ДВУХРЕЖИМНОЕ ОТСЛЕЖИВАНИЕ ПРОТЕЧЕК В ДИЗЕЛЬНОМ САЖЕВОМ ФИЛЬТРЕ Российский патент 2020 года по МПК F01N3/25 F01N11/00 F02D41/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание в целом относится к способам и системам отслеживания протечек в сажевом фильтре.

Уровень техники

Выброс отработавших газов после сгорания дизельного топлива является регулируемым. Были разработаны различные технологии для идентификации и фильтрования твердых частиц ТЧ (РМ) перед выбросом отработавших газов в атмосферу. Обычно для фильтрования ТЧ или для контроля накопления сажи используют дизельные сажевые фильтры ДСФ (DPF). ДСФ могут снижать количество выбросов ТЧ посредством захвата (или фильтрования) ТЧ или сажи из отработавших газов. Датчик ТЧ, расположенный в выпускном канале за ДСФ по ходу потока, отслеживает эффективность фильтрации ДСФ, и обычно используется для обнаружения протечек в ДСФ.

Датчик ТЧ работает посредством осаждения частиц отработавших газов на паре металлических электродов, разделенных изоляционным зазором. Когда датчик ТЧ подвергается воздействию частиц, этот зазор перекрывается электропроводящим материалом, что приводит к изменению сопротивления, которое можно наблюдать как повышение тока, измеренного между электродами датчика ТЧ. Время, необходимое для повышения тока до порогового значения, зависит от количества твердых частиц, воздействию которых подвергается датчик (уровень протечки в ДСФ), и конструкции датчика.

Один из примеров подходов к обнаружению протечек в ДСФ раскрыт в патенте США 8561388 Яхата и соавт. (Yahata et. al.). В упомянутом патенте оценивающий блок оценивает время активации состояния отказа, определяющее ток (или срабатывание) датчика ТЧ, при условии что сажевый фильтр отказал. Более того, определяющий блок определяет состояние отказа сажевого фильтра, если фактическое время срабатывания датчика ТЧ, определяемое по выходным данным датчика ТЧ, наступает раньше оценочного времени активации состояния отказа. Таким образом, посредством отслеживания времени срабатывания датчика ТЧ, определяют состояние отказа ДСФ.

Однако, авторы настоящего изобретения осознают потенциальные недостатки подобных систем. Обнаружение протечки, раскрытое Яхата и соавт. (Yahata et. al.), может иметь недостатки, в частности, при необходимости обнаружения незначительных протечек ДСФ. По существу, фактическое время срабатывания датчика ТЧ обратно пропорционально величине протечки ДСФ. Например, при обнаружении незначительных протечек в ДСФ, время срабатывания может быть дольше одного ездового цикла. Тем не менее, длительное время противоречит требованиям бортовой диагностики БД (OBD), которые дают только один ездовой цикл на завершение необходимого отслеживания.

В одном из примеров часть вышеописанных недостатков может быть устранена посредством способа, содержащего: регулирование работы двигателя в ответ на сигналы датчика твердых частиц ТЧ, расположенного в выпускном канале двигателя за сажевым фильтром по ходу потока, и индикацию деградации сажевого фильтра в выпускном канале двигателя в соответствии с рабочими характеристиками датчика ТЧ, в течение одного ездового цикла и в течение множества ездовых циклов. Таким образом, сильные протечки в ДСФ могут быть обнаружены посредством отслеживания уровней содержания ТЧ в течение одного ездового цикла. Тем не менее, если в ДСФ отсутствуют сильные протечки, для обнаружения незначительных протечек в ДСФ отслеживание уровней содержания ТЧ может быть продолжено дальше, в течение множества ездовых циклов. Таким образом, отслеживание сильных и незначительных протечек в ДСФ может осуществляться отдельно.

В качестве примера, быстрое обнаружение протечки может содержать индикацию о сильной протечке в случае, если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение тока в течение одного ездового цикла. Таким образом, если ток датчика ТЧ достигает порогового значения за один ездовой цикл, то это может указывать на сильную протечку в ДСФ, и могут быть предприняты соответствующие компенсирующие действия. Однако, если в течение одного ездового цикла протечка не обнаруживается, может быть осуществлено медленное обнаружение, содержащее отслеживание тока датчика ТЧ на протяжении множества ездовых циклов. Если ток датчика ТЧ достигает порогового значения в течение одного из нескольких ездовых циклов, то это может указывать на незначительную протечку в ДСФ, и могут быть предприняты соответствующие корректирующие действия. Однако, если ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения на протяжении всех ездовых циклов, то это может указывать на отсутствие протечек в ДСФ. Таким образом, предусматривая раздельные способы обнаружения незначительных и сильных протечек, может быть обеспечена оценка рабочих характеристик ДСФ в течение нескольких ездовых циклов.

Следует понимать, что приведенное выше краткое описание предназначено лишь для ознакомления в упрощенном виде с набором идей, более подробно раскрытых в подробном описании. Оно не предназначено для определения ключевых или обязательных признаков истребуемого объема изобретения, который определен исключительно формулой изобретения, следующей за подробным описанием. Кроме того, истребуемый объем изобретения не ограничен вариантами осуществления, в которых устранены недостатки, указанные выше или в любой части настоящего документа.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена блок-схема двигателя и связанного с ним датчика твердых частиц ТЧ отработавших газов, расположенного за дизельным сажевым фильтром ДСФ по ходу потока.

На фиг. 2 представлен пример изменения тока датчика ТЧ по мере увеличения времени отслеживания.

На фиг. 3 представлена высокоуровневая блок-схема обнаружения сильных и незначительных протечек в ДСФ в течение множества циклов, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая способ выполнения регенерации датчика ТЧ.

На фиг. 5 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая способ выполнения регенерации ДСФ.

На фиг. 6 представлен пример токов датчика ТЧ в течение одного и нескольких ездовых циклов при условии сильной протечки, незначительной протечки в ДСФ или при ее отсутствии.

Подробное описание

Нижеследующее описание относится к системам и способам обнаружения протечек в дизельном сажевом фильтре ДСФ, основанным на выходных данных датчика твердых частиц (ТЧ), расположенного в системе двигателя в выпускном канале двигателя за ДСФ по ходу потока, например, в системе двигателя, показанной на фиг. 1. Величина протечки в ДСФ может отслеживаться посредством мониторинга времени, за которое ток датчика ТЧ достигает порогового значения тока. Однако, величина протечки в ДСФ и, следовательно, время, необходимое для достижения током датчика порогового значения, изменяются обратно пропорционально времени отслеживания, как показано на фиг. 2. Таким образом, завершение диагностического алгоритма для обнаружения протечки ДСФ незначительной величины может потребовать больше времени. Для выполнения алгоритма, например алгоритма, проиллюстрированного на фиг. 3, может быть выполнен контроллер с возможностью раздельного обнаружения сильных и незначительных протечек в ДСФ посредством отслеживания тока датчика ТЧ на протяжении множества ездовых циклов. Упомянутый контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью выполнения алгоритма, например алгоритма, проиллюстрированного на фиг. 4, для регенерации датчика ТЧ в случае, если ток датчика ТЧ достигает порогового значения. Кроме того, упомянутый контроллер может быть выполнен с возможностью осуществления алгоритма, например алгоритма, проиллюстрированного на фиг. 5, для регенерации ДСФ, в случае, если количество ТЧ или сажи, накопленных на ДСФ, достигает пороговых значений. На фиг. 6 показан пример зависимостей токов датчика ТЧ при сильной и незначительной протечках в ДСФ, отслеживаемых в течение нескольких ездовых циклов. Таким образом, и сильная, и незначительная протечки в ДСФ могут быть обнаружены посредством осуществления быстрого и медленного отслеживания для обнаружения, поэтому могут быть удовлетворены требования по времени, соответствующие будущим ограничениям ТЧ в БД.

