專(zhuān)利名稱(chēng)：用于檢測(cè)后處理設(shè)備內(nèi)的裂紋的裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流的后處理設(shè)備，并更具體地涉及檢測(cè)后處理設(shè)
備中的物理故障。 相關(guān)技術(shù)描述 近年來(lái)內(nèi)燃機(jī)的排放法規(guī)快速改變。為了滿足新法規(guī)，許多發(fā)動(dòng)機(jī)制造商必須安 裝后處理設(shè)備來(lái)減少?gòu)U氣中的排出物，或調(diào)節(jié)廢氣以幫助其他后處理設(shè)備。例如，微粒過(guò)濾 器從柴油機(jī)的廢氣中除掉煙塵，且柴油氧化催化劑有時(shí)用來(lái)在廢氣中產(chǎn)生溫度，幫助微粒 過(guò)濾器氧化離開(kāi)過(guò)濾器的煙塵。 大多數(shù)后處理設(shè)備在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作期間經(jīng)歷熱循環(huán)。熱循環(huán)可以是有意的，例如 在從微粒過(guò)濾器除掉煙塵期間，或無(wú)意的，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷發(fā)動(dòng)機(jī)所需的工作負(fù)載的巨 大改變時(shí)。當(dāng)后處理設(shè)備經(jīng)歷熱循環(huán)時(shí)，后處理設(shè)備在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生溫度梯度。設(shè)備內(nèi)的溫 度梯度可引起應(yīng)力，并隨著時(shí)間的過(guò)去能夠引起后處理設(shè)備的失效。 后處理設(shè)備內(nèi)的有關(guān)應(yīng)力的故障，例如后處理設(shè)備的壁中的裂紋可能特別難以檢
測(cè)。通常沒(méi)有實(shí)時(shí)地用于檢測(cè)這種故障的應(yīng)用的直接測(cè)量。甚至當(dāng)使用后處理設(shè)備時(shí)，維
修技術(shù)員也很難檢測(cè)到這種故障，即使技術(shù)員有理由尋找故障也是如此。 后處理設(shè)備典型地包括例如堇青石或碳化硅的芯子，該芯子被包在將其固定在適
當(dāng)位置的網(wǎng)中，且整個(gè)設(shè)備典型地被金屬片和/或不銹鋼"外殼"覆蓋。設(shè)備上的應(yīng)力故障
在芯子中發(fā)生，典型地象芯子的表面周?chē)膹较蛄鸭y，且對(duì)于僅僅操作設(shè)備的技術(shù)員是不
可見(jiàn)的。因此，當(dāng)前檢測(cè)故障的方案依靠超聲波或?qū)Ｓ靡曈X(jué)檢驗(yàn)來(lái)確定后處理組件是否已
經(jīng)失效。 由于后處理設(shè)備的有意的多孔性和周?chē)W(wǎng)孔中的間隙，超聲波檢測(cè)方案存在問(wèn) 題。超聲波頻率需要非常低(產(chǎn)生低分辨率圖像)，而且后處理設(shè)備對(duì)于超聲波分析來(lái)說(shuō)配 置得非常不佳，以至于通常只能檢測(cè)毀壞性最大的故障。然而，一些后處理設(shè)備不再是符合 設(shè)計(jì)的(design compliant)-這意味不滿足規(guī)定排放閾值-在設(shè)備周?chē)挥幸恍┻m度的裂 紋。 專(zhuān)用視覺(jué)檢驗(yàn)要求允許技術(shù)員觀察后處理設(shè)備內(nèi)的通道的內(nèi)部的光學(xué)工具。設(shè)備 的通道塞滿了煙塵和/或碎片，致使檢查困難或不可能。設(shè)備的最小限度的檢查可能要求 通過(guò)反復(fù)插入工具，來(lái)檢查后處理設(shè)備的周界周?chē)纳习偻ǖ?，工具被設(shè)計(jì)為進(jìn)入以每英 寸200-300單元包裝的通道中。檢驗(yàn)程序能夠損害后處理設(shè)備，并且在最好的情況下耗費(fèi) 時(shí)間和金錢(qián)。 當(dāng)前技術(shù)的限制導(dǎo)致僅當(dāng)技術(shù)員有明確的理由懷疑故障時(shí)、僅以可觀的開(kāi)銷(xiāo)，并 通常僅在設(shè)備的失效已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出符合設(shè)計(jì)的閾值后，才發(fā)現(xiàn)后處理設(shè)備的故障。這些限 制也引入伴隨后處理設(shè)備的具有隱藏缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。例如，服務(wù)公司可以清洗后處理設(shè)備并 用它們換出客戶的車(chē)輛內(nèi)的變臟的后處理設(shè)備。在當(dāng)前的技術(shù)狀態(tài)下，有一個(gè)重大風(fēng)險(xiǎn)，即其中一個(gè)交換的后處理設(shè)備可能具有應(yīng)力故障，根據(jù)哪個(gè)設(shè)備失效，對(duì)客戶或服務(wù)公司不 利。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)前述的討論，申請(qǐng)人聲明存在對(duì)一種裝置、系統(tǒng)和方法的需要，所述裝置、系 統(tǒng)和方法用最小的花費(fèi)和人力檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋。受益地，這種裝置、系統(tǒng)和方法將 作為被動(dòng)檢查來(lái)檢測(cè)裂紋，而不需要來(lái)自技術(shù)員的輸入。 本發(fā)明根據(jù)本領(lǐng)域的現(xiàn)有狀態(tài)，并具體地，根據(jù)本領(lǐng)域中當(dāng)前可用的微粒過(guò)濾器 系統(tǒng)還未完全解決的問(wèn)題和需要而被研究出來(lái)。因此，已經(jīng)研究出本發(fā)明以提供用于在微 粒過(guò)濾器中檢測(cè)裂紋的裝置、系統(tǒng)和方法，該裝置、系統(tǒng)和方法克服以上討論的本領(lǐng)域中的 許多或全部不足。 公開(kāi)了一種用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置。