[发明专利]射频过程感测、控制以及诊断网络和系统

说明书

一种射频感测、控制和微粒物诊断网络和系统和方法，并且更具体地，一种射频微粒过滤器诊断系统，其包括：外壳(108)，所述外壳包括连接到微粒物源的入口；微粒过滤器(114)，所述微粒过滤器位于所述外壳中并且适用于过滤所述微粒物；以及射频传感器，所述射频传感器适于检测异常微粒过滤器或系统操作的状况，并且包括至少一个射频探针(124)，所述射频探针被配置来与所述微粒过滤器的所述外壳接触并且适于接收射频信号；以及射频控制单元，所述射频控制单元与所述射频探针通信。

相关申请的交叉参考

本专利申请要求2015年6月8日提交的美国专利申请序列号14/733,525以及2015年6月8日提交的美国专利申请序列号14/733,486的提交日期的优先权和权益并且是所述申请的部分继续申请，所述申请的公开和内容通过引用的方式全部明确并入本文。

本专利申请还要求2016年3月21日提交的美国临时专利申请序列号62/311,020的提交日期的优先权和权益，所述申请的公开和内容通过引用的方式全部明确并入本文。

政府赞助

本发明是在政府支持下在国家科学基金会授予的基金号IIP 1330313下进行的。政府享有本发明的某些权利。

发明领域

本发明总体上涉及一种射频过程感测、控制以及诊断网络和系统和方法，并且更具体地，涉及一种射频微粒过滤器诊断网络和系统和方法。

发明背景

本发明涉及一种射频过程感测、控制以及诊断网络和系统，并且更具体地，涉及于2015年12月10日公布的美国专利申请公开US 2015/0358091 A1和US 2015/0355110 A1中公开的类型的一种射频微粒过滤器诊断网络和系统，所述申请的公开和内容通过引用的方式全部并入本文，如同完整在本文阐述一样，并且所述申请已适用于感测、控制和诊断异常过滤器或系统操作的状况。

作为背景，微粒过滤器故障最经常由微粒过滤器上游的其他发动机或车辆部件的失灵或故障所引起。这种上游失灵或故障的示例包括但不限于喷油器故障、涡轮增压器故障、冷却剂泄漏、漏油、使用不正确的燃料或润滑剂、发动机维护不良、空气过滤器缺少或脏污、进气流量受限等等。

在一个示例中，上述上游失灵可能导致微粒过滤器的过量烟灰或微粒物(PM)填塞或者水、燃料、油或冷却剂收集在过滤器上。通常，在问题变得恶化到排放微粒过滤器本身也发生故障或其性能严重下降的程度之前，可能检测不到这些上游故障模式的早期警告标志。因此，需要在微粒过滤器不可逆地受到影响之前检测潜在的上游系统失灵或故障的标志。

微粒过滤器的损坏可能导致微粒物逸出或穿过过滤器，所述损坏包括通道壁的破裂、一个或多个通道端塞的损失或者过滤材料的熔化。诸如使用直管或旁路系统从排气系统中移除全部或部分微粒过滤器也可能导致过量的PM排放。因此，需要检测可能导致过量PM水平通过微粒过滤器的状况。

用于检测异常过滤器或系统操作状况的压力传感器和基于模型的方法具有以下缺陷：压力测量缺乏检测故障状况的分辨率，从而导致PM在规定的车载诊断(OBD)限制下从过滤器逸出。这种缺陷已在技术文献中有详细记载，并且这也是所述系统目前未用于OBD的原因；所述方法仅提供了一种估算过滤器上的PM负荷水平的间接方法；差压传感器直接测量过滤器两端的压降(不是PM负荷水平)，这会由大量参数混淆，所述参数诸如排气流量、温度、粉尘负荷水平、烟灰分布、过滤器设计等；所述系统仅在有限的操作条件范围下工作并且不能用作连续监测器；在低排放气流条件下(怠速或发动机关闭)、在再生期间、在频繁的瞬态操作期间以及一旦在过滤器中积聚灰尘而使得过滤器老化之后，压降测量是不可靠的；并且模型(虚拟传感器)依赖于一组已知的操作条件来精确地估计过滤器负荷水平；并且所述系统按照定义在错误状况或异常操作(诸如过滤器失灵或故障)期间无法正常运行，因为这些状况超出了模型的能力范围。