На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства содержит систему 8 двигателя. Система 8 двигателя может содержать двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30. Двигатель 10 содержит впуск 23 двигателя и выпускную систему 25. Впуск 23 двигателя содержит дроссель 62, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпускная система 25 двигателя содержит выпускной коллектор 48, ведущий в конечном счете к выпускному каналу 35, по которому отработавшие газы направляются в атмосферу. Дроссель 62 может быть расположен во впускном канале 42 за нагнетательным устройством, таким как турбонагнетатель (не показан), по ходу потока, и перед охладителем нагнетаемого воздуха (не показан). Охладитель нагнетаемого воздуха, при наличии, может быть выполнен с возможностью уменьшения температуры воздуха на впуске, сжатого нагнетательным устройством.

Выпускная система 25 двигателя может содержать одно или несколько устройств 70 снижения выбросов, которые могут быть установлены непосредственно в выпускной системе. К одному или нескольким устройствам снижения выбросов могут относиться трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр обедненных NOx, каталитический нейтрализатор избирательного каталитического восстановления ИКВ (SCR), и так далее. Выпускная система 25 двигателя может дополнительно содержать дизельный сажевый фильтр (ДСФ) 102, временно отфильтровывающий ТЧ из поступающих газов, и расположенный перед устройством 70 снижения выбросов по ходу потока. В одном из примеров, как показано, ДСФ 102 является системой, задерживающей дизельные твердые частицы. ДСФ 102 может иметь монолитную структуру, выполненную, например, из кордиерита или карбида кремния, с множеством каналов внутри для фильтрования твердых частиц из дизельных отработавших газов. Выхлопные газы, очищенные фильтрованием от ТЧ, после прохождения через ДСФ 102, могут быть подвержены измерениям датчиком 106 ТЧ, и дальнейшей обработке в устройством 70 снижения выбросов, и выпущены в атмосферу через выпускной канал 35.

В ДСФ, устанавливаемых в транспортных средствах, как правило, отслеживается наличие протечек, в соответствии с требованиями агентства по защите окружающей среды АЗОС (ЕРА) и калифорнийского совета по воздушным ресурсам КСВР (CARB). Использование датчика ТЧ для обнаружения протечек фильтра обусловлено более строгими пороговыми значениями обнаружения, вводимыми регулирующими агентствами. Датчик 106 ТЧ, как правило, содержит пару плоских чередующихся электродов, образующих форму «гребенки». Эти электроды, как правило, могут быть изготовлены из таких металлов, как платина, золото, осмий, родий, иридий, рутений, алюминий, титан, цирконий и тому подобных, а также оксидов, цементов, сплавов и соединений, содержащих, по меньшей мере, один из вышеупомянутых металлов. Электроды располагают на подложке датчика ТЧ, изготавливаемой, как правило, из материалов с высоким электрическим сопротивлением. К возможным материалам с высоким электрическим сопротивлением могут относиться оксиды, например, алюминия, циркония, иттрия, оксид лантана, кремния и сочетания, содержащие, по меньшей мере, один из вышеупомянутых, или любой другой металл, способный препятствовать электрической связи и обеспечивать физическую защиту паре чередующихся электродов. Расстояние между «зубцами» гребенки двух электродов может, как правило, находиться в диапазоне от 10 микрометров до 100 микрометров, причем ширина каждого отдельного «зубца» приблизительно одинакова, хотя последнее и не является необходимым.

В представленном примере, датчик 106 ТЧ представляет собой резистивный датчик, оценивающий количество накопленной в ДСФ 102 сажи по изменению проводимости, измеряемой между электродами датчика ТЧ. Как таковая, проводимость может быть определена, например, на основании тока датчика ТЧ. Когда на электродах датчика начинают оседать частицы сажи, ток датчика ТЧ (и, соответственно, проводимость), начинает возрастать. Количество накопленной на датчике ТЧ сажи может быть определено на основании уровней тока датчика ТЧ. Если выброс сажи из ДСФ 102, определенный по выходным данным датчика 106 ТЧ, превышает пороговое значение для выброса сажи, то ДСФ 102 может быть определен как протекающий и поврежденный, и нуждающийся в замене. При достижении током датчика ТЧ порогового значения тока, может быть проведена регенерация датчика ТЧ посредством нагревания датчика ТЧ до сгорания частиц сажи. Время отклика для накопления выброса сажи и, следовательно, время отклика для достижения порогового значения проводимости, является мерой величины протечки ДСФ.

Величина протечки ДСФ может быть отслежена, например, посредством мониторинга времени, затрачиваемого на достижение током датчика ТЧ порогового значения. Возвращаясь к фиг. 2, график 200 демонстрирует пример зависимости порогового значения тока датчика ТЧ от времени отслеживания. Ток датчика ТЧ представлен кривой 206, и пороговое значение тока датчика ТЧ (l₁) представлено кривой 202. Например, объем протечки ДСФ определяется по времени, затрачиваемому на достижение током датчика ТЧ порогового значения l₁. На графике 200 ток датчика ТЧ достигает порогового значения l₁ в момент времени t1. Величина протечки в ДСФ может быть определена по наклону кривой 206 (например, ~l₁/t1). Более строгие требования АЗОС (ЕРА) и КСВР (CARB) предусматривают обнаружение даже незначительных по величине протечек в ДСФ. Для примера рассмотрен ток датчика ТЧ, показанный на графике 208. Ток датчика ТЧ (кривая 208) достигает порогового значения l₁ в момент времени t2. Величина протечки в ДСФ может быть определена по наклону кривой 208 (~l₂/t2). То есть, наклон кривой 208 меньше, чем наклон кривой 206, что соответствует более низкой величине протечки в ДСФ. Для обнаружения протечек в ДСФ более низкой величины требуется большее время отслеживания (t2), как показано на графике 200 (ср. время t1 и t2). Тем не менее, как правило, можно ожидать завершения обнаружения протечки за короткое время, настолько короткое, как один ездовой цикл, причем ездовой цикл содержит, например, запуск транспортного средства и выключение транспортного средства и запуск двигателя между ними. Но, в частности, при незначительных протечках в ДСФ завершение обнаружения за один ездовой цикл может быть невозможно. Для выполнения требований по времени завершения, может быть использован двухрежимное отслеживание протечек в ДСФ. По существу, посредством использования способа раздельного отслеживания для обнаружения сильных и незначительных протечек, как показано на фиг. 3, сильные протечки могут быть обнаружены быстрее, например, в течение одного ездового цикла. Таким образом, можно избежать длительного времени измерения для снижения объема протечки в ДСФ, и могут быть удовлетворены требования БД по времени завершения для ТЧ.