裝置可包括后處理設(shè)備，后處 理設(shè)備包括底層(substrate)和底層表面。裝置可進(jìn)一步包括導(dǎo)電材料和至少兩個(gè)接入 點(diǎn)，導(dǎo)電材料構(gòu)成結(jié)合到底層表面的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑，接入點(diǎn)導(dǎo)電耦合到導(dǎo)電路徑。導(dǎo)電 路徑可包括應(yīng)用到底層表面的印上去的花樣(decal)，和/或印刷到底層表面上的導(dǎo)電路徑。 裝置可包括基于至少兩個(gè)接入點(diǎn)之間的電阻值，產(chǎn)生設(shè)備性能降低 (degradation)標(biāo)記的控制器。控制器可包括配置為在功能上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生設(shè)備性能降低標(biāo)記 的多個(gè)模塊?？刂破骺删哂须娮枘K、性能降低模塊和標(biāo)記模塊?？刂破鬟€可具有事件檢 測(cè)模塊和裂紋歷史模塊。 電阻模塊可配置為判斷(interpret)多個(gè)接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)之間的電 阻值。性能降低模塊可配置為基于電阻值確定用于后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值。標(biāo) 記模塊可配置為基于至少一個(gè)性能降低值，產(chǎn)生用于后處理設(shè)備的設(shè)備性能降低標(biāo)記。事 件檢測(cè)模塊可配置為基于至少一個(gè)性能降低值確定性能降低事件的發(fā)生，裂紋歷史模塊可 配置為響應(yīng)于每個(gè)性能降低事件的發(fā)生，存儲(chǔ)事件之前的性能降低值和事件之后的性能降 低值。在一種實(shí)施方式中，裂紋歷史模塊可配置為以規(guī)定的時(shí)間間隔存儲(chǔ)多個(gè)性能降低值。
公開(kāi)了一種用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的破裂的方法。該方法可包括提供一裝置，該 裝置包括包括底層和底層表面的后處理設(shè)備、構(gòu)成結(jié)合到底層表面的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑 的導(dǎo)電材料，和導(dǎo)電地耦合到至少一個(gè)導(dǎo)電路徑的多個(gè)接入點(diǎn)。該方法進(jìn)一步包括測(cè)量多 個(gè)接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)之間的至少一個(gè)電阻值，并基于至少一個(gè)電阻值確定用于后 處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值。在一種實(shí)施方式中，性能降低值可包括裂紋擴(kuò)展指數(shù)。
公開(kāi)了一種用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括產(chǎn)生作為操作的 副產(chǎn)品的廢氣的內(nèi)燃機(jī)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置。裝置中 的控制器可包括配置為基于電阻值產(chǎn)生設(shè)備性能降低標(biāo)記的服務(wù)工具和/或電子控制模 塊(ECM)。在一種實(shí)施方式中，服務(wù)技術(shù)員可通過(guò)測(cè)量至少兩個(gè)接入點(diǎn)之間的電阻來(lái)確定電 阻值，并基于電阻值識(shí)別設(shè)備性能降低標(biāo)記。 貫穿本說(shuō)明書(shū)提到的部件、優(yōu)點(diǎn)或類(lèi)似的語(yǔ)言并不暗示，可用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的所有 部件和優(yōu)點(diǎn)應(yīng)是本發(fā)明任何單獨(dú)的實(shí)施方式或存在于本發(fā)明任何單獨(dú)的實(shí)施方式中。而 是，應(yīng)理解提到特征和優(yōu)點(diǎn)的語(yǔ)言意味連同實(shí)施方式描述的特定的部件、優(yōu)點(diǎn)和特征應(yīng)至
6少包括在本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式中。因此，貫穿本說(shuō)明書(shū)的部件和優(yōu)點(diǎn)的討論、以及類(lèi) 似語(yǔ)言未必指的是相同的實(shí)施方式。 此外，本發(fā)明描述的特征、優(yōu)點(diǎn)和特性能以任何合適的方式組合在一個(gè)或更多個(gè) 實(shí)施方式中。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，沒(méi)有具體實(shí)施方式
的一個(gè)或更多個(gè)特定部件或 優(yōu)點(diǎn)也可實(shí)踐本發(fā)明。在其他情況中，可認(rèn)識(shí)到附加的部件和優(yōu)點(diǎn)可出現(xiàn)在未在本發(fā)明的 所有實(shí)施方式中提到的某些實(shí)施方式中。 本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)下面的描述和隨附權(quán)利要求將變得更完全明顯，或
可通過(guò)下文中提出的發(fā)明的實(shí)踐而被了解。 附圖簡(jiǎn)述 為了容易理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)參考隨附的附圖中示出的特定實(shí)施方式，將提 出以上簡(jiǎn)要描述的發(fā)明的更具體的描述。應(yīng)理解，這些附圖僅描述了本發(fā)明的典型實(shí)施方 式，并因此被認(rèn)為不是限制它的范圍，通過(guò)使用附圖，將用附加特征和細(xì)節(jié)描述和解釋本發(fā) 明，其中

