в соответствующих случаях, прилегать друг к другу в как минимум одном примере. Например, компоненты, соприкасающиеся друг с другом торцами, могут рассматриваться как находящиеся в соприкосновении по торцу. В качестве другого примера, элементы, расположенные отдельно друг от друга, между которыми находится только какое-либо пространство, но не другие компоненты, могут описываться таким образом в как минимум одном примере.
Таким образом, поток отработавших газов на чувствительный элемент датчика ТЧ, расположенный внутри датчика ТЧ, при этом датчик ТЧ расположен в канале потока отработавших газов, можно увеличивать, если расход отработавших газов в канале потока отработавших газов ниже порогового. Поток отработавших газов в датчик ТЧ также можно уменьшать, если расход отработавших газов превышает пороговый. Увеличение потока отработавших газов включает в себя вращение регулятора расхода, расположенного вблизи входного отверстия датчика ТЧ, в первом направлении, а уменьшение потока отработавших газов включает в себя вращение регулятора расхода во втором направлении, противоположном первому. Вращение регулятора расхода в первом направлении также включает в себя перемещение регулятора расхода в сторону от первой заслонки потока или первого отклонителя потока, расположенного на входном отверстии датчика ТЧ или рядом с ним, а вращение регулятора расхода во втором направлении также включает в себя перемещение регулятора расхода в сторону первой заслонки потока датчика ТЧ в сборе. В одном примере вращением регулятора расхода могут управлять контроллер и механизированный привод с возможностью приведения в действие контроллером для вращения петли, соединенной с регулятором расхода. В других примерах вращение регулятора расхода может происходить пассивно, без каких-либо сигналов контроллера. В этом случае давление, оказываемое поступающими отработавшими газами, может вращать регулятор расхода, соединенный с датчиком ТЧ пружинными петлями, например. Датчик ТЧ может также содержать вторую заслонку потока или второй отклонитель потока, расположенный вблизи выхода датчика ТЧ, при этом вторая заслонка потока может находиться на некотором расстоянии от первой заслонки потока. Функция первого отклонителя потока может заключаться в улавливании первой порции твердых частиц в потоке отработавших газов на входном отверстии датчика ТЧ и (или) направлении второй порции твердых частиц в потоке отработавших газов от входного отверстия к чувствительному элементу датчика ТЧ, расположенному на второй заслонке потока или рядом с ней, для способствования осаждению второй порции твердых частиц на чувствительном элементе датчика ТЧ, при этом первая порция твердых частиц больше второй порции твердых частиц. Когда интенсивность осаждения второй порции твердых частиц на чувствительном элементе датчика ТЧ превысит пороговую, можно указать наличие течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ. При этом первая заслонка потока направляет поток отработавших газов далее ко второй заслонке потока, причем вторая заслонка потока перенаправляет поток отработавших газов далее к выходу датчика ТЧ.
Контроллер может выполнять способ 300, раскрытый ниже на примере ФИГ. 3, для регулирования величины открытия входного отверстия датчика ТЧ в зависимости от расхода отработавших газов. Команды для реализации способа 300 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, может выполнять контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 1 и ФИГ. 2А-2В) в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примерах ФИГ. 1, 2А и 2В. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Обратимся к ФИГ. 3, раскрывающей способ 300 для регулирования открытия входного отверстия датчика ТЧ (например, датчика 201 ТЧ на ФИГ. 1, 2А и 2В) в зависимости от расхода отработавших газов. А именно, величину открытия входного отверстия в датчик ТЧ, расположенный в потоке отработавших газов, можно увеличивать или уменьшать, когда расход потока отработавших газов выше по потоку от датчика твердых частиц соответственно превышает пороговый или ниже порогового.
На шаге 302 способ 300 включает в себя определение и (или) оценку параметров работы двигателя. В число определяемых параметров работы двигателя могут входить, например, частота вращения двигателя, расход отработавших газов, температура двигателя, воздушно-топливное отношение в отработавших газах, температура отработавших газов, период (или расстояние) с момента последней регенерации ФТЧДД, скопление ТЧ на датчике ТЧ, уровень наддува, такие условия окружающей среды, как барометрическое давление и температура окружающей среды, и т.п.