Возвращаясь к фиг. 1, система 6 транспортного средства может дополнительно содержать систему 14 управления. Показанная система 14 управления получает информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых раскрыты в настоящей заявке) и посылает управляющие сигналы множеству приводов 81 (различные примеры которых раскрыты в настоящей заявке). В качестве примера, датчики 16 могут содержать датчик 126 отработавшего газа (расположенный в коллекторе 48 отработавшего газа), датчик 128 температуры, датчик 129 давления (расположенный ниже по току от устройства 70 контроля выпуска) и датчик 106 ТЧ. Другие датчики, такие как дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава смеси, могут быть присоединены к различным частям системы 6 транспортного средства. В качестве другого примера, к приводам могут относиться топливные форсунки 66, дроссель 62, клапаны ДСФ, управляющие регенерацией фильтра (не показаны) и так далее. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер 12 может быть выполнен содержащим машиночитаемые команды, хранящиеся в долговременной памяти. Контроллер может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные, и запускать приводы в ответ на обработанные данные в соответствии с командами или записанным в нем кодом, соответствующим одному или нескольким алгоритмам. Примеры алгоритмов раскрыты в настоящей заявке со ссылками на фиг. 3, 4 и 5.

Команды для выполнения способа 300 и остальных способов (400 и 500), содержащиеся в настоящей заявке, могут быть исполнены контроллером 12 на основании команд, сохраненных в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, принятыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать приводы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.

Обратимся теперь к фиг. 3, где показан способ 300 для обнаружения сильных и незначительных протечек в ДСФ в течение множества ездовых циклов. Более конкретно, алгоритм содержит быстрое обнаружение сильных протечек в ДСФ и медленное обнаружение незначительных протечек в ДСФ.

На этапе 302 может быть определено начало ездового цикла. Например, ездовой цикл может содержать одну последовательность запуска транспортного средства, работы двигателя и выключения транспортного средства. Например, положение ключа зажигания ВКЛ может указывать на состояние запуска транспортного средства, а переведение ключа зажигания в положение ВЫКЛ может указывать на состояние выключения транспортного средства. В других примерах, нажатие кнопки старт/стоп для запуска двигателя может указывать на состояние запуска транспортного средства, а нажатие кнопки старт/стоп для выключения двигателя может указывать на состояние выключения транспортного средства. В транспортных средствах, оснащенных брелоком с меткой радиочастотной идентификации РЧИД (RFID) нажатие или надавливание на кнопку для запуска/остановки двигателя может указывать на состояние работы/выключения транспортного средства. Более того, один ездовой цикл может содержать работу двигателя между запуском транспортного средства и выключением транспортного средства. В некоторых примерах, работа двигателя может содержать работу двигателя в течение порогового значения времени или движение транспортного средства в течение порогового значения дистанции. Соответственно, один ездовой цикл охватывает запуск транспортного средства с последующим запуском двигателя, и дальнейшее выключение транспортного средства. Более конкретно, в течение одного ездового цикла, транспортное средство работает без любых других промежуточных циклов запуска/выключения. Если это не начало ездового цикла, то способ заканчивается.

Однако, если определено начало ездового цикла, способ продолжается на этапе 304. На этапе 304 может быть установлено, превышает ли температура отработавших газов пороговое значение температуры, Thr. В одном из примеров пороговое значение температуры может составлять температуру конденсации. Обычно значения температуры конденсации варьируются в диапазоне 45-55°C, в зависимости от воздушно-топливного отношения. Более конкретно, если, например, температура отработавших газов превышает температуру конденсации, в отработавших газах не будет образовываться водяной конденсат. Таким образом, датчики ТЧ и нагреватели датчика могут быть запущены только если температура отработавших газов в конкретном месте расположения датчика частиц в выпускной системе превышает температуру конденсации. Если температура отработавших газов не превышает Thr, способ продолжается на этапе 306, где способ содержит команды по ожиданию до тех пор, пока температура отработавших газов не достигнет Thr. Как только температура отработавших газов превышает Thr, способ продолжается на этапе 308, на котором может быть осуществлена регенерация датчика ТЧ. В данном случае, регенерация датчика ТЧ может быть осуществлена, если, например, ток датчика ТЧ, измеренный в предшествующем ездовом цикле (например, извлеченный из памяти контроллера), превышает пороговое значение тока для регенерации. Тем не менее, если ток датчика ТЧ не достигает порогового значения для регенерации в предыдущем ездовом цикле, или если это первый ездовой цикл с момента регенерации датчика ТЧ, способ может пропустить этап 308 и перейти к этапу 310, где осуществляется установка таймера. Далее, способ продолжается на этапе 312, где осуществляется накопление твердых частиц на датчике ТЧ. Как описано ранее, работа датчика ТЧ основана на сборе частиц отработавшего газа на паре металлических электродов, разделенных изоляционным зазором.

Когда датчик ТЧ накапливает ТЧ, зазор перекрывается электропроводящим материалом, вызывая тем самым изменение сопротивления, наблюдаемое как увеличение тока, проходящего через электроды. Ток датчика ТЧ отслеживают на этапе 314. Затем способ продолжается на этапе 316, где определяют, превышает ли ток датчика ТЧ пороговое значение Thr. Например, пороговое значение Thr может быть установлено с расчетом на обнаружение сильных протечек в ДСФ (например, Thr может составлять от 5 до 50 мкА в зависимости от конструкции датчика). В качестве другого примера, пороговое значение Thr может составлять уровень тока, при котором количество накопленной сажи достигает порогового значения для регенерации. По существу, если ток датчика ТЧ (или количество накопленной сажи) достигает порогового значения, это может указывать на выполнение условий для регенерации датчика ТЧ. Если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение, способ продолжается на этапе 320 индикацией о деградации ДСФ. Индикация деградации ДСФ может дополнительно содержать индикацию о сильной протечке в ДСФ и установку первого диагностического кода на этапе 322. Например, первый диагностический код может отображать «катастрофическую» неисправность ДСФ. Далее, на этапе 324, оператор может быть уведомлен об обнаружении в ДСФ сильной протечки, и ему может быть рекомендовано заменить деградированный ДСФ. Кроме того, на этапе 326, мощность двигателя может быть уменьшена до первого уровня или порогового значения. Уменьшение мощности двигателя до первого уровня может снизить количество выбрасываемых отработавших газов.

Таким образом, сильные протечки в ДСФ могут быть обнаружены в течение одного ездового цикла, и способ 300 заканчивается. В качестве альтернативы, как только на этапе 316 обнаруживается сильная протечка, способ может продолжиться наблюдением за рабочими характеристиками датчика ТЧ посредством возвращения на этап 302 в течение множества ездовых циклов. В настоящей заявке, множество ездовых циклов может содержать последовательные ездовые циклы с промежуточным охлаждением двигателя до температуры окружающей среды. В частности, контроллер может выполнять действия, раскрытые на этапах с 302 по. 320, при регенерации датчика ТЧ на этапе 308 (посредством выполнения алгоритма 400 на фиг. 4) в течение каждого ездового цикла. Если ток датчика ТЧ продолжает достигать пороговых уровней при каждом ездовом цикле, это может указывать на сильную протечку в ДСФ, и оператор может быть уведомлен о необходимости принять немедленные корректирующие действия по замене протекающего ДСФ, как объяснено на этапе 320.

Возвращаясь к этапу 316, если при проверке на этапе 316 ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения, способ продолжается на этапе 318, где может быть определено, истекло ли пороговое значение длительности (длительность 1). Например, пороговое значение длительности может соответствовать требуемому времени завершения наблюдения. В качестве примера, время завершения наблюдения может быть предустановленной длительностью (например, 800 секунд).