圖1是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的 圖示； 圖2是依照本發(fā)明描述用于基于電阻值確定后處理設(shè)備的性能降低值的控制器 的一種實(shí)施方式的圖示； 圖3是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置的一種實(shí)施方式的
圖示；
圖示；
圖示；
示；

圖示； 圖8是依照本發(fā)明示出用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的破裂的方法的一種實(shí)施方式的 示意性流程圖；以及 圖9是依照本發(fā)明示出用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的破裂的方法的替換實(shí)施方式的
示意性流程圖。 發(fā)明詳述 將容易理解，如通常在這里的圖中描述和示出的本發(fā)明的組件，可以廣泛的多種 不同配置安排和設(shè)計(jì)。因此，下面如圖l到圖9呈現(xiàn)的本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法的實(shí)施方 式的更詳細(xì)的描述并不旨在限制本發(fā)明的范圍，如要求的，但僅僅是代表本發(fā)明的所選擇 的實(shí)施方式。 貫穿本說(shuō)明書(shū)提到的"一種實(shí)施方式"或"實(shí)施方式"意謂連同該實(shí)施方式描述的 具體特征、結(jié)構(gòu)或特性都被包括在本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式中。因此，貫穿本發(fā)明在各種
圖4是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置的替換實(shí)施方式的
圖5是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置的替換實(shí)施方式的
圖6是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置的可替換方式的圖
圖7A是依照本發(fā)明描述判斷電阻值的一種實(shí)施方式的圖表；
圖7B是依照本發(fā)明描述多個(gè)平行導(dǎo)電路徑的一種實(shí)施方式、描述擴(kuò)展的裂紋的地方出現(xiàn)的短語(yǔ)"在一種實(shí)施方式中"或"在實(shí)施方式中"未必全指的是相同的實(shí)施方式。
此外，描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以用任何合適的方式結(jié)合在一種或更多種實(shí)施 方式中。在下面的描述中，提供許多明確的細(xì)節(jié)，例如材料、緊固件、尺寸、長(zhǎng)度、寬度、形狀 等等的例子，以提供本發(fā)明實(shí)施方式的完全理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，不使 用一個(gè)或更多個(gè)明確的細(xì)節(jié)，或用其他的方法、組件、材料等，能夠?qū)嵺`本發(fā)明。在其他情況 中，沒(méi)有詳細(xì)顯示和描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，從而避免混淆本發(fā)明的方面。
圖1是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的系統(tǒng)100的一種實(shí)施方式 的圖示。系統(tǒng)100包括產(chǎn)生作為操作的副產(chǎn)品的廢氣104的內(nèi)燃機(jī)102。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)102 可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)102。系統(tǒng)100進(jìn)一步包括配置為處理廢氣104的后處理設(shè)備106。例 如，后處理設(shè)備102可包括配置為從廢氣104除掉微粒的微粒過(guò)濾器。后處理設(shè)備102可 包括底層(substrate)和底層表面。底層可包括微粒過(guò)濾器的陶瓷芯子，且底層表面可包 括陶瓷芯子的外表面。在一種實(shí)施方式中，后處理設(shè)備106可包括柴油氧化催化劑、N0X吸 附催化劑，和/或技術(shù)中已知的其他后處理設(shè)備106。 系統(tǒng)100進(jìn)一步包括構(gòu)成結(jié)合到底層表面的至少一個(gè)導(dǎo)電(conduction)路徑的 導(dǎo)電材料和導(dǎo)電耦合到至少一個(gè)導(dǎo)電路徑的多個(gè)接入點(diǎn)(access point) 108。系統(tǒng)100可 進(jìn)一步包括控制器110，控制器110可以是服務(wù)工具和/或電子控制模塊(ECM)的部分。控 制器110可配置為判斷跨過(guò)(across)導(dǎo)電路徑的電阻值，并基于電阻值確定性能降低值。 跨過(guò)導(dǎo)電路徑的電阻值可包括兩個(gè)接入點(diǎn)108之間的電阻。ECM可進(jìn)一步配置為基于性能 降低值設(shè)置故障指標(biāo)(indicator)。在一種實(shí)施方式中，ECM還包括發(fā)動(dòng)機(jī)102的控制器。 在一種實(shí)施方式中，技術(shù)員(未顯示)測(cè)量多個(gè)接入點(diǎn)108中的兩個(gè)接入點(diǎn)之間的至少一 個(gè)電阻值，并在表中查找測(cè)量的電阻值，從而基于電阻值確定后處理設(shè)備106的至少一個(gè) 性能降低值。 圖2是依照本發(fā)明描述用于基于電阻值確定后處理設(shè)備106的性能降低值的控制 器110的一種實(shí)施方式的圖示?？刂破?10可包括配置為判斷跨過(guò)導(dǎo)電路徑的電阻值204 的電阻模塊206。電阻模塊202可通過(guò)從數(shù)據(jù)鏈路讀取電阻值204、通過(guò)判斷電信號(hào)(例如 電壓)為電阻值、接受用戶的輸入或技術(shù)中已知的其他源，來(lái)判斷電阻值204。在一種實(shí)施 方式中，控制器IIO是ECM，ECM通過(guò)讀取接入點(diǎn)108之間的電壓來(lái)判斷電阻值204，以確定 電阻值204(比如，在利用已知的電源電壓和已知的下拉電阻器的分壓器電路中)。