Выпускной канал двигателя может содержать один или несколько датчиков, расположенных выше и (или) ниже по потоку от ФТЧДД, для определения расхода отработавших газов. Например, двигатель может содержать расходомеры для измерения массового расхода отработавших газов и определения расхода отработавших газов на входном отверстии датчика ТЧ. В некоторых примерах расход поступающих отработавших газов на входном отверстии датчика ТЧ можно определять по расходу отработавших газов на впуске. Таким образом, в некоторых примерах расход отработавших газов через выпускной канал, в котором установлен датчик ТЧ, можно оценивать по показаниям других датчиков и (или) по другим параметрам работы двигателя.
На шаге 304 способ включает в себя проверку того, превышает ли расход отработавших газов пороговое значение. В одном примере пороговое значение может представлять собой пороговый расход, в основе которого лежит необходимая интенсивность осаждения твердых частиц на элементе датчика твердых частиц. В других примерах в основе порогового значения может лежать пороговый межрегенерационный интервал датчика ТЧ. Обычно, при высоком расходе поступающих отработавших газов, время до достижения порога регенерации датчика ТЧ меньше, чем при низком расходе отработавших газов.
Если расход отработавших газов ниже порогового, способ 300 следует на шаг 306, на котором увеличивают открытие входного отверстия датчика ТЧ. Как было раскрыто выше на примере ФИГ. 2А-2В, датчик ТЧ может содержать первый отклонитель потока и регулятор расхода (например, регулятор 238 расхода на ФИГ. 2А-2В), расположенные на входном отверстии, при этом один конец регулятора расхода расположен на расстоянии от первого отклонителя потока для создания зазора на входном отверстии. То есть, увеличение отверстия включает в себя увеличение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода в первом направлении в сторону от первого отклонителя потока на шаге 308. Вращение регулятора расхода в первом направлении включает в себя направление сигналов на механизированный привод для вращения петли, соединяющей регулятор расхода с защитной трубкой, в первом направлении на пороговую величину. В одном примере регулятор расхода можно повернуть на 30° вокруг центральной оси датчика ТЧ против часовой стрелки. Увеличение зазора между регулятором расхода и первым отклонителем потока позволяет увеличить поток отработавших газов в датчик ТЧ, в связи с чем увеличивается количество твердых частиц, попадающих в датчик ТЧ, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность осаждения твердых частиц на датчике ТЧ, например. При этом, если расход отработавших газов выше порогового, способ 300 следует на шаг 310, на котором величину открытия входного отверстия уменьшают. Уменьшение отверстия включает в себя уменьшение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода во втором направлении, противоположном первому, и в сторону от первого отклонителя потока на шаге 312. Вращение регулятора расхода во втором направлении включает в себя направление сигналов на механизированный привод для вращения петли, соединяющей регулятор расхода с защитной трубкой, во втором направлении на пороговую величину. В одном примере регулятор расхода можно повернуть на 30° вокруг центральной оси датчика ТЧ против часовой стрелки. Уменьшение зазора между регулятором расхода и первым отклонителем потока ограничивает поток отработавших газов в датчик ТЧ, в связи с чем уменьшается количество твердых частиц и, следовательно, интенсивность осаждения твердых частиц на датчике ТЧ, например.
В одном примере отверстие увеличивают (на шаге 306) или уменьшают (на шаге 310) путем вращения регулятора расхода на пороговую величину, при этом пороговая величина представляет собой фиксированную величину, также зависящую от расхода отработавших газов. Например, когда расход отработавших газов выше порогового, регулятор расхода можно повернуть на 30° во втором направлении (на шаге 312), при этом, если расход отработавших газов ниже порогового, регулятор расхода можно повернуть на 30° в первом направлении (на шаге 308). В другом примере регулятор расхода можно повернуть на пороговую величину, при этом пороговая величина может изменяться и также зависит от расхода отработавших газов. Например, на шаге 312, если расход отработавших газов выше порогового на определенную величину, величина уменьшения отверстия будет тем больше, чем больше величина, на которую расход отработавших газов превышает пороговый. Аналогичным образом, на шаге 308, если расход отработавших газов ниже порогового на определенную величину, величина уменьшения отверстия будет тем больше, чем больше величина, на которую расход отработавших газов ниже порогового. Иначе говоря, величина открытия отверстия может зависеть от величины, на которую расход отработавших газов отличается от порогового.