Если пороговое значение длительности не истекло, способ продолжается накапливанием ТЧ на датчике ТЧ, как раскрыто на этапе 312. Кроме того, действия, раскрытые на этапах 312-316, выполняют до истечения порогового значения длительности. Тем не менее, если при проверке на этапе 318 пороговое значение времени действия истекло, способ продолжается на этапе 328, где может быть определено, завершился ли ездовой цикл. По существу, окончание ездового цикла также называться состоянием выключения транспортного средства. Например, перевод ключа зажигания в выключенное положение может указывать на окончание ездового цикла. В качестве альтернативы, нажатие кнопки включения/выключения для выключения двигателя может указывать на окончание ездового цикла. В транспортных средствах, оснащенных брелоком с меткой радиочастотной идентификации (RFID), нажатие кнопки для выключения двигателя может указывать на окончание ездового цикла.

Если нет указания об окончании ездового цикла, способ продолжается на этапе 338 накоплением ТЧ на электродах датчика ТЧ, и длится до этапа 340, на котором отслеживают ток датчика ТЧ, как описано ниже. Однако, если при проверке на этапе 328 обнаруживают окончание ездового цикла, способ продолжается на этапе 330, где способ содержит ожидание до следующего ездового цикла. Затем, на этапе 322 способ содержит определение того, есть ли указание о начале следующего ездового цикла. Как было раскрыто ранее, начало ездового цикла, относящееся также к состоянию запуска транспортного средства, может быть инициировано выполнением любого из следующих действий: поворотом ключа зажигания в положение ВКЛ, нажатием кнопки старта для запуска транспортного средства, и нажатием кнопки на брелоке с меткой радиочастотной идентификации (RFID). Если нет указания о начале ездового цикла, способ продолжает ожидание следующего ездового цикла. При наличии указания о следующем ездовом цикле способ продолжается на этапе 334 проверкой того, превышает ли температура отработавших газов пороговое значение температуры, как раскрыто ранее. Например, пороговым значением температуры может быть температура конденсации. Если температура отработавших газов не достигает порогового значения температуры, способ содержит ожидание достижения температурой отработавших газов порогового значения на этапе 336, как объяснялось ранее. Как только температура отработавших газов достигает порогового значения температуры, способ продолжается на этапе 338. На этапе 338 способ содержит работу датчика ТЧ с накоплением ТЧ на электродах датчика, как объяснялось ранее. Далее, на этапе 340 может осуществляться отслеживание рабочих характеристик датчика ТЧ, в том числе тока датчика ТЧ. Затем способ продолжается на этапе 342, где осуществляется проверка того, превышает ли ток датчика ТЧ пороговое значение, Thr. Как объяснялось ранее, пороговое значение Thr может быть предустановленным уровнем тока датчика ТЧ для обнаружения протечек в ДСФ, или, в качестве альтернативы, может отражать уровень тока, при котором, например, загрузка датчика достигает порогового значения для регенерации. Если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение, то способ продолжается на этапе 344 индикацией о деградации ДСФ. Индикация о деградации ДСФ дополнительно содержит индикацию незначительной протечки в ДСФ, и установку второго диагностического кода на этапе 346. Например, второй диагностический код может отличаться от первого диагностического кода. Далее, на этапе 348, оператор может быть уведомлен о присутствии в ДСФ незначительной протечки, и ему может быть рекомендовано предпринять корректирующие действия. Кроме того, на этапе 350, мощность двигателя может быть уменьшена до второго порогового значения или уровня, и способ заканчивается. Таким образом, незначительные протечки в ДСФ могут быть обнаружены в течение множества ездовых циклов.

Однако, если при проверке на этапе 342 ток датчика ТЧ продолжает оставаться ниже порогового значения, способ продолжается на этапе 352, где определяют, превышает ли время вторую длительность, причем вторая длительность выше первой длительности. Например, первая длительность может составлять 800 секунд, а вторая длительность может составлять 2000 секунд. Если время превышает вторую длительность, то способ продолжается на этапе 354 индикацией об отсутствии протечек в ДСФ, и способ заканчивается. Тем не менее, если второе время действия не истекло, способ возвращается на этап 328, где может быть определено, завершился ли ездовой цикл, и до окончания ездового цикла могут быть выполнены действия, раскрытые ранее. Однако, если это не окончание ездового цикла, то способ возвращается на этап 338, где ТЧ накапливаются на электродах датчика ТЧ, и продолжается до этапа 340, где отслеживают ток датчика ТЧ. Способ может продолжить проверку тока датчика ТЧ, как раскрыто выше, и действия, раскрытые на этапах с 342 и далее, могут быть выполнены как раскрыто выше.

Таким образом, алгоритм для обнаружения незначительных протечек в ДСФ представляет собой алгоритм медленного обнаружения, выполняемый в том случае, если ТЧ не обнаруживаются на датчике ТЧ в момент начала ездового цикла. Медленное обнаружение протечки может быть необходимым в том случае, если анализ сильных протечек завершился, и протечка не была обнаружена. Время, необходимое для алгоритма медленного обнаружения протечки, обусловлено временем, требуемым датчику ТЧ для накопления ТЧ до порогового значения тока, соответствующего протечке в ДСФ, которая соответствует пороговому значению, установленному БД. В отличие от быстрой проверки на протечки для обнаружения сильных протечек, длительность медленного обнаружения протечки может охватывать несколько ездовых циклов, и в этом случае ТЧ, оставшиеся на датчике ТЧ с предыдущего цикла, могут быть удалены посредством регенерации в последующих циклах.

Таким образом, предложен пример способа для транспортного средства, который содержит регулирование работы двигателя на основе датчика твердых частиц ТЧ, расположенного за сажевым фильтром по ходу потока в выпускной системе двигателя, и индикацию о деградации сажевого фильтра в выпускной системе двигателя в соответствии с рабочими характеристиками датчика ТЧ в течение одного ездового цикла или множества ездовых циклов. Таким образом, сильные и незначительные протечки в ДСФ могут отслеживаться отдельно. В таком примере, ездовой цикл может содержать одну последовательность из запуска транспортного средства, работы двигателя, и выключения транспортного средства, а множество ездовых циклов может содержать последовательные ездовые циклы с одним или более промежуточным охлаждением двигателя до температуры окружающей среды и промежуточным истечением порогового значения времени. В таком примере, отслеживание рабочих характеристик датчика ТЧ может содержать дополнительно или в качестве альтернативы отслеживание тока датчика ТЧ, а индикация о деградации может дополнительно содержать индикацию сильной протечки в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение тока и в течение одного ездового цикла, и в течение множества циклов, и уменьшение мощности двигателя до первого уровня. В настоящей заявке, индикация о деградации может дополнительно содержать индикацию незначительной протечки в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения тока в течение одного ездового цикла, и превышает пороговое значение тока в течение одного из множества ездовых циклов, и дополнительно содержит снижение мощности двигателя до второго уровня. Кроме того, способ может также содержать индикацию отсутствия протечки в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения тока на протяжении и одного ездового цикла, и множества ездовых циклов. Более того, регулирование работы двигателя дополнительно содержит регенерацию датчика ТЧ, если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение.

Обратимся теперь к фиг. 4, где показан способ 400 для регенерации датчика ТЧ (такого как, например, датчик 106 ТЧ, показанный на фиг. 1). Более конкретно, алгоритм использует основанный на сопротивлении процесс регенерации датчика ТЧ для расчета сопряженным процессором эффективности фильтрации ДСФ в процентном соотношении.