控制器110進(jìn)一步包括配置為基于電阻值204確定后處理設(shè)備106的至少一個(gè)性 能降低值208的性能降低模塊206。性能降低值208可包括后處理設(shè)備106的性能降低水 平的定量或定性描述。例如，當(dāng)電阻值指示開(kāi)路時(shí)，性能降低值208可包括"有裂紋的"后 處理設(shè)備指標(biāo)(比如，定義為最小電阻值204閾值)，當(dāng)電阻值204不指示開(kāi)路時(shí)，性能降低 值208包括"良好的"后處理設(shè)備指標(biāo)。在另一實(shí)施方式中，性能降低值208可包括基于電 阻值204的裂紋擴(kuò)展指數(shù)。例如，如果電阻值204指示多個(gè)導(dǎo)電路徑中的55%當(dāng)前指示開(kāi) 路，則性能降低模塊206可設(shè)置裂紋擴(kuò)展指數(shù)為55。 控制器110可進(jìn)一步包括配置為基于性能降低值208為后處理設(shè)備106生成設(shè)備 性能降低標(biāo)記212的標(biāo)記模塊210。設(shè)備性能降低標(biāo)記212可提供后處理設(shè)備106的剩余 使用壽命和/或性能降低狀態(tài)的指示。例如，設(shè)備性能降低標(biāo)記212可包括來(lái)自列表"新 的"、"較少的性能降低"、"較多的性能降低"和"失效"的值。標(biāo)記模塊210可配置為根據(jù)性能降低值208和查找表(未顯示)選擇設(shè)備性能降低標(biāo)記212。 控制器110可進(jìn)一步包括配置為以規(guī)定的時(shí)間間隔存儲(chǔ)多個(gè)性能降低值208的裂 紋歷史模塊212。例如，裂紋歷史模塊212可配置為在每天的結(jié)束存儲(chǔ)性能降低值208。
在一種實(shí)施方式中，控制器110可進(jìn)一步包括事件檢測(cè)模塊216，導(dǎo)電路徑可包括 連接至少兩個(gè)接入點(diǎn)108的多個(gè)平行導(dǎo)電路徑。事件檢測(cè)模塊216可配置為基于性能降低 值208確定性能降低事件218的發(fā)生。性能降低事件218可包括性能降低值208的突變、 后處理設(shè)備106經(jīng)歷的高溫事件、后處理設(shè)備106經(jīng)歷的溫度突變，和/或可引起后處理設(shè) 備106的性能降低發(fā)生的可能性的系統(tǒng)100的任何其他改變。 裂紋歷史模塊212可配置為響應(yīng)于性能降低事件218的發(fā)生，存儲(chǔ)事件之前的性 能降低值220和事件之后的性能降低值222。例如，裂紋歷史模塊212可存儲(chǔ)包括最近幾 分鐘的性能降低值208的歷史的性能降低值208的滾動(dòng)緩沖區(qū)。在實(shí)施例中，當(dāng)事件檢測(cè) 模塊216檢測(cè)性能降低值218時(shí)，裂紋歷史模塊212可配置為把滾動(dòng)緩沖區(qū)的值存儲(chǔ)為事 件之前的性能降低值220，而把進(jìn)入的幾分鐘的性能降低值存儲(chǔ)為事件之后的性能降低值 220。 任何滾動(dòng)緩沖區(qū)和/或等價(jià)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的時(shí)間尺度應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)100的優(yōu)先權(quán)來(lái) 選擇，以用于系統(tǒng)100的具體實(shí)施方式
，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的。例如，在潛在性能降 低事件218迅速發(fā)生的系統(tǒng)100中，例如需要積極的再生技術(shù)以提高后處理設(shè)備106中的 溫度的系統(tǒng)，裂紋歷史模塊212應(yīng)配置為頻繁地存儲(chǔ)性能降低值208。在潛在性能降低事件 218緩慢發(fā)生的系統(tǒng)100中，例如被動(dòng)再生后處理設(shè)備106的系統(tǒng)，裂紋歷史模塊212能夠 被配置為以較緩慢的頻率存儲(chǔ)性能降低值208，以保存控制器110的資源。
控制器110可進(jìn)一步包括配置為基于至少一個(gè)性能降低值208設(shè)置故障指標(biāo)226 的故障模塊224。該故障指標(biāo)226可點(diǎn)亮交通工具上的警告燈、觸發(fā)存儲(chǔ)在ECM 110中的數(shù) 據(jù)以供服務(wù)技術(shù)員使用，等等。 圖3是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備106中的裂紋的裝置300的一種實(shí)施 方式的圖示。裝置包括后處理設(shè)備106，后處理設(shè)備106包括底層302和底層表面304。底 層302可包括陶瓷芯子，底層表面304可包括陶瓷芯子的外表面。裝置300進(jìn)一步包括構(gòu) 成結(jié)合到底層表面304的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑306的導(dǎo)電材料。裝置300可進(jìn)一步包括導(dǎo)電 耦合到導(dǎo)電路徑306的多個(gè)接入點(diǎn)108。在一種實(shí)施方式中，接入點(diǎn)108之間的電阻檢查確 定導(dǎo)電路徑306的電阻和連續(xù)性。 導(dǎo)電路徑306可包括印刷在表面304上的導(dǎo)電材料_例如在后處理設(shè)備106的制 造期間通過(guò)噴墨印刷機(jī)印刷。在一種實(shí)施方式中，導(dǎo)電路徑306可包括涂在表面304上的導(dǎo) 電材料。在一種實(shí)施方式中，導(dǎo)電路徑306可包括用作印上去的花樣的導(dǎo)電材料-例如涂或 噴到掩蔽物(mask)上。導(dǎo)電材料可烤到底層表面304上以固定該材料。在一種實(shí)施方式 中，導(dǎo)電材料在約85(TC烤到底層表面。導(dǎo)電材料可用紅外線燈烤到上面。其他沉積技術(shù)， 例如絲網(wǎng)印刷、磁帶、激光噴射沉積、熱和/或等離子噴涂等等也預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