Отрегулировав величину открытия входного отверстия в зависимости от расхода отработавших газов (либо увеличив его на шаге 306, либо уменьшив его на шаге 310), способ 300 следует на шаг 314. На шаге 314 твердые частицы, движущиеся в потоке отработавших газов, можно отделять, в зависимости от их размера, от потока отработавших газов на чувствительный элемент датчика ТЧ. Крупные частицы и (или) водяные капли можно улавливать на первом отклонителе потока (например, первом отклонителе 234 потока на ФИГ. 2А-2В), пропуская только мелки твердые частицы в отработавших газах для попадания во (например, прохождения через) входное отверстие датчика ТЧ. Эти мелкие твердые частицы можно направить на чувствительный элемент датчика ТЧ, как раскрыто на ФИГ. 2А и 2В, с последующим осаждением на чувствительном элементе датчика ТЧ (например, элементе 254 датчика на ФИГ. 2А-2В).
На следующем шаге 316 способ включает в себя проверку наличия условий для регенерации датчика ТЧ. А именно, когда скопление ТЧ на чувствительном элементе датчика ТЧ выше порогового, или когда сопротивление датчика ТЧ падает до порогового, можно считать, что имеют место условия для регенерации датчика ТЧ, и датчик ТЧ может нуждаться в регенерации для продолжения обнаружения ТЧ. Если имеют место условия для регенерации датчика ТЧ, способ 300 следует на шаг 320, на котором можно выполнить регенерацию датчика ТЧ согласно способу 400 на ФИГ. 4. Если условия для регенерации датчика ТЧ отсутствуют по результатам проверки на шаге 316, способ 300 следует на шаг 318, на котором датчик ТЧ продолжает сбор ТЧ на датчике ТЧ. Любые ТЧ, не осевшие на датчике ТЧ, направляют из датчика ТЧ через выход датчика ТЧ.
Раскрытый выше способ 300 может выполнять контроллер для поддержания интенсивность осаждения на датчике ТЧ, регулируя открытие входного отверстия датчика ТЧ. В других вариантах, где датчик ТЧ содержит пружинную петлю, соединяющую регулятор расхода с защитной трубкой датчика ТЧ, регулирование открытия входного отверстия датчика ТЧ может быть пассивным, без вмешательства контроллера. В этом случае, под действием давления, оказываемого поступающими отработавшими газами, пружинная петля может вращать регулятор расхода, тем самым регулируя величину открытия на входном отверстии датчика ТЧ.
Так, пример способа содержит шаги, на которых: регулируют величину открытия входного отверстия в датчик твердых частиц, расположенный в потоке отработавших газов, в зависимости от расхода потока отработавших газов выше по потоку от датчика твердых частиц. Указанное регулирование содержит увеличение величины открытия входного отверстия, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, а также содержит уменьшение величины открытия входного отверстия, когда расход отработавших газов превышает пороговый. Датчик твердых частиц содержит первый отклонитель потока и регулятор расхода, расположенные на входном отверстии, при этом один конец регулятора расхода расположен на расстоянии от первого отклонителя потока для создания зазора на входном отверстии. Увеличение величины открытия включает в себя увеличение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода в первом направлении в сторону от первого отклонителя потока, а уменьшение величины открытия включает в себя уменьшение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода во втором направлении, противоположном первому, в сторону первого отклонителя потока. Датчик твердых частиц также содержит второй отклонитель потока, расположенный вблизи выхода датчика твердых частиц, при этом второй отклонитель потока находится на некотором расстоянии от первого отклонителя потока. Второй отклонитель потока направляет отработавшие газы через датчик твердых частиц к элементу датчика твердых частиц, расположенный вблизи выхода датчика твердых частиц посредством первого отклонителя потока и второго отклонителя потока.