На этапе 402 могут быть определены условия работы двигателя. Определяемые условия работы двигателя могут содержать, например, скорость вращения двигателя, температуру двигателя, различные воздушно-топливные отношения отработавших газов, различные температуры отработавших газов, ток датчика ТЧ, количество накопленной на датчике ТЧ сажи, количество накопленной в ДСФ сажи, температуру окружающей среды, длительность времени (или дистанцию), прошедшую с момента последней регенерации ДСФ, и так далее. На этапе 402 может быть определено количество накопленных на датчике ТЧ ТЧ или сажи. Количество накопленной на датчике ТЧ сажи может быть определено на основании сопротивления или тока, измеренных, например, между электродами датчика ТЧ. На этапе 406 может быть определено, превышает ли количество накопленной сажи пороговое значение, Thr_soot. По мере увеличения количества накопленной на датчике ТЧ сажи увеличивается и ток датчика ТЧ. Если количество накопленной сажи на датчике превышает пороговое значение, или если ток датчика ТЧ достигает порогового значения тока, датчик ТЧ может нуждаться в регенерации для дальнейшей возможности обнаружения накопленной сажи. Если количество накопленной на датчике ТЧ сажи превышает пороговое значение, способ 400 продолжается на этапе 410, где может быть инициирована регенерация датчика ТЧ, и датчик ТЧ может быть регенерирован посредством нагревания датчика. Контроллер двигателя может содержать сохраненные команды на передачу сигнала регенерации к цепи регенерации, отвечающей за данные о количестве сажи. Датчик ТЧ может быть нагрет посредством активации нагревательного элемента, соединенного с возможностью теплообмена с поверхностью электрода датчика, такого как, например, встроенный в датчик нагревательный элемент, вплоть до достаточного удаления накопленной сажи с датчика посредством окисления частиц углерода между электродами. Управление регенерацией датчика ТЧ обычно осуществляется с использованием таймеров, и таймер может быть установлен на пороговое значение длительности на этапе 410. В качестве альтернативы, управление регенерацией датчика может осуществляться с измерением температуры рабочего конца датчика или регулированием мощности нагревателя, или любым или всеми вышеупомянутыми способами. Если для регенерации датчика ТЧ используют таймер, способ 400 на этапе 412 содержит проверку того, истекла ли пороговая длительность. Если пороговое значение длительности не истекло, способ 400 продолжается на этапе 420, где регенерация датчика ТЧ может быть продолжена. Если пороговое значение длительности истекло, способ 400 продолжается на этапе 414, где регенерация датчика ТЧ может быть остановлена. Далее, электроды датчика могут быть охлаждены, например, до температуры отработавших газов. Способ 400 продолжается на этапе 416 измерением сопротивления (или тока) между электродами датчика ТЧ. Количество накопленной сажи на датчике ТЧ (то есть сажи, накопившейся между электродами датчика ТЧ) может быть рассчитано на основе измеренного сопротивления, возможно, с учетом температуры, на этапе 418, и способ продолжается на этапе 422. На этапе 422 рассчитанное количество накопленной на датчике ТЧ сажи может быть сравнено с пороговым значением, Thr. Пороговое значение Thr может быть нижним пороговым значением, ниже Thr_soot, указывающим на эффективную очистку электродов от частиц сажи. В одном из примеров, пороговое значение может быть пороговым значением, ниже которого регенерация может быть завершена. Если количество накопленной сажи продолжает превышать Thr, указывая на то, что может потребоваться дальнейшая регенерация, способ 400 продолжается на этапе 420, где регенерация датчика ТЧ может быть проведена повторно. Однако, если датчик ТЧ продолжает подвергаться повторным регенерациям, контроллер может установить коды ошибок для индикации о возможной деградации датчика ТЧ или возможной деградации нагревательного элемента в датчике ТЧ. Если количество накопленной сажи ниже порогового значения Thr, что указывает на чистоту поверхностей электродов, способ 400 продолжается на этапе 424, на котором могут быть обновлены и сохранены в запоминающем устройстве значение сопротивления/тока датчика ТЧ и история регенерации. Например, может быть обновлена информация о частоте регенерации датчика ТЧ и/или средней длительности между регенерациями датчика. Затем, на этапе 426 контроллер может использовать различные модели для расчета эффективности фильтрации сажи ДСФ в процентном соотношении. Таким образом, датчик ТЧ может выполнять бортовую диагностику ДСФ.

Выпускной канал двигателя может содержать один или несколько датчиков ТЧ и давления, расположенных до или за ДСФ по ходу потока, для определения количества накопленной сажи на ДСФ. Если количество накопленной сажи на ДСФ превышает пороговое значение для регенерации ДСФ, контроллер может откорректировать параметры работы двигателя для регенерации ДСФ, как показано на фиг. 5.

На фиг. 5 представлена высокоуровневая блок-схема, изображающая способ выполнения регенерации ДСФ отработавших газов. Более конкретно, алгоритм использует один или несколько датчиков давления или ТЧ для обновления данных о количестве накопленной сажи на ДСФ и планирования регенерации ДСФ посредством связанного процессора.

На этапе 502 алгоритм содержит оценку и/или измерение параметров работы двигателя. Определяемые параметры работы двигателя могут содержать, например, скорость вращения двигателя, температуру двигателя, воздушно-топливное отношение отработавших газов, температуру отработавших газов, время (или дистанцию), прошедшие с момента последней регенерации ДСФ, уровень наддува, состояние окружающей среды, например, барометрическое давление и температуру окружающей среды, и так далее.

Выпускной канал может содержать один или несколько датчиков давления и ТЧ, расположенных до или за ДСФ по ходу потока, для определения количества сажи, накопленной на ДСФ. Например, двигатель может содержать пару датчиков давления по разные стороны от ДСФ, причем количество накопленной сажи оценивают по разнице давлений по обе стороны от ДСФ. В другом примере, выпускной канал может содержать датчик давления перед ДСФ по ходу потока для определения количества накопленной на ДСФ сажи, и датчик сопротивления за ДСФ по ходу потока для отслеживания функционирования ДСФ. Выходной сигнал датчика давления уменьшается с увеличением количества накопленной сажи и может быть использован для определения количества накопленной на ДСФ сажи. В качестве альтернативы, двигатель может содержать датчик сопротивления для отслеживания количества накопленной сажи на ДСФ, причем датчик сопротивления располагают перед ДСФ по ходу потока. Кроме того, может быть возможно использование сочетания датчика давления и основанного на сопротивлении датчика ТЧ для определения количества накопленной на ДСФ сажи и диагностики функционирования ДСФ, а также обнаружения деградации ДСФ (например, определения наличия повреждения или протечки в ДСФ), как раскрыто ниже.

На этапе 504 количество накопленной на ДСФ сажи может быть определено на основании выходных данных одного или нескольких датчиков давления отработавших газов и датчика ТЧ отработавших газов. На этапе 506 может быть определено, соблюдены ли условия для регенерации фильтра, например, может быть определено, достигло ли количество накопленной на ДСФ сажи пороговое значение для регенерации, или превысило его. В одном из примеров пороговое значение регенерации является верхним пороговым значением, выше которого инициируется регенерация. Если нет, то на этапе 518 двигатель может продолжить работу без регенерации и может продолжать накапливать сажу и определять количество накопленной на ДСФ сажи. Если да, то на этапе 508 система может отрегулировать рабочие параметры двигателя для регенерации ДСФ. Контроллер двигателя может содержать сохраненные команды на передачу сигнала регенерации к цепи регенерации, отвечающей за данные о количестве сажи. Более конкретно, при соблюдении условий, отвечающих регенерации фильтра, температура фильтра (или вблизи фильтра) может быть увеличена достаточно для сжигания накопленной сажи. Это может предполагать работу нагревателя, сопряженного с ДСФ, или увеличение температуры отработавших газов двигателя (например, посредством работы с обогащенной смесью), поступающих в ДСФ.