導(dǎo)電材料可包括導(dǎo)電金屬陶瓷或金屬陶瓷合金。本領(lǐng)域中已知可使用其他物質(zhì)， 并應(yīng)具有構(gòu)成電阻層的屬性，電阻層在系統(tǒng)100的操作期間，導(dǎo)電并經(jīng)受住底層表面304的 期望的溫度。例如、銀、鈦、鎳、鎢和它們的合金以及其他金屬可用作導(dǎo)電路徑306。導(dǎo)電路 徑306可進(jìn)一步包括配置為保護(hù)導(dǎo)電路徑306不受侵蝕、氧化和其他損害的保護(hù)層。
9
當(dāng)破裂或裂紋發(fā)生在底層表面304上處于導(dǎo)電路徑306的位置時(shí)，導(dǎo)電路徑306 應(yīng)被配置為斷開(kāi)。在一種實(shí)施方式中，導(dǎo)電路徑306可包括在大約10微米到大約130微米 之間的導(dǎo)電材料層。在這個(gè)范圍之外的值可在具體的實(shí)施方式中操作，并將依賴(lài)于拉伸強(qiáng) 度、結(jié)合強(qiáng)度、導(dǎo)電材料的楊氏模量，等等。進(jìn)一步，包括底層302的材料影響施加在導(dǎo)電路 徑306上的力和對(duì)裝置300的特定實(shí)施方式有效的相關(guān)厚度。示出的值用于許多基于陶瓷 的底層和金屬陶瓷、金屬和金屬合金導(dǎo)電材料，且簡(jiǎn)單的測(cè)試能夠驗(yàn)證用于裝置300的特 定實(shí)施方式的其他材料組合。 導(dǎo)電路徑306可配置為與后處理設(shè)備106的高應(yīng)力區(qū)域相交。盡管導(dǎo)電路徑306 的一些可能處于高應(yīng)力區(qū)域之外，且導(dǎo)電路徑306可能不覆蓋全部高應(yīng)力區(qū)域，但高應(yīng)力 區(qū)域的"相交"指示導(dǎo)電路徑306的一些部分處于高應(yīng)力區(qū)域的一些部分內(nèi)。
高應(yīng)力區(qū)域可包括后處理設(shè)備106最可能經(jīng)歷與應(yīng)力相關(guān)的故障的區(qū)域。在一種 實(shí)施方式中，高應(yīng)力區(qū)域包括后處理設(shè)備106的中央-后方部分，其中"后方"指示相對(duì)于 排氣流104的下游部分。例如，高應(yīng)力區(qū)域可包括在距后處理設(shè)備106的前面大約3/10軸 向距離的前邊界309A和距離后處理設(shè)備106的后面大約1/10軸向距離的后邊界309B之 間軸向定義的區(qū)域。在實(shí)施例中，高應(yīng)力區(qū)域包括大約0. 3X到0. 9X之間的軸向位置，其中 X代表軸向位置，其被定義為使得X = 0是后處理設(shè)備106的上游端，X = 1是后處理設(shè)備 106的下游端。 在一種實(shí)施方式中，后處理設(shè)備106可包括圓柱形陶瓷設(shè)備106，圓柱形陶瓷設(shè)備 106包括多個(gè)矩形單元310和外壁312。高應(yīng)力區(qū)域可進(jìn)一步包括在一個(gè)矩形單元316和 外壁312之間的相交314的底層表面304，使得相交的矩形單元316被外壁312近似對(duì)角地 分開(kāi)。 圖4是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備106中的裂紋的裝置400的替換實(shí) 施方式的圖示。裝置可包括連接至少兩個(gè)接入點(diǎn)108的多個(gè)平行的導(dǎo)電路徑306。注意這 里平行指的是電學(xué)意義下的平行的導(dǎo)電路徑306而未必是幾何意義下的。例如，導(dǎo)電路徑 306A和306B并聯(lián)連接接入點(diǎn)108A和108B。進(jìn)行擴(kuò)展并中斷導(dǎo)電路徑306A的裂紋將把 108A-108B之間的觀察電阻從RAB = (1/RA+1/RB)—1改變到R旭=&，其中RAB是108A與108B 之間的觀察電阻，RA是路徑306A的電阻，RB是路徑306B的電阻。同樣地，在圖示400中，路 徑306C-306D并聯(lián)連接接入點(diǎn)108B-108C，且路徑306E-306F并聯(lián)連接接入點(diǎn)108A-108D。
在一種實(shí)施方式中，后處理設(shè)備106的底層表面304上的裂紋趨于以徑向方式在 設(shè)備106周?chē)鷶U(kuò)展。因此，在該例子中，如所示的軸向蜿蜒的路徑306A-306F給出了可能發(fā) 生的與徑向裂紋相交的更好的機(jī)會(huì)。把接入點(diǎn)108A-108D連接到導(dǎo)電路徑306A-306F的交 叉路徑可配置為，使得當(dāng)徑向裂紋發(fā)生時(shí)，交叉路徑不中斷。例如，交叉路徑可包括比導(dǎo)電 路徑306A-306F更厚的導(dǎo)電材料，和/或交叉路徑可不結(jié)合到后處理設(shè)備106的表面304。
圖5是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備106中的裂紋的裝置500的替換實(shí)施 方式的圖示。裝置500可包括連接接入點(diǎn)108A-108C的多個(gè)導(dǎo)電路徑306A-306C。圖5中 的導(dǎo)電路徑306A-306C顯示為定向?yàn)檩S向，然而圖4中的導(dǎo)電路徑306A-306F顯示為定向 為徑向。然而，導(dǎo)電路徑306可用覆蓋相交區(qū)域的任何的方式定向，該相交區(qū)域可以是高應(yīng) 力區(qū)域。例如，導(dǎo)電路徑306可定向?yàn)槁菪蔚貒@底層表面304。 圖6是依照本發(fā)明描述用于檢測(cè)后處理設(shè)備106中的裂紋的裝置600的替換實(shí)施方式的圖示。裝置600包括可用作印上去的花樣的幾組平行的導(dǎo)電路徑306A-306C。多個(gè) 平行的導(dǎo)電路徑306A可包括觀察區(qū)域502A或?qū)щ娐窂?06A覆蓋的區(qū)域。裝置600可包 括多個(gè)觀察區(qū)域502A、502B和502C。 