Обратимся к ФИГ. 4, на которой раскрыт способ 400 для регенерации датчика ТЧ (например, датчика 106 ТЧ на ФИГ. 1). А именно, когда скопление сажи на датчике ТЧ выше порогового, или когда сопротивление датчика ТЧ с поправкой на температуру падает до порогового, можно считать, что имеют место условия для регенерации датчика ТЧ, и может быть необходима регенерация датчика ТЧ для продолжения обнаружения ТЧ. На шаге 402 можно инициировать регенерацию датчика ТЧ и выполнить ее путем нагревания датчика на шаге 404. Датчик ТЧ можно нагревать, включив нагревательный элемент, находящийся в тепловом контакте с поверхностью электродов датчика, например, нагревательный элемент, встроенный в датчик, до тех пор, пока скопление сажи в достаточной степени не сократиться благодаря окислению частиц углерода между электродами. Регенерацией датчика ТЧ обычно управляют с помощью таймеров, при этом таймер может быть установлен на пороговый период на шаге 402. Или же регенерацией датчика можно управлять, измеряя температуру наконечника датчика, или регулируя подачу мощности на нагреватель, либо используя все указанные способы. Если для регенерации датчика ТЧ используют таймер, на шаге 406 способ 400 включает в себя проверку того, истек ли пороговый период. Если пороговый период не истек, способ 400 следует на шаг 408, на котором регенерацию датчика ТЧ можно продолжить. Если пороговый период истек, способ 400 следует на шаг 410, на котором регенерацию датчика сажи можно завершить, и отключить электрическую цепь на шаге 412. Кроме того, электроды датчика можно охладить, например, до температуры отработавших газов. Способ 400 следует на шаг 414, на котором измеряют сопротивление между электродами датчика сажи. По результатам измерения сопротивления, с возможной поправкой на температуру, на шаге 416 можно вычислить скопление ТЧ или сажи в датчике ТЧ (т.е. скопление ТЧ или сажи между электродами датчика ТЧ), после чего способ следует на шаг 418. На шаге 418 вычисленное скопление сажи в датчике ТЧ можно сравнить с порогом Lower_Thr. Порог Lower_Thr может представлять собой нижний порог, например, ниже порога регенерации, указывающий на то, что электроды достаточно очищены от частиц сажи. В одном примере указанный порог может представлять собой порог, ниже которого можно завершить регенерацию. Если скопление сажи все еще выше Lower_Thr, что указывает на необходимость дополнительной регенерации, способ 400 следует на шаг 408, на котором регенерацию датчика ТЧ можно повторить. При этом, если продолжают происходить повторные регенерации датчика ТЧ, контроллер может установить коды ошибки, указывающие на возможное ухудшение характеристик датчика ТЧ или нагревательного элемента в датчике сажи. Если скопление сажи ниже порога Lower_Thr, что указывает на то, что поверхность электродов чистая, способ 400 следует на шаг 420, на котором можно обновить и сохранить в памяти статистику сопротивления и регенерации датчика сажи. Например, можно обновить данные о частоте регенерации датчика ТЧ и (или) среднем интервале между регенерациями датчика. На шаге 422 контроллер может использовать различные модели для вычисления эффективности фильтрации сажи в ФТЧДД в процентах. Так датчик ТЧ может выполнять бортовую диагностику ФТЧДД.
На ФИГ. 5 представлен пример алгоритма 500 для диагностики функционирования ФТЧДД по межрегенерационному интервалу датчика ТЧ. На шаге 502 контроллер может вычислить путем калибровки межрегенерационный интервал t(i)_regen для датчика ТЧ, представляющий собой интервал, измеряемый с окончания предыдущей регенерации до начала текущей регенерации датчика ТЧ. На шаге 504 сравнивают t(i)_regen с t(i-1)_regen, при этом последний представляет собой предыдущий калиброванный интервал регенерации датчика ТЧ. По результатам можно определить, что датчик сажи может нуждаться в неоднократном прохождении цикла регенерации, для диагностики ФТЧДД. Если t(i)_regen меньше половины значения t(i-l)_regen, то на шаге 508 указывают наличие течи из ФТЧДД, и подают сигнал ухудшения характеристик ФТЧДД. Вместо вышеуказанного процесса или в дополнение к нему, диагностику ФТЧДД можно осуществлять, используя другие параметры, например: температуру отработавших газов, частоту вращения / нагрузку двигателя и т.п. Сигнал ухудшения характеристик может быть подан, например, с помощью индикаторной лампы неисправности или диагностического кода.
Если текущий межрегенерационный интервал составляет менее половины предыдущего межрегенерационного интервала, это может указывать на то, что время достижения электрической цепью порога R_regen стало короче, в связи с чем возросла частота регенерации. Возросшая частота регенерации датчика ТЧ может свидетельствовать о том, что скопление твердых частиц в исходящем потоке отработавших газов выше того, что имеет место при нормальном функционировании ФТЧДД. То есть, если изменение межрегенерационного интервала датчика сажи достигает порога t_regen, при котором текущий межрегенерационный интервал датчика ТЧ меньше половины предыдущего межрегенерационного интервала, указывают наличие ухудшения характеристик ФТЧДД или течи из него, например, путем визуального отображения для водителя и (или) установки флага состояния, сохраняемого в постоянном запоминающем устройстве, соединенном с процессорным устройством, с возможностью отправки в диагностическое устройство, соединенное с процессорным устройством. Если изменение межрегенерационного интервала датчика сажи не достигает порога t_regen, на шаге 506 не указывают наличие течи в ФТЧДД. Так можно выявлять течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика твердых частиц, по интенсивности осаждения твердых частиц на элементе датчика твердых частиц.