После регенерации ДСФ, на этапе 510 может быть определено, ниже ли количество сажи порогового значения. В одном из примеров, пороговое значение является нижним пороговым значением, ниже которого регенерацию завершают. Если количество накопленной на фильтре сажи не достаточно низкое, регенерация ДСФ может быть продолжена на этапе 512. Однако, если количество накопленной сажи ниже порогового значения, способ продолжается на этапе 514, где процесс регенерации ДСФ может быть завершен. Это содержит прекращение нагревания фильтра. Далее, на этапе 516 может быть обновлена история регенерации ДСФ. Например, может быть определено время, прошедшее между текущим процессом регенерации, и ближайшим предыдущим процессом регенерации.

Обратимся теперь к фиг. 6, где диаграмма 600 показывает пример зависимости токов датчика ТЧ, измеренных в течение нескольких ездовых циклов. Кривая 602 показывает ток датчика ТЧ, измеренный в течение нескольких циклов, а кривая 610 показывает пороговое значение тока датчика ТЧ. Кривая 604 отображает один ездовой цикл, а кривые 606 и 608 отображают несколько ездовых циклов. Кривая 616 показывает температуру отработавших газов. Кривая 614 показывает температуру окружающей среды, а кривая 612 показывает пороговое значение температуры. Для каждой кривой по оси x (горизонтальной) показано время, и по оси y (вертикальной) показаны значения каждого соответствующего параметра.

Интервал времени между t1 и t6 отображает один ездовой цикл. В данном случае, моменту времени t1 может соответствовать указание о начале ездового цикла. Начало ездового цикла может содержать одно или несколько действий, таких как перевод ключа зажигания в положение ВКЛ, нажатие кнопки старта, нажатие кнопки на брелоке с РЧИД (RFID) для запуска двигателя. В момент времени t1 может быть запущен таймер. В момент времени t1, при начале ездового цикла, температура отработавших газов, измеренная датчиком температуры отработавших газов, составляет температуру окружающей среды, как показано на кривой 616. В это время, датчик ТЧ не работает, поэтому ток датчика ТЧ не измеряется (кривая 602). Однако, при температуре t2, температура отработавших газов поднимается выше порогового значения 612 и датчик ТЧ может начать накапливать ТЧ. По существу, пороговое значение может быть температурой конденсации. Например, если температура окружающей среды совпадает с температурой конденсации или выше нее, то датчик ТЧ может начать накапливать ТЧ сразу при старте цикла. Когда ТЧ накапливаются на электродах датчика ТЧ, ток датчика ТЧ начинает увеличиваться (кривая 602). Однако, в момент времени t3 ток датчика ТЧ достигает порогового значения (кривая 610). В данном случае, пороговое значение (кривая 610) может быть предустановлено для обнаружения сильных протечек в ДСФ. В качестве альтернативы, пороговым значением может быть пороговое значение, при котором осуществляют регенерацию датчика ТЧ. В момент времени t3 может быть осуществлена регенерация ДСФ (например, потому, что истечет пороговое значение времени после предыдущей регенерации) для сжигания накопленных ТЧ. При регенерации ДСФ может быть также осуществлена регенерация датчика ТЧ. Более конкретно, для сжигания накопленной сажи может быть увеличена температура отработавших газов двигателя (кривая 616) в промежутке времени между t3 и t4. По окончании регенерации, датчик ТЧ может продолжать накапливать ТЧ, а ток датчика ТЧ можно отслеживать в промежутке времени между t4 и t5. Тем не менее, момент времени t5 показывает окончание первой длительности (например, по показанию таймера). В момент времени t5 ток датчика ТЧ продолжает повышаться выше порогового значения 610, что указывает на деградацию ДСФ. В момент времени t5 может быть осуществлено указание на первый режим неполадки. Кроме того, в момент времени t5 может быть произведено указание о сильной протечке в ДСФ, и может быть установлен первый диагностический код. Более того, оператор может быть уведомлен о протекающем ДСФ, и ему может быть предложено предпринять корректирующие действия и, например, мощность двигателя может быть ограничена первым уровнем. В момент времени t6 может быть произведено указание о конце ездового цикла. В частности, ключ зажигания может быть повернут в положение ВЫКЛ, или может быть нажата кнопка выключения (или кнопка на брелоке с РЧИД (RFID)). В этом случае, сильная протечка в ДСФ может быть обнаружена, например, с использованием способа быстрого обнаружения в течение одного ездового цикла.

В промежутке между t7 и t15 показано другое обнаружение протечки, происходящее на протяжении нескольких циклов между t7-t15. Более конкретно, промежуток t7-t10 представляет собой один ездовой цикл (кривая 604), а промежуток времени t11-t15 представляет последующий ездовой цикл (606) с промежуточным охлаждением двигателя до температуры окружающей среды. В момент времени t7 произведено указание о начале ездового цикла (кривая 604), и установлен таймер, как описано ранее. Отработавшие газы имеют температуру окружающей среды, как показано кривой 616. В промежутке между t7 и t8 температура отработавших газов остается ниже порогового значения (612), и измерения датчика ТЧ не показывают какой-либо ток (кривая 602). Однако, в момент времени t8 температура отработавших газов поднимается выше порогового значения, и датчик ТЧ начинает накапливать между электродами ТЧ. Это выглядит как повышение тока датчика ТЧ (кривая 602). В момент времени t9, по окончании первой длительности (в соответствии с таймером), ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения (кривая 610), как показывает кривая 602. Следовательно, датчик ТЧ продолжает накапливать ТЧ до конца ездового цикла, который наступает в момент времени t10. Таким образом, в течение одного ездового цикла между t7 и t10, ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения, протечка не обнаружена, и отслеживание протечки ожидает до следующего ездового цикла. В момент времени t11 произведено указание о следующем ездовом цикле. Более конкретно, в промежутке между t10 и t11 двигатель охлаждают до температуры окружающей среды (кривая 616), и в промежутке нет других циклов включения/выключения. Ток датчика ТЧ отслеживают в течение следующего ездового цикла, как раскрыто выше (кривая 606). Вкратце, датчик ТЧ начинает накапливать ТЧ как только температура отработавших газов превышает пороговое значение (в момент времени t12), и ток датчика ТЧ отслеживают так, как показано на кривой 602. В особенности, ток датчика ТЧ в момент времени t12 является током датчика ТЧ, измеренным в момент времени t10, или в конце предыдущего ездового цикла. По существу, поскольку ток датчика ТЧ не достиг порогового значения в течение первого ездового цикла (кривая 604), не была осуществлена регенерация датчика ТЧ, следовательно, ток датчика ТЧ начинается, например, со значения, соответствующего концу первого ездового цикла. В момент времени t14, или по истечении второй длительности, ток датчика ТЧ превышает пороговое значение, и может быть осуществлено указание о деградации ДСФ. Таким образом, может быть осуществлено указание второго режима неполадки. Таким образом, может быть выполнено медленное обнаружение протечки, и могут быть обнаружены незначительные протечки в ДСФ. По существу, время, требуемое для медленного обнаружения протечки, обусловлено временем, необходимым датчику ТЧ для накопления ТЧ до порогового значения, соответствующего протеканию ДСФ, которое соответствует пороговому значению, установленному БД. Эта длительность может охватывать несколько ездовых циклов, как показано на графике 600. Индикация о деградации ДСФ может содержать индикацию о незначительной протечке в ДСФ. Более того, может быть установлен второй диагностический код (отличающийся от первого диагностического кода). Кроме того, оператор может быть уведомлен о незначительной протечке в ДСФ, и мощность двигателя может быть снижена до второго уровня (например, ниже первого уровня).

