CN105849525A - 烟尘传感器系统 - Google Patents

烟尘传感器系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105849525A
CN105849525A CN201480071536.0A CN201480071536A CN105849525A CN 105849525 A CN105849525 A CN 105849525A CN 201480071536 A CN201480071536 A CN 201480071536A CN 105849525 A CN105849525 A CN 105849525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
smoke gas
gas sensor
sensor
voltage
flue dust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480071536.0A
Other languages
English (en)
Inventor
K·希达亚特
J·哈特
E·马特森
M·威尔森
N·波里尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stoneridge Inc
Original Assignee
Stoneridge Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stoneridge Inc filed Critical Stoneridge Inc
Publication of CN105849525A publication Critical patent/CN105849525A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

一种烟尘传感器系统，包括：烟尘传感器，具有第一元件；以及电路，用于监测元件上积累的烟尘量并且响应于烟尘积累来控制对元件的加热。可在污染防止模式(CPM)期间向传感器/加热器元件施加静电排斥电压(ERV)，以排斥灰尘并减少传感器的污染。可在CPM期间向元件施加脉冲加热电压(PHV)并且可在PHV的“关断”时间段期间向元件施加脉冲ERV。

Description

烟尘传感器系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年11月13日提交的美国临时申请序列号61/903581和2014年7月23日提交的美国临时申请序列号62/028275的权益，这两个申请都通过引用被完全并入本文中。
技术领域
本公开一般涉及烟尘传感器，更具体地涉及用于检测废气流中的烟尘的传感器系统。
背景技术
烟尘传感器可用于发动机排放应用，例如，车载诊断(OBD)。可使用这种类型的传感器来检测和测量发动机废气中的颗粒物质积聚。特别地，在柴油机中，期望在废气释放到环境中时可能的烟尘颗粒浓度最低。为了监测内燃机的操作状态，出于此目的，方便的是在与内燃机相关联的排放系统中设置烟尘传感器。烟尘传感器可设置在柴油机颗粒过滤器(DPF)的上游或下游。如果它设置在DPF的下游，也可使用烟尘传感器来执行DPF的功能监测。当DPF失效时，烟尘传感器可检测发动机排放物中的过量烟尘并且向车辆发动机控制单元(ECU)报警。
烟尘传感器可以是相对简单的电阻型装置。图1是具有车载加热器元件的烟尘传感器的一种已知配置的示意性顶视图，图2是图1的烟尘传感器的示意性底视图。传感器100可包括限定第一表面104的非导电基板102和与第一表面104相对的第二表面106。感测元件108形成在基板102的第一表面104上，并且包括限定第一电极110和分开的第二电极112的导电材料。导电材料可以是被选定用于耐受高温的贵金属，并且第一电极110和第二电极112可彼此电分开，以在其间建立开路。
如所示出的，第一电极110和第二电极112可由使第一电极110和第二电极112之间的边界最大的相互交叉的“手指”构成。第一电极110限定第一组手指114并且第二电极112限定分开的第二组手指116。在操作中，当排放物中的烟尘(未示出)落到感测元件108上时，烟尘中的碳与第一电极110和第二电极112电连接，从而有效减小其间的电阻。测量电极之间的电阻，将其作为所存在的烟尘量的指示。
图3是沿着3-3线截取的图1和图2的烟尘传感器的放大剖视图。如图2和图3中所示，在一些应用中，传感器100也将具有在基板102的第二表面106上实现的车载加热器元件118。车载加热器元件118被配置成通过电阻型加热来加热烟尘传感器100。例如，可期望清除已经收集到基板102的第一表面104和/或第二表面106上的烟尘。可包括具有已知电阻的铂迹线的车载加热器元件118可被启动，将传感器元件108加热至相对高的温度(例如，650℃)，从而使任何积聚的烟尘颗粒焚化。
上述类型的烟尘传感器在排放系统中存在的状况下容易损坏。电极直接承受废气流，其中，某些排放物质会导致电极被腐蚀和/或传感器表面被污染，从而会对烟尘积聚测量产生干扰效果。另外，当前烟尘传感器的感测元件缺乏能够感测感测元件迹线中的断裂的诊断功能。此外，当前烟尘传感器中包括的车载加热器难以达到将高流量状况期间积累的烟尘充分焚化所需的高温。
附图说明
根据下面对于与要求保护的主题一致的实施例的详细描述，要求保护的主题的特征和优点将是清楚的，该描述应该参照附图来考虑，所述附图中：
图1是烟尘传感器的示意性顶视图；
图2是图1的烟尘传感器的示意性底视图；
图3是沿着3-3线截取的图1和图2的烟尘传感器的放大剖视图；
图4是与本公开一致的烟尘传感器的示意性顶视图；
图5A是与本公开一致的沿着5-5线截取的图4的烟尘传感器的一部分的剖视图；
图5B是根据与本公开一致的另一个实施例的沿着5-5线截取的图4的烟尘传感器的一部分的剖视图；
图6是图5B的烟尘传感器的一部分的放大视图；
图7是与本公开一致的烟尘传感器的另一个实施例的示意性顶视图；
图8A是图7的烟尘传感器的一部分的放大视图；