Обратимся к ФИГ. 6, представляющей собой схему 600 примера зависимости между расходом отработавших газов, величиной открытия входного отверстия датчика ТЧ и скоплением ТЧ на датчике ТЧ. Первая кривая 602 схемы 600 представляет расход отработавших газов, определяемый датчиком расхода, расположенным выше по потоку от датчика ТЧ. Вторая кривая 604 представляет открытие входного отверстия датчика ТЧ, определяемое вращением регулятора расхода, расположенного вблизи входного отверстия датчика ТЧ согласно ФИГ. 2А и 2В. Третья кривая 606 представляет скопление ТЧ на датчике ТЧ. Штриховая линия 612 указывает порог регенерации датчика ТЧ, а штриховая линия 614 указывает Lower_Thr, свидетельствующий о том, что электроды датчика ТЧ чистые, как раскрыто на ФИГ. 4. Штриховые линии 608 и 610 представляют пороговый расход отработавших газов и пороговую величину открытия входного отверстия соответственно. Значения времени для каждой кривой нанесены по (горизонтальной) оси х, а значения соответствующих параметров - по (вертикальной) оси у.
В момент t0 датчик ТЧ относительно чист (кривая 606) с низким скоплением ТЧ, т.е. ниже Lower_Thr (линия 614), что указывает на то, что датчик ТЧ был регенерирован недавно. Расход отработавших газов (кривая 602) выше порогового (линия 608). Когда расход отработавших газов выше порогового, открытие входного отверстия датчика ТЧ можно отрегулировать, установив подвижную заслонку (например, регулятор 238 расхода на ФИГ. 2А и 2В) в конечное положение между первым (закрытым) и вторым (открытым). Конечное положение может быть ближе к первому положению, чем ко второму. При этом положение подвижной заслонки можно изменять, задействуя электродвигатель для вращения петли, соединяющей подвижную заслонку с датчиком ТЧ, в первом направлении (против часовой стрелки, например) в сторону первого отклонителя потока, расположенного вблизи входного отверстия датчика ТЧ. Технический эффект, достигаемый установкой входного отверстия датчика ТЧ в конечное положение, которое ближе к первому закрытому положению, состоит в сокращении зазора между подвижной заслонкой и первым отклонителем потока, в связи с чем уменьшается количество ТЧ, поступающих в датчик ТЧ с последующим осаждением на электродах датчика ТЧ. Так можно поддерживать интенсивность осаждения на датчике ТЧ на необходимом уровне. При этом наклон линии 606 отражает интенсивность осаждения ТЧ на электродах датчика ТЧ.
Между t0 и t1 поток отработавших газов (кривая 602) все еще выше порогового (линия 608), в связи с чем открытие входного отверстия датчика ТЧ сохраняют ближе к первому, закрытому, положению. В период между t0 и t1 датчик ТЧ продолжает собирать твердые частицы с постоянной интенсивностью, представленной линией 606.
В момент t1 скопление ТЧ на датчике ТЧ достигает порога для регенерации (штриховая линия 612). В период между t1 и t2 может происходить регенерация датчика ТЧ. Контроллер может содержать команды, предусматривающие направление сигнала регенерации на цепь регенерации в зависимости от показателей уровня ТЧ. Регенерация датчика ТЧ включает в себя включение части электрической цепи, относящейся к регенерации, на пороговое время и (или) пороговый период, как раскрыто на ФИГ. 4, для выжигания отложений ТЧ между электродами датчика ТЧ, например.
В момент t2 датчик ТЧ относительно чист, на что указывает низкое скопление ТЧ (кривая 606). При этом в момент t2 расход отработавших газов (кривая 602) падает ниже порогового (линия 608). Между t2 и t3, когда расход отработавших газов ниже порогового, открытие входного отверстия датчика ТЧ можно отрегулировать, установив подвижную заслонку (например, регулятор 238 расхода на ФИГ. 2А и 2В) в конечное положение, которое ближе ко второму, чем к первому положению (кривая 604). При этом положение подвижной заслонки можно изменять, задействуя электродвигатель для вращения петли, соединяющей подвижную заслонку с датчиком ТЧ, во втором направлении (по часовой стрелке, например) в сторону от первого отклонителя потока вблизи входного отверстия датчика ТЧ. Технический эффект, достигаемый установкой величины открытия входного отверстия датчика ТЧ в конечное положение, которое ближе ко второму, открытому, положению, состоит в увеличении зазора между подвижной заслонкой и первым отклонителем потока, в связи с чем возрастает количество ТЧ, поступающих в датчик ТЧ с последующим осаждением на электродах датчика ТЧ. Так можно поддерживать интенсивность осаждения на датчике ТЧ на необходимом уровне, на что указывает наклон линии 606. Наклон линии 606 между t2 и t4 схож с наклоном линии 606 между t0 и t1. Таким образом, регулируя величину открытия входного отверстия в зависимости от расхода отработавших газов, скопление ТЧ в датчике можно поддерживать на постоянном уровне.