В промежутке времени между t16 и t26 показано другое обнаружение протечки, происходящее на протяжении нескольких ездовых циклов. Здесь множество последовательных ездовых циклов обозначено кривыми 604 (первый ездовой цикл в промежутке времени между t16 и t19), 606 (второй ездовой цикл в промежутке времени между t20 и t22), и 608 (третий ездовой цикл в промежутке времени между t23 и t26). В течение каждого ездового цикла датчик ТЧ начинает накапливать ТЧ, как только температура отработавших газов превышает пороговое значение, как было раскрыто ранее (например, в момент времени t17). В конце первой длительности (например, в момент времени t18) ток датчика ТЧ ниже порогового значения. Следовательно, ток датчика ТЧ отслеживают в течение второго ездового цикла (кривая 606), причем двигатель охлаждается между первым и вторым ездовым циклом. В течение второго ездового цикла (кривая 606) в промежутке времени между t20 и t22, температура отработавших газов достигает порогового значения в момент времени t21. После этого датчик ТЧ накапливает ТЧ и ток датчика ТЧ увеличивается (кривая 602). Однако, указание о конце ездового цикла происходит в момент времени t22 (например, перед окончанием второй длительности). Следовательно, отслеживание протечки продолжается, например, в течение третьего ездового цикла (кривая 608). Аналогично, в промежутке двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. Более конкретно, между ездовыми циклами (например, между моментами времени t22 и t23) не происходит других циклов включения/выключения. В течение каждого из первого, второго и третьего циклов ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения (610), как показывает кривая 602. В момент времени t25, когда по окончанию второй длительности, ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения, следовательно, производится указание об отсутствии протечки. Таким образом, в ответ на то, что ток датчика ТЧ ниже порогового значения тока после окончания второй длительности, может быть произведено указание о нормальном режиме работы сажевого фильтра. Таким образом, может быть выполнено медленное обнаружение протечки, охватывающее несколько ездовых циклов. Следует понимать, что количество ездовых циклов, требуемых для завершения медленного обнаружения протечки (и, возможно, также и для быстрого обнаружения протечки), зависит от длительности ездового цикла. Если транспортное средство работает в коротких ездовых циклах, отслеживание протечки может охватить несколько ездовых циклов. Тем не менее, если ездовой цикл длинный, то и медленное, и быстрое обнаружение протечки может завершиться за один ездовой цикл. Таким образом, крупные протечки достоверно обнаруживают посредством быстрого обнаружения протечки, в то время как небольшие протечки обнаруживают за несколько ездовых циклов.

Системы, раскрытые в настоящей заявке и относящиеся фиг. 1, вместе со способами, раскрытыми в настоящей заявке и относящимися к фиг. 3, 4 и 5, могут содержать одну или несколько систем и один или несколько способов. Показан пример способа обнаружения режимов неполадки сажевого фильтра. Способ может содержать регенерацию датчика твердых частиц ТЧ, расположенного за сажевым фильтром по ходу потока, и накопление твердых частиц на датчике ТЧ до тех пор, пока не произведено указание о статусе сажевого фильтра. В ответ на превышение электрическим током датчика ТЧ порогового значения тока по истечении первой длительности, способ может содержать индикацию первого режима неполадки сажевого фильтра. В ответ на превышение электрическим током датчика ТЧ порогового значения тока по истечении второй длительности, способ может содержать индикацию второго режима неполадки сажевого фильтра. Более того, при значении электрического тока датчика ТЧ ниже порогового значения тока по истечении второй длительности, способ может содержать индикацию нормального режима работы сажевого фильтра. В настоящей заявке, первое пороговое значение длительности может быть меньше, чем длительность ездового цикла, второе пороговое значение длительности может быть больше длительности ездового цикла, причем длительность ездового цикла может содержать длительность между запуском транспортного средства и выключением транспортного средства с промежуточным запуском двигателя. Первый режим неполадки может дополнительно содержать одно или более из нижеследующего: индикацию о сильной протечке в сажевом фильтре, установку первого диагностического кода, оповещение оператора, и ограничение выходной мощности двигателя первым пороговым значением или уровнем. Кроме того, второй режим неполадки может содержать одно или более из нижеперечисленного: индикацию о незначительной протечке в сажевом фильтре, установку второго диагностического кода, оповещение оператора, и ограничение выходной мощности двигателя вторым пороговым значением или уровнем. Первый диагностический код может отличаться от второго диагностического кода, и первая длительность может быть короче второй длительности. Способ может дополнительно содержать регенерацию датчика ТЧ, если количество накопленных твердых частиц превышает пороговое значение, и завершение регенерации датчика ТЧ, если количество накопленных твердых частиц ниже порогового значения, и накопление твердых частиц может содержать сбор ТЧ отработавших газов на датчике ТЧ.

В другом примере предложена система для транспортного средства, содержащая двигатель с выпускным каналом, дизельный сажевый фильтр ДСФ и датчик твердых частиц ТЧ, расположенный за ДСФ по ходу потока. Контроллер с машиночитаемыми командами, сохраненными в долговременной памяти, которые могут быть выполнены с возможностью индикации протечки в ДСФ при их исполнении в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ в течение одного или более ездовых циклов. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью индикации отсутствия протечки в ДСФ в ответ на невыполнение условий регенерации датчика ТЧ в течение каждого из ездовых циклов. В таком примере, контроллер может дополнительно, или в качестве альтернативы, определять, выполнены ли условия регенерации ДСФ до индикации протечки в ДСФ, в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ. Контроллер может дополнительно, или в качестве альтернативы, осуществлять регенерацию ДСФ и датчика ТЧ, в ответ на выполнение условий регенерации ДСФ. Контроллер может быть выполнен с возможностью регенерации ДСФ посредством повышения температуры ДСФ. В другом представлении, если условия регенерации датчика ТЧ все еще выполняются, то контроллер может быть выполнен с возможностью индикации протечки в ДСФ. Однако, если условия регенерации датчика ТЧ не выполнены, то контроллер может быть выполнен с возможностью индикации отсутствия протечки в ДСФ. Однако, если условия регенерации ДСФ не выполняются, то контроллер может быть выполнен с возможностью индикации протечки в ДСФ. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью индикации сильной протечки в ДСФ в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ и в течение первого ездового цикла, и в течение последующих ездовых циклов, и установки первого диагностического кода. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью индикации незначительной протечки в ДСФ в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ в одном из первых ездовых циклов и последующих ездовых циклов, и установки второго диагностического кода, причем второй диагностический код отличается от первого диагностического кода. Таким образом, могут быть обнаружены сильные и незначительные протечки в ДСФ.