觀察區(qū)域502A-502C可配置為測(cè)量后處理設(shè)備106的不同(distinct)的軸向部 分。后處理設(shè)備106的不同的軸向部分可指示在觀察區(qū)域502A-502C之間沒(méi)有軸向重疊 發(fā)生，和/或觀察區(qū)域502A-502C之間只發(fā)生部分重疊。觀察區(qū)域502A-502C可配置為測(cè) 量后處理設(shè)備106的不同徑向部分。后處理設(shè)備106的不同徑向部分可指示在觀察區(qū)域 502A-502C之間沒(méi)有徑向重疊發(fā)生，和/或觀察區(qū)域502A-502C之間只有部分徑向重疊發(fā) 生。裝置600的觀察區(qū)域502A-502C是軸向和徑向分布的。 圖7A是依照本發(fā)明描述判斷電阻值204的一種實(shí)施方式的圖表?？筛鶕?jù)電壓值 701判斷電阻值204。電壓701在零時(shí)刻在基線702處開(kāi)始，基線電壓702可與裝置一致， 裝置中所有導(dǎo)電路徑306是完整的。在時(shí)刻708，裂紋可能發(fā)生，其隔開(kāi)一些導(dǎo)電路徑306， 并由于兩個(gè)接入點(diǎn)108之間的電阻值204的增加而引起電壓701增加。在時(shí)刻712，裂紋可 能發(fā)生，其隔開(kāi)接入點(diǎn)308之間的所有剩余的導(dǎo)電路徑306，并引起電壓701升高到與開(kāi)路 一致的值，該值可以是來(lái)自ECM 110的電源電壓704。 圖7B是依照本發(fā)明描述擴(kuò)展的裂紋的多個(gè)平行導(dǎo)電路徑306的一種實(shí)施方式的 圖示。圖7B的圖示可與圖7A的電壓曲線701—致。在零時(shí)刻，導(dǎo)電路徑306可能是完整 的。裂紋706發(fā)生在時(shí)刻708，引起觀察電壓701上升。裂紋710可能發(fā)生在時(shí)刻712，這 可能隔開(kāi)所有的導(dǎo)電路徑306，并引起觀察電壓701上升到電源電壓704。
這里包括的示意性流程圖通常作為邏輯流程圖而提出。同樣地，描述的順序和標(biāo) 注的步驟指示所提出的方法的一種實(shí)施方式。其他步驟和方法被認(rèn)為在功能、邏輯上等效， 或?qū)崿F(xiàn)示出方法的一個(gè)或更多個(gè)步驟、或它的部分。此外，所使用的格式和符號(hào)是為解釋方 法的邏輯步驟而提供的，并應(yīng)理解不是限制本方法的范圍。雖然在流程圖中可使用各種箭 頭類(lèi)型和線條類(lèi)型，但是應(yīng)理解它們不是限制相應(yīng)方法的范圍。實(shí)際上，可使用一些箭頭和 其他連接符以僅指示方法的邏輯流向。例如，箭頭可指示描述的方法的列舉的步驟之間的、 不指明的持續(xù)時(shí)間的等待或監(jiān)控時(shí)間段。此外，具體方法發(fā)生的順序可以或可以不嚴(yán)格按 照所示相應(yīng)步驟的順序。 圖8是依照本發(fā)明示出用于檢測(cè)后處理設(shè)備106中的破裂706、710的方法800的 一種實(shí)施方式的示意性流程圖。方法800可包括提供(802) —裝置，該裝置包括具有底層 302和底層表面304的后處理設(shè)備106、構(gòu)成結(jié)合到底層表面304的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑306 的導(dǎo)電材料，和導(dǎo)電耦合到導(dǎo)電路徑306的多個(gè)接入點(diǎn)108。 方法800可進(jìn)一步包括控制器100和/或服務(wù)技術(shù)員測(cè)量804兩個(gè)接入點(diǎn)108之 間的至少一個(gè)電阻值204。性能降低模塊206可基于電阻值204確定至少一個(gè)性能降低值 208。性能降低模塊206可配置為當(dāng)電阻值204與開(kāi)路一致時(shí)，確定后處理設(shè)備106為有裂 紋的，這是通過(guò)檢查808電阻值204是否指示開(kāi)路，以及如果檢查808為正，則設(shè)置810后 處理設(shè)備指標(biāo)208為"有裂紋的"。 圖9是依照本發(fā)明示出用于檢測(cè)后處理設(shè)備106中的破裂706、710的方法的替換 實(shí)施方式的示意性流程圖。方法900可包括提供902 —裝置，該裝置包括具有底層302和 底層表面304的后處理設(shè)備106、構(gòu)成結(jié)合到底層表面304的多個(gè)導(dǎo)電路徑306的導(dǎo)電材料和導(dǎo)電耦合到導(dǎo)電路徑306的多個(gè)接入點(diǎn)108。 方法900可進(jìn)一步包括控制器110和/或服務(wù)技術(shù)員測(cè)量904兩個(gè)接入點(diǎn)108之 間的至少一個(gè)電阻值204。性能降低模塊206可基于電阻值204確定906至少一個(gè)性能降 低值208。性能降低模塊206可確定906相應(yīng)多個(gè)觀察區(qū)域502的多個(gè)性能降低值。在一 種實(shí)施方式中，方法900可包括檢查908該實(shí)施方式是否利用裂紋擴(kuò)展指數(shù)作為性能降低 值208。 如果檢查908為負(fù)，那么標(biāo)記模塊210可基于多個(gè)性能降低值208設(shè)置914設(shè)備 性能降低標(biāo)記914-例如作為查找表的函數(shù)，以性能降低值208為輸入而設(shè)備性能降低標(biāo)記 212為輸出。如果檢查908為正，則性能降低模塊206可設(shè)置910裂紋擴(kuò)展指數(shù)208為電 阻值204的函數(shù)，標(biāo)記模塊210可設(shè)置912設(shè)備性能降低標(biāo)記212為裂紋擴(kuò)展指數(shù)208的 函數(shù)。方法900可包括服務(wù)技術(shù)員響應(yīng)于服務(wù)事件而用具有等效的設(shè)備性能降低標(biāo)記212 的第二后處理設(shè)備106替換916后處理設(shè)備106。后處理設(shè)備106可包括配置為從排氣流 104中除掉煙塵的微粒過(guò)濾器。 根據(jù)前述討論，明顯的是本發(fā)明提供用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的系統(tǒng)、方法 和裝置。