Между t3 и t4 расход отработавших газов (кривая 602) возрастает примерно до порогового (линия 608). Установка величины открытия входного отверстия датчика ТЧ в конечное положение ближе к первому, закрытому, положению, как разъяснялось выше, позволяет поддерживать осаждение ТЧ в датчике ТЧ на необходимом уровне (наклон линии 606). Аналогичным образом, когда расход отработавших газов возрастает приблизительно до порогового между t4 и t5, открытие входного отверстия датчика ТЧ устанавливают в конечное положение ближе ко второму, открытому, положению. Автоматическое регулирование величины открытия входного отверстия в зависимости от расхода отработавших газов позволяет поддерживать осаждение ТЧ в датчике ТЧ на необходимом уровне. Так можно устранить зависимость чувствительности датчика ТЧ от расхода отработавших газов.
В момент t5 скопление ТЧ (кривая 606) вновь достигает порога регенерации (штриховая линия 612). Следовательно, между t5 и t6 может происходить регенерация датчика ТЧ, как раскрыто выше. В момент t6 датчик ТЧ относительно чист. Кроме того, открытие входного отверстия датчика ТЧ находится в конечном положении ближе ко второму, закрытому, положению, так как расход отработавших газов (кривая 602) все еще выше порогового (линия 608). При этом, несмотря на автоматическое регулирование величины открытия входного отверстия датчика ТЧ, скопление ТЧ на датчике ТЧ (кривая 606) резко возрастает, указывая на то, что интенсивность осаждения твердых частиц на датчике ТЧ выше необходимой, что свидетельствует о течи из ФТЧДД, расположенного выше по потоку от датчика ТЧ. Таким образом, в связи с тем, что текущая интенсивность осаждения твердых частиц на датчике ТЧ превышает необходимую, можно указать наличие течи из ФТЧДД и установить диагностический код. Например, можно включить индикаторную лампу неисправности ИЛН (MIL), сигнализирующую необходимость замены ФТЧДД. Отсутствие зависимости датчика ТЧ от расхода отработавших газов позволяет своевременно выявлять течи из ФТЧДД, снижая, тем самым, вероятность работы двигателя с негерметичным фильтром твердых частиц и, следовательно, выбросы частиц сажи в отработавших газах.
Таким образом, регулируя величину открытия входного отверстия в зависимости от расхода отработавших газов, осаждение ТЧ в датчике ТЧ можно поддерживать на постоянном уровне, а также снизить зависимость чувствительности датчика ТЧ от расхода отработавших газов. То есть технический эффект, достигаемый увеличением величины открытия входного отверстия датчика ТЧ, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, и сокращением указанного открытия, когда расход отработавших газов превысит пороговый, состоит в том, что интенсивность осаждения твердых частиц на электродах датчика ТЧ остается почти постоянной. Чувствительность датчика ТЧ не зависит от расхода поступающих отработавших газов, благодаря чему результаты измерения ТЧ ниже по потоку от ФТЧДД становятся более достоверными и надежными. Так можно повысить своевременность и эффективность выявления течей из ФТЧДД или ухудшения его характеристик.
