[發明專利]具有設計的顆粒尺寸分割點的顆粒物質傳感器

有效

• 申請號: 201580082606.7
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN107923295B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: C·M·克里米恩斯;A·耶澤瑞特;R·普拉提帕提;M·A·羅賓遜
• 申請（專利權）人: 康明斯排放處理公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 居瓅;須一平

一種后處理系統包括顆粒過濾器，該顆粒過濾器構造成對流過該后處理系統的排放氣體中包括的具有預定的最小有效尺寸范圍的PM進行過濾。PM傳感器組件位于該顆粒過濾器的下游并包括殼體，該殼體具有入口、出口和側壁并限定內部容積。PM傳感器位于該內部容積內。該殼體構造成圍繞PM傳感器對進入PM傳感器組件的排放氣體的流動進行重新導向，使得排放氣體流中包括的具有在預定尺寸范圍內或小于預定尺寸范圍的第一尺寸的小顆粒圍繞該顆粒物質傳感器被導向。具有大于預定尺寸范圍的第二尺寸的大顆粒撞擊PM傳感器。控制器與PM傳感器可通信地聯接。

技術領域

本申請總體涉及用于內燃(IC)機的后處理系統。

背景技術

排氣后處理系統用于接收和處理IC發動機產生的排放氣體。傳統排放氣體后處理系統包括若干不同部件中的任何部件以降低存在于排放氣體中有害排氣排放的水平。例如，用于柴油驅動的IC發動機的某些排氣后處理系統包括選擇性催化還原(SCR)催化劑以在氨(NH₃)存在的情況下將NOx(一定比例的NO和NO₂)轉化成無害的氮氣(N₂)和水蒸氣(H₂O)。

許多后處理系統包括位于SCR系統上游的顆粒過濾器(例如柴油顆粒過濾器[DPF])。顆粒過濾器配置成過濾顆粒物質(PM)，例如夾帶在流過后處理系統的排放氣體內的煙灰，以滿足PM排放法規。通常，顆粒過濾器具有非常高的質量過濾效率(99.9％)。顆粒過濾器通常配置成通過擴散過程非常有效地過濾尺寸小于100nm的顆粒，并且通過撞擊和攔截也非常有效地過濾尺寸大于大約300nm的顆粒。然而存在一種已知的現象，有時稱為“格林菲爾德間隙”(Greenfield Gap),其中落入該尺寸范圍(即位于100-300nm之間)的顆粒以低得多的效率被過濾。因此，未被顆粒過濾器過濾的顆粒會被認為是有效的“尺寸選擇”。

排氣排放法規要求對顆粒過濾器進行監測以確保顆粒物質排放符合法規標準。雖然一定量的尺寸在最小效率尺寸范圍內的顆粒可能會穿過顆粒過濾器，但是該量通常足夠小，使得總PM排放量仍在正常運行顆粒過濾器的排放標準內。然而，顆粒過濾器的災難性故障例如顆粒過濾器中的裂縫或破裂會為PM提供不受限制的流動路徑以使其穿過顆粒過濾器流到下游后處理部件(例如SCR系統)并進入環境。在這類情況下，尺寸大于格林菲爾德間隙尺寸范圍的大顆粒(通常被顆粒過濾器攔截)也穿過過濾器并顯著增加PM排放量。

發明內容

本文所描述的各實施例總體涉及使用PM傳感器組件來檢測后處理系統的顆粒過濾器的故障的系統和方法。在各種實施例中，本文所描述的系統和方法包括PM傳感器組件，該PM傳感器組件包括位于殼體內的PM傳感器。上述殼體構造成重新導向進入上述殼體的排放氣體的流動，使得只有尺寸大于預定尺寸范圍(對應于顆粒過濾器的最小有效過濾尺寸范圍)的大顆粒撞擊并累積在PM傳感器上。該累積引起PM傳感器的電參數的變化以指示顆粒過濾器的故障。

在第一組實施例中，一種后處理系統包括顆粒過濾器，該顆粒過濾器構造成對流過后處理系統的排放氣體中包括的具有預定尺寸范圍的PM進行過濾。PM傳感器組件位于該顆粒過濾器的下游。該PM傳感器組件包括殼體，該殼體具有入口、出口和側壁。該殼體限定內部容積。PM傳感器位于該內部容積內。PM傳感器組件位于排放氣體的流動路徑內，使得部分上述排放氣體通過上述入口進入上述殼體的內部容積。上述殼體構造成圍繞上述PM傳感器對部分上述排放氣體的流動進行重新導向，使得部分上述排放氣體流中包括的具有在上述預定尺寸范圍內或小于上述預定尺寸范圍的第一尺寸的小顆粒圍繞上述顆粒物質傳感器被導向。此外，具有大于上述預定尺寸范圍的第二尺寸的大顆粒撞擊上述PM傳感器。控制器與PM傳感器可通信地聯接。