本發(fā)明進(jìn)一步提供裂紋的被動(dòng)檢查，而不需要來(lái)自服務(wù)技術(shù)員的輸入，并允許服務(wù) 技術(shù)員用具有相似性能降低特性的后處理設(shè)備替換后處理設(shè)備。 本發(fā)明可以具體體現(xiàn)為其他具體的形式，而不背離其精神或本質(zhì)特征。所描述的 實(shí)施方式被認(rèn)為在所有方面僅僅是示例性的而不是限制性的。因此本發(fā)明的范圍由隨附權(quán) 利要求而不是通過(guò)前述描述指示。在權(quán)利要求的等價(jià)形式的意思和范圍內(nèi)的所有改變都包 含在它們的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的裝置，所述裝置包括后處理設(shè)備，其包括底層和底層表面；導(dǎo)電材料，其構(gòu)成結(jié)合到所述底層表面的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑；多個(gè)接入點(diǎn)，其導(dǎo)電地耦合到所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括應(yīng)用到所述底層表面的所述導(dǎo)電材料的印上去的花樣。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括通過(guò)在所述底層表面上噴涂和印刷中之一而使用的所述導(dǎo)電材料。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括電阻模塊和性能降低模塊，所述電阻模塊配置為判斷所述多個(gè)接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)之間的電阻值，所述性能降低模塊配置為基于所述電阻值確定用于所述后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，進(jìn)一步包括配置為基于所述至少一個(gè)性能降低值產(chǎn)生用于所述后處理設(shè)備的設(shè)備性能降低標(biāo)記的標(biāo)記模塊。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述導(dǎo)電材料包括由導(dǎo)電金屬、導(dǎo)電金屬合金、電阻層和陶瓷組成的組構(gòu)成的元件。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述導(dǎo)電材料在所述裝置的制造期間，在大約85(TC被烤到所述底層表面上。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括以大約10微米到大約130微米之間的厚度而被應(yīng)用的導(dǎo)電材料。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑被配置為與所述后處理設(shè)備的高應(yīng)力區(qū)域相交，所述后處理設(shè)備的所述高應(yīng)力區(qū)域包括大約0. 3X到大約0. 9X之間的軸向位置，其中X代表定義為使得X = 0是所述后處理設(shè)備的上游端，以及X = 1是所述后處理設(shè)備的下游側(cè)的軸向位置。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述后處理設(shè)備包括圓柱形陶瓷設(shè)備，所述圓柱形陶瓷設(shè)備包括多個(gè)矩形單元和外壁，以及其中所述高應(yīng)力區(qū)域還包括在所述矩形單元中之一和所述外壁之間的相交處的所述底層表面，使得相交的所述矩形單元被所述外壁近似對(duì)角地分開(kāi)。
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括連接所述接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)的多個(gè)平行導(dǎo)電路徑。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其中連接所述接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)的所述多個(gè)平行導(dǎo)電路徑包括觀察區(qū)域，所述裝置還包括多個(gè)觀察區(qū)域。
13. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述多個(gè)觀察區(qū)域中的每個(gè)觀察區(qū)域被配置為測(cè)量所述后處理設(shè)備的不同的軸向部分。
14. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述多個(gè)觀察區(qū)域中的每個(gè)觀察區(qū)域被配置為測(cè)量所述后處理設(shè)備的不同的徑向部分。
15. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括連接所述接入點(diǎn)中至少兩個(gè)接入點(diǎn)的多個(gè)平行導(dǎo)電路徑，所述裝置進(jìn)一步包括配置為以規(guī)定的時(shí)間間隔存儲(chǔ)多個(gè)性能降低值的裂紋歷史模塊。
16. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括連接所述接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)的多個(gè)平行導(dǎo)電路徑，所述裝置進(jìn)一步包括事件檢測(cè)模塊和裂紋歷史模塊，所述事件檢測(cè)模塊配置為基于所述至少一個(gè)性能降低值來(lái)確定性能降低事件的發(fā)生，所述裂紋歷史模塊配置為響應(yīng)于每個(gè)性能降低事件的發(fā)生而存儲(chǔ)事件之前的性能降低值和事件之后的性能降低值。