В раскрытых выше системах и способах также предложен способ обнаружения твердых частиц в выпускной системе, содержащий шаги, на которых: регулируют величину открытия входного отверстия в датчик твердых частиц, расположенный в потоке отработавших газов, в зависимости от расхода потока отработавших газов выше по потоку от датчика твердых частиц. В первом примере способ может дополнительно или взамен включать в себя то, что указанное регулирование содержит увеличение величины открытия входного отверстия, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, и содержит уменьшение величины открытия входного отверстия, когда расход отработавших газов превышает пороговый. Второй пример способа необязательно включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что датчик твердых частиц содержит первый отклонитель потока и регулятор расхода, расположенный на входном отверстии, при этом один конец регулятора расхода расположен на расстоянии от первого отклонителя потока для создания зазора на входном отверстии. Третий пример способа необязательно включает в себя первый и (или) второй примеры и дополнительно включает в себя то, что указанное увеличение величины открытия включает в себя увеличение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода в первом направлении в сторону от первого отклонителя потока. Четвертый пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя то, что указанное уменьшение величины открытия включает в себя уменьшение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода во втором направлении, противоположном первому, в сторону первого отклонителя потока. Пятый пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что датчик твердых частиц также содержит второй отклонитель потока, расположенный вблизи выхода датчика твердых частиц, при этом второй отклонитель потока находится на некотором расстоянии от первого отклонителя потока. Шестой пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по пятый и дополнительно содержит шаг, на котором отработавшие газы направляют через датчик твердых частиц к элементу датчика твердых частиц, расположенному вблизи выхода датчика твердых частиц посредством первого отклонителя потока и второго отклонителя потока. Седьмой пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по шестой и дополнительно содержит шаг, на котором выявляют течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика твердых частиц, и указывают наличие ухудшения характеристик фильтра твердых частиц на основании интенсивности осаждения твердых частиц на элементе датчика твердых частиц. Восьмой пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по седьмой и дополнительно включает в себя то, что в основе пороговой интенсивности лежит необходимая интенсивность осаждения твердых частиц на элементе датчика твердых частиц.
В раскрытых выше системах и способах также предложен способ обнаружения твердых частиц в системе датчика твердых частиц, содержащий шаги, на которых: увеличивают поток отработавших газов на чувствительный элемент датчика ТЧ, расположенный внутри датчика ТЧ, при этом датчик ТЧ расположен в канале потока отработавших газов, если расход отработавших газов в канале потока отработавших газов ниже порогового, и уменьшают поток отработавших газов на чувствительный элемент датчика ТЧ, если расход отработавших газов превышает пороговый. В первом примере способ может дополнительно или взамен включать в себя то, что указанное увеличение потока отработавших газов включает в себя вращение регулятора расхода, расположенного вблизи входного отверстия датчика ТЧ, в первом направлении, при этом указанное уменьшение потока отработавших газов включает в себя вращение регулятора расхода во втором направлении, противоположном первому. Второй пример способа необязательно включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что указанное вращение регулятора расхода в первом направлении также включает в себя перемещение регулятора расхода в сторону от первой заслонки потока, расположенной на входном отверстии датчика ТЧ или рядом с ним, при этом указанное вращение регулятора расхода во втором направлении также включает в себя перемещение регулятора расхода в сторону первой заслонки потока датчика ТЧ в сборе. Третий пример способа необязательно включает в себя первый и (или) второй примеры и дополнительно включает в себя то, что датчик ТЧ также содержит вторую заслонку потока, расположенную вблизи выхода датчика ТЧ, при этом вторая заслонка потока отстоит от первой заслонки потока на некоторое расстояние. Четвертый пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по третий и дополнительно содержит шаг, на котором: улавливают первую порцию твердых частиц в потоке отработавших газов на входном отверстии датчика ТЧ и направляют вторую порцию твердых частиц в потоке отработавших газов от входного отверстия к чувствительному элементу датчика ТЧ, расположенному на второй заслонке потока или рядом с ней, для способствования осаждению второй порции твердых частиц на чувствительный элемент датчика ТЧ, при этом первая порция твердых частиц больше второй порции твердых частиц. Пятый пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по четвертый и дополнительно содержит шаг, на котором указывают наличие течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ, когда интенсивность осаждения второй порции твердых частиц на чувствительном элементе датчика ТЧ превысит пороговую. Шестой пример способа необязательно включает в себя один или несколько примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя то, что первая заслонка потока направляет поток отработавших газов далее ко второй заслонке потока, причем вторая заслонка потока перенаправляет поток отработавших газов далее к выходу датчика ТЧ.
