SBIR Phase I: Microwave Sensing for Monitoring and Controlling Diesel Particulate Filter Operation

SBIR 第一阶段:用于监测和控制柴油颗粒过滤器运行的微波传感

基本信息

  • 批准号:
    0912703
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-07-01 至 2009-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Phase 1 project will investigate the feasibility of using microwaves to measure the amount, type, and distribution of material collected on filters. Filter Sensing Technologies, Inc. (FST) has targeted diesel particulate filters (DPF) as a promising application. Nearly all 2007 and newer diesel engines are equipped with DPFs to meet increasingly stringent emissions limits. The DPF is a porous ceramic substrate mounted in the exhaust, and traps up to 99% of all soot emissions. Accurate monitoring of material accumulation in the DPF is critical to ensure proper operation, minimize the associated fuel economy penalty, and avoid filter malfunctions. Current DPF monitoring systems measure the pressure drop across the filter together with sophisticated predictive soot emission algorithms. These systems are inaccurate, costly, and complex, resulting in inefficient engine operation. FST will develop an innovative microwave-based soot sensor to monitor DPF loading directly, more accurately, and with increased functionality than the current state-of-the art. The research plan will investigate the ability of this system to simultaneously detect soot and ash in the DPF and the spatial distribution of the material. Phase 1 will result in a prototype system to undergo additional field testing and development in Phase 2. The broader impacts of this research address a significant unmet need to improve filter monitoring and control. Measurement error in the current systems is reported between 30% - 50%, and increases when alternative fuels are used. More accurate DPF monitoring provides annual fuel and maintenance cost savings to the end-user between $750 and $1,350 for a typical heavy-duty truck. OEM's benefit from lower system costs, reduced warranty claims, and improved engine and DPF operation. The US DPF sensor market will generate $45 M in annual revenues in 2008, growing to $90 M by 2012. The European market is five times as large. FST's patent pending RF-sensing technologies offer improved performance and increased functionality at less than half the cost of current systems. This sensor greatly simplifies the use of DPFs in OEM and retrofit applications, significantly reducing harmful soot and greenhouse gas emissions. It increases compatibility with alternative fuels and provides fuel economy benefits to the end-user. This technology is not limited to emission control applications, but a wide range of filtration applications where monitoring the amount, type, and location of materials accumulated on filters is critical.This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).
该小型企业创新研究第一阶段项目将研究使用微波测量过滤器上收集的材料的数量、类型和分布的可行性。 Filter Sensing Technologies, Inc. (FST) 将柴油颗粒过滤器 (DPF) 作为一个有前景的应用。 几乎所有 2007 年及更新的柴油发动机都配备了 DPF,以满足日益严格的排放限制。 DPF 是安装在排气装置中的多孔陶瓷基材,可捕获高达 99% 的烟灰排放。 准确监测 DPF 中的物质积累对于确保正常运行、最大限度地减少相关的燃油经济性损失并避免过滤器故障至关重要。 当前的 DPF 监测系统可测量过滤器上的压降以及复杂的预测烟灰排放算法。 这些系统不准确、成本高且复杂,导致发动机运行效率低下。 FST 将开发一种基于微波的创新型烟灰传感器,能够直接、更准确地监测 DPF 负载,并且比当前最先进的技术具有更多的功能。 该研究计划将调查该系统同时检测 DPF 中烟灰和灰烬以及材料空间分布的能力。 第一阶段将产生一个原型系统,以便在第二阶段进行额外的现场测试和开发。这项研究的更广泛影响解决了改进过滤器监测和控制方面未满足的重大需求。 据报告,当前系统的测量误差在 30% - 50% 之间,并且在使用替代燃料时会增加。 更准确的 DPF 监控可为最终用户节省典型重型卡车每年 750 至 1,350 美元的燃油和维护成本。 OEM 受益于较低的系统成本、减少的保修索赔以及改进的发动机和 DPF 操作。 美国 DPF 传感器市场 2008 年的年收入将达到 4500 万美元,到 2012 年将增长到 9000 万美元。欧洲市场的规模是其五倍。 FST 正在申请专利的射频传感技术可提供改进的性能和增强的功能,而成本还不到当前系统的一半。 该传感器大大简化了 OEM 和改装应用中 DPF 的使用,显着减少有害烟灰和温室气体排放。 它提高了与替代燃料的兼容性,并为最终用户提供燃油经济性优势。 该技术不仅限于排放控制应用,还包括广泛的过滤应用,其中监测过滤器上积累的材料的数量、类型和位置至关重要。该奖项由 2009 年美国复苏和再投资法案(公法)资助111-5)。

项目成果

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