17. —種用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的方法，所述方法包括提供一裝置，所述裝置包括包括底層和底層表面的后處理設(shè)備、構(gòu)成結(jié)合到所述底層表面的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電材料，和導(dǎo)電耦合到所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑的多個(gè)接入點(diǎn)；測(cè)量所述多個(gè)接入點(diǎn)中的兩個(gè)接入點(diǎn)之間的至少一個(gè)電阻值；基于所述至少一個(gè)電阻值，確定用于所述后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中基于所述至少一個(gè)電阻值確定用于所述后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值包括，當(dāng)所述電阻值與開(kāi)路一致時(shí)，確定所述后處理設(shè)備為有裂紋的。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑包括連接所述接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)的多個(gè)平行導(dǎo)電路徑，以及其中基于所述至少一個(gè)電阻值確定用于所述后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值包括，基于所述電阻值確定裂紋擴(kuò)展指數(shù)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述裂紋擴(kuò)展指數(shù)，確定設(shè)備性能降低*示記。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述后處理設(shè)備包括微粒過(guò)濾器，所述方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于服務(wù)事件，用包括等效的設(shè)備性能降低標(biāo)記的第二微粒過(guò)濾器替換所述微粒過(guò)濾器。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中連接所述接入點(diǎn)中的至少兩個(gè)接入點(diǎn)的所述多個(gè)平行導(dǎo)電路徑包括觀察區(qū)域，所述裝置進(jìn)一步包括多個(gè)觀察區(qū)域，以及其中確定所述后處理設(shè)備的裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)包括，確定相應(yīng)于所述多個(gè)觀察區(qū)域的多個(gè)性能降低值。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，還包括基于所述多個(gè)性能降低值，確定設(shè)備性能降低標(biāo)記。
24. —種用于檢測(cè)后處理設(shè)備中的裂紋的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)，其生成作為操作的副產(chǎn)品的廢氣；后處理設(shè)備，其被配置為處理所述廢氣，所述后處理設(shè)備包括底層和底層表面；導(dǎo)電材料，其構(gòu)成結(jié)合到所述底層表面的至少一個(gè)導(dǎo)電路徑；多個(gè)接入點(diǎn)，其導(dǎo)電地耦合到所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，還包括服務(wù)工具，所述服務(wù)工具包括電阻模塊和性能降低模塊，所述電阻模塊配置為判斷跨過(guò)所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑的電阻值，所述性能降低模塊配置為基于所述電阻值，確定用于所述后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值。
26. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，還包括電子控制模塊(ECM)，所述電子控制模塊包括電阻模塊、性能降低模塊，所述電阻模塊配置為判斷跨過(guò)所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑的電阻值，所述性能降低模塊配置為基于所述電阻值，確定用于所述后處理設(shè)備的至少一個(gè)性能降低值。
27. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述電子控制模塊還包括配置為基于所述至少一A性能降低值來(lái)設(shè)置故障指標(biāo)的故障模塊c
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于檢測(cè)微粒過(guò)濾器中的裂紋的裝置、系統(tǒng)和方法。該方法包括提供包括有底層302和底層表面304的后處理設(shè)備106的裝置、構(gòu)成結(jié)合到底層表面304的表面的導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電材料和配置為允許測(cè)量導(dǎo)電路徑306的電阻的接入點(diǎn)108。該方法可包括測(cè)量導(dǎo)電路徑306的電阻，并基于電阻測(cè)量，確定在底層表面304上是否已經(jīng)出現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)裂紋。該方法可進(jìn)一步包括基于指示的裂紋的數(shù)量，標(biāo)注后處理設(shè)備106的性能降低水平，并基于性能降低水平，在服務(wù)事件后，用等效的后處理設(shè)備替換后處理設(shè)備106。
文檔編號(hào)G01R31/08GK101711365SQ200880016435
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者蘭德?tīng)枴·斯塔福德, 埃德加·拉納-庫(kù)爾齊奧, 托馬斯·M·約努謝尼斯, 阿密特·謝亞姆 申請(qǐng)人:康明斯濾清系統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司