Раскрытые выше системы и способы также содержат датчик твердых частиц, содержащий: первый отклонитель потока вблизи входного отверстия датчика ТЧ, второй отклонитель потока вблизи выхода датчика ТЧ, при этом второй отклонитель потока находится на некотором расстоянии от первого отклонителя потока, чувствительный элемент датчика ТЧ, при этом как минимум часть чувствительного элемента датчика ТЧ расположена между первым отклонителем потока и вторым отклонителем потока, и подвижную заслонку, расположенную на входном отверстии датчика ТЧ или рядом с ним, выполненную с возможностью регулирования величины открытия входного отверстия. В первом примере датчик твердых частиц может дополнительно или взамен содержать контроллер с машиночитаемыми командами, сохраненными в долговременной памяти для установки подвижной заслонки в одно из конечных положений: первое положение с меньшей величиной открытия входного отверстия, второе положение с большей величиной открытия входного отверстия или какое-либо промежуточное положение между ними, в зависимости от расхода отработавших газов выше по потоку от датчика ТЧ. Второй пример датчика твердых частиц необязательно включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что установка подвижной заслонки в конечное положение включает в себя перемещение подвижной заслонки ближе к первому положению, чем ко второму положению, при увеличении расхода отработавших газов, и дополнительно включает в себя то, что регулятор расхода перемещают ближе ко второму положению, чем к первому положению, при падении расхода отработавших газов. Третий пример датчика твердых частиц необязательно включает в себя первый и (или) второй примеры и дополнительно содержит команды для указания наличия течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика ТЧ, когда текущая интенсивность осаждения твердых частиц на датчике ТЧ превысит необходимую интенсивность осаждения твердых частиц на датчике ТЧ
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти с возможностью выполнения их системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и прочими техническими средствами в составе двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения команд, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Изобретение относится к транспортной технике, более подробно, к способам управления дизельным двигателем. Предложены способы для обнаружения твердых частиц датчиком твердых частиц, расположенным ниже по потоку от фильтра твердых частиц дизельного двигателя в выпускной системе. В одном примере способ может содержать шаг, на котором увеличивают открытие входного отверстия датчика твердых частиц, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, для пропуска большего количества твердых частицы в датчик твердых частиц, и дополнительно может содержать шаг, на котором уменьшают открытие входного отверстия, когда расход отработавших газов превысит пороговый, для пропуска меньшего количества твердых частиц в датчик. Технический результат – обеспечение возможности регулирования количества твердых частиц, поступающих в датчик, в зависимости от расхода отработавших газов, поддержание на необходимом уровне интенсивности осаждения частиц в датчике и, как следствие, сохранение чувствительности датчика и устранение его зависимости от расхода отработавших газов. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ обнаружения твердых частиц, в котором:
регулируют величину открытия входного отверстия в датчик твердых частиц, расположенный в потоке отработавших газов, в зависимости от расхода отработавших газов выше по потоку от датчика твердых частиц;
причем указанное регулирование содержит увеличение величины открытия входного отверстия, когда расход отработавших газов падает ниже порогового, и дополнительно содержит уменьшение величины открытия входного отверстия, когда расход отработавших газов превышает пороговый; и
причем датчик твердых частиц содержит первый отклонитель потока и регулятор расхода, расположенный на входном отверстии, при этом один конец регулятора расхода расположен на расстоянии от первого отклонителя потока для создания зазора на входном отверстии.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное увеличение величины открытия включает в себя увеличение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода в первом направлении в сторону от первого отклонителя потока.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанное уменьшение величины открытия включает в себя уменьшение зазора между первым отклонителем потока и регулятором расхода путем вращения регулятора расхода во втором направлении, противоположном первому направлению, в сторону к первому отклонителю потока.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик твердых частиц дополнительно содержит второй отклонитель потока, расположенный вблизи выхода датчика твердых частиц, при этом второй отклонитель потока расположен на некотором расстоянии от первого отклонителя потока.
5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий шаг, на котором отработавшие газы направляют через датчик твердых частиц к элементу датчика твердых частиц, расположенному вблизи выхода датчика твердых частиц, посредством первого отклонителя потока и второго отклонителя потока.
6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий шаг, на котором выявляют течи в фильтре твердых частиц, расположенном выше по потоку от датчика твердых частиц, и указывают наличие ухудшения характеристик фильтра твердых частиц на основании интенсивности осаждения твердых частиц на элементе датчика твердых частиц.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в основе пороговой интенсивности лежит необходимая интенсивность осаждения твердых частиц на элементе датчика твердых частиц.
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ, НАПРАВЛЯЕМЫХ В ТРУБОПРОВОД ИХ РЕЦИРКУЛЯЦИИ | 2009 |
|
RU2506447C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ СГОРАНИЯ В ФИЛЬТРЕ ЧАСТИЦ | 2009 |
|
RU2484266C2 |
| RU 2007112049 A, 10.10.2008 | |||
| US 5856623 A, 05.01.1999 | |||
| US 2002166365 A1, 14.11.2002. | |||