Необходимо отметить, что примеры содержащихся в настоящей заявке алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с двигателями и/или системами транспортных средств различных конструкций. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут быть записаны в виде исполнимых команд в долговременной памяти, и могут быть реализованы системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другими аппаратными средствами двигателя. Конкретные раскрытые в настоящей заявке алгоритмы могут представлять собой одну или несколько из любого количества стратегий вычислений, таких как основанная на событиях, основанная на прерываниях, многозадачная, многопоточная и тому подобные. Таким образом, различные описанные действия, процессы и/или функции могут быть выполнены в представленной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, могут быть опущены. Аналогично, такой порядок вычислений не обязателен для достижения преимуществ и реализации признаков раскрытых в настоящей заявке примеров осуществления, но приведен для простоты графического представления и описания. Одно или несколько описанных действий, процессов и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Более того, раскрытые действия, процессы и/или функции могут графически представлять код, который должен быть записан в долговременной памяти машиночитаемого запоминающего устройства в системе управления двигателем, в которой раскрытые действия реализуются посредством исполнения команд в системе, содержащей различные аппаратные средства двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Должно быть ясно, что раскрытые в настоящей заявке конфигурации и алгоритмы, являются по своей сути примерами, и эти конкретные варианты осуществления не должны быть восприняты в ограничивающем значении, поскольку возможно множество модификаций. Например, вышеупомянутая технология может быть применена к V-образному шестицилиндровому, рядному четырехцилиндровому, рядному шестицилиндровому, V-образному двенадцатицилиндровому, оппозитному четырехцилиндровому и другим типам двигателей. Объем настоящего изобретения содержит все неизвестные и неочевидные сочетания и частичные сочетания различных систем и конфигураций, и других признаков, функций и/или свойств, раскрытых в данной заявке.

В последующих пунктах формулы изобретения конкретно указаны определенные сочетания и частичные сочетания, которые следует считать новыми и неочевидными. Эти пункты формулы могут ссылаться на «элементы» или «первые элементы», или их эквиваленты. Такие пункты формулы следует считать содержащими возможность наличия одного или нескольких таких элементов, но не требующими наличия и не исключающими возможность наличия двух или большего количества таких элементов. Другие сочетания или частичные сочетания раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены посредством внесения поправок в настоящие пункты формулы или через включение новых пунктов формулы в настоящую или связанную заявку. Такие пункты формулы, вне зависимости от того, шире, уже, эквивалентные или отличные от исходных пунктов формулы изобретения, также включены в объем настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Разработан способ обнаружения протечек в сажевом фильтре (102). Регулируют работу двигателя (10) на основании сигналов датчика (106) твердых частиц (ТЧ). Датчик ТЧ расположен за сажевым фильтром по ходу потока в выпускном канале (48) двигателя. Выполняют индикацию о деградации сажевого фильтра в выпускном канале двигателя в соответствии с рабочими характеристиками датчика ТЧ в течение одного ездового цикла и множества ездовых циклов. Рабочие характеристики датчика ТЧ содержат отслеживание тока датчика ТЧ. Выполняют индикацию сильной протечки в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение тока и в течение одного ездового цикла, и в течение множества ездовых циклов. Снижают мощность двигателя до первого уровня. Раскрыты способ обнаружения режимов неполадки сажевого фильтра и система для транспортного средства. Технический результат заключается в снижении выбросов вредных веществ благодаря повышению точности и скорости обнаружения протечек в сажевом фильтре. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ обнаружения протечек в сажевом фильтре, содержащий этапы, на которых:

регулируют работу двигателя на основании сигналов датчика твердых частиц (ТЧ), расположенного за сажевым фильтром по ходу потока в выпускном канале двигателя; и

выполняют индикацию о деградации сажевого фильтра в выпускном канале двигателя в соответствии с рабочими характеристиками датчика ТЧ в течение одного ездового цикла и множества ездовых циклов, причем указанные рабочие характеристики датчика ТЧ содержат отслеживание тока датчика ТЧ;

при этом индикация о деградации дополнительно содержит этап, на котором

выполняют индикацию сильной протечки в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение тока и в течение одного ездового цикла, и в течение множества ездовых циклов; и

снижают мощность двигателя до первого уровня.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ездовой цикл содержит одну последовательность из запуска транспортного средства, работы двигателя и выключения транспортного средства; и множество ездовых циклов содержит последовательные ездовые циклы с одним или более промежуточным охлаждением двигателя до температуры окружающей среды и промежуточным истечением порогового значения времени.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что индикация о деградации дополнительно содержит этап, на котором выполняют индикацию о незначительной протечке в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения тока в течение одного ездового цикла, но итоговый ток датчика ТЧ превышает пороговое значение тока в течение одного из множества ездовых циклов, и способ дополнительно содержит этап, на котором снижают мощность двигателя до второго уровня.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют индикацию об отсутствии протечки в сажевом фильтре, если ток датчика ТЧ остается ниже порогового значения тока и в течение одного ездового цикла, и в течение каждого из множества ездовых циклов.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что регулирование работы двигателя дополнительно содержит этап, на котором регенерируют датчик ТЧ, если ток датчика ТЧ превышает пороговое значение тока.

6. Способ обнаружения режимов неполадки сажевого фильтра, содержащий этапы, на которых:

регенерируют датчик твердых частиц (ТЧ), расположенный за сажевым фильтром по ходу потока;

осуществляют накопление твердых частиц на датчике ТЧ до осуществления индикации о статусе сажевого фильтра;

выполняют индикацию первого режима неполадки сажевого фильтра в ответ на превышение электрическим током датчика ТЧ порогового значения тока после истечения первой длительности;

выполняют индикацию второго режима неполадки сажевого фильтра в ответ на превышение электрическим током датчика ТЧ порогового значения тока после истечения второй длительности; и

выполняют индикацию нормального режима работы сажевого фильтра в ответ на то, что электрический ток датчика ТЧ ниже порогового значения тока после истечения второй длительности.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что первое значение длительности меньше, чем длительность ездового цикла, и второе значение длительности больше длительности ездового цикла; причем длительность ездового цикла содержит включение транспортного средства и выключение транспортного средства с промежуточной работой двигателя.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что первый режим неполадки дополнительно содержит одно или более из нижеследующего: индикацию о сильной протечке в сажевом фильтре, установку первого диагностического кода, оповещение оператора, и ограничение мощности двигателя первым пороговым значением.

9. Способ по п. 8 отличающийся тем, что второй режим неполадки содержит одно или более из нижеследующего: индикацию о незначительной протечке в сажевом фильтре, установку второго диагностического кода, оповещение оператора, и ограничение выходной мощности двигателя вторым пороговым значением.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что первый диагностический код отличается от второго диагностического кода.

11. Способ по п. 6, отличающийся тем, что первая длительность меньше второй длительности.

12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что регенерация содержит этапы, на которых регенерируют датчик ТЧ, если количество накопленных твердых частиц превышает пороговое значение, и завершают регенерацию датчика ТЧ, если количество накопленных твердых частиц ниже порогового значения.

13. Способ по п. 6, отличающийся тем, что накопление содержит этап, на котором осуществляют сбор частиц отработавших газов на датчике ТЧ.

14. Система для транспортного средства, содержащая: двигатель, содержащий выпускной канал;

сажевый фильтр (СФ);

датчик твердых частиц (ТЧ), расположенный за СФ по ходу потока; и

контроллер с машиночитаемыми командами, сохраненными в долговременной памяти, на:

индикацию о протечке в СФ в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ в течение одного или более ездовых циклов;

индикацию отсутствия протечки в СФ в ответ на невыполнение условий регенерации датчика ТЧ в течение каждого ездового цикла;

и индикацию о сильной протечке в СФ в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ и в первом ездовом цикле, и в последующих ездовых циклах, и установку первого диагностического кода.

15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно содержит команды на: определение того, выполнены ли условия регенерации СФ до индикации протечки в СФ, и в ответ на выполнение условий регенерации СФ, регенерацию СФ и индикацию об отсутствии протечки в СФ.

16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно содержит команды на: регенерацию СФ посредством увеличения температуры СФ.

17. Система по п. 14, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно содержит команды на: индикацию о незначительной протечке в СФ в ответ на выполнение условий регенерации датчика ТЧ в одном из последующих ездовых циклах после первого ездового цикла, и установку второго диагностического кода, отличающегося от первого диагностического кода.