图8B是根据与本公开一致的另一个实施例的图7的烟尘传感器的一部分的放大视图；
图8C是根据与本公开一致的另一个实施例的图7的烟尘传感器的一部分的放大视图；
图9是与本公开一致的烟尘传感器顶端的透视图；
图10是沿着10-10线截取的图9的烟尘传感器顶端的放大透视剖视图；
图11是与本公开一致的烟尘传感器系统的一个示例性实施例的框图；
图12是包括钝化层的图7的烟尘传感器的示意性顶视图；
图13是与本公开一致的烟尘传感器的另一个实施例的示意性顶视图；
图14是图13的烟尘传感器的一部分的放大视图；
图15是烟尘感测模式下图13的烟尘传感器的示意性顶视图；
图16是再生模式下图13的烟尘传感器的示意性顶视图；
图17A至图17D是第一再生模式和第二再生模式下图13的烟尘传感器的示意性顶视图和相关电路；
图18是与本公开一致的烟尘传感器组件的透视剖视图；
图19A至图19B是图18的烟尘传感器组件的实施例的透视图；
图19C是图18的烟尘传感器组件的一部分的放大透视图；
图20是与本公开一致的另一个烟尘传感器组件的透视分解视图；
图21是组装状态下图20的烟尘传感器组件的透视图；
图22A是沿着A-A线截取的图21的烟尘传感器组件的剖视图；
图22B是沿着B-B线截取的图21的烟尘传感器组件的剖视图；
图23A至图23B是图20的烟尘传感器组件的一部分的一个实施例的透视图和剖视图；
图24A至图24B是图20的烟尘传感器组件的一部分的另一个实施例的透视图和剖视图；
图25是与图13的烟尘传感器耦接的电路的示意图；
图26是与图13的烟尘传感器耦接的信号处理系统的框图；
图27是图26的信号保护电路的示意图；
图28是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的输出电压与电阻的关系图线；
图29包括和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的输出电压与时间的关系图线；
图30A是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电路的示意图；
图30B是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电路的示意图；
图31是与图30A至图30B的电路相关联的电阻与时间的关系图线；
图32是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电源功率与气流速的关系图线；
图33A至图33D是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电源电压与时间的关系图线；
图34是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电阻与时间的关系图线；
图35是与图34的图线相关的烟尘积累与时间的关系图线；
图36是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的传感器响应与时间的图线；
图37是和与本公开一致的再生模式下操作的烟尘传感器的温度梯度的呈现；
图38是包括钝化层的图13的烟尘传感器的示意性顶视图；
图39是与本公开一致的烟尘传感器系统的另一个示例性实施例的框图；
图40是示出与本公开一致的再生模式下操作烟尘传感器并且确定再生效果的一个实施例的流程图；
图41是与本公开一致的基板的模型，示出了基板电阻、传感器电容和测量电阻；
图42A和图42B分别包括针对原始/清洁的和被污染/受危害的传感器的电压与时间的关系图线；
图43是与本公开一致的烟尘传感器和电路的另一个实施例的示意图；
图44是与图43的电路一致的一个实施例的示意图；
图45至图47是与本公开一致的烟尘传感器顶端组件的各种视图；
图48至图49是与本公开一致的烟尘传感器顶端组件的另一个实施例的各种视图；
图50至图53示出与图45至图49一致的烟尘传感器顶端组件的计算流体力学(CFD)模拟结果；
图54示出与本公开的另一个实施例一致的包括烟尘传感器系统的发动机排放系统的一个实施例；以及
图55示出图54中示出的烟尘传感器系统的一个实施例。
具体实施方式
本公开一般涉及烟尘传感器和用于检测烟尘颗粒的烟尘传感器系统。一般地，与本公开一致的烟尘传感器系统包括限定第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板。具有导电材料的至少一个连续环的至少一个元件设置在基板的第一表面上。至少一个元件被配置成在第一模式下操作以感测所述基板的至少所述第一表面上的烟尘的积累，并且在第二模式下操作以去除所述基板的至少所述第一表面上积累的烟尘。第一电接触件和第二电接触件设置在所述至少一个元件的相对端。电路电耦接到第一电接触件和第二电接触件并且被配置成确定积累在基板的第一表面和元件上的烟尘量并且响应于烟尘积累来控制元件的加热。
与本公开一致的烟尘传感器和/或烟尘传感器系统可被配置成设置在具有柴油机的机动车的排放系统中。另外，烟尘传感器和/或烟尘传感器系统可被配置成用于油加热系统中的家用技术的领域中，例如，其被设置有取决于应用的恰当设计支持。为了用于机动车的排放系统，与本公开一致的烟尘传感器系统可被配置成检测废气流中的烟尘积累。另外，烟尘传感器系统可被耦接和配置成与车辆的车载诊断系统通信。另外，烟尘传感器可设置在具有柴油机的机动车的柴油机颗粒过滤器(DPF)的下游，其中，传感器可被配置成监测DPF的性能。
参照图4，示意性描绘了与本公开一致的烟尘传感器的实施例。烟尘传感器400包括基板402，基板402例如由电介质或非导电材料构成，限定第一表面404(例如，顶表面，如图5A中所示)和与第一表面404相对的第二表面406(例如，底表面，如图5A中所示)。烟尘传感器400包括形成在基板402的第一表面404上的传感器元件408。传感器元件408包括设置在基板402上的导电材料的至少一个连续环410。环410可采用任何规则和/或不规则的几何形状，例如，蜿蜒的、螺旋的、矩形的、圆形等。
在图示的示例性实施例中，环410布置成蜿蜒配置，该配置包括第一组多个弯曲部412和这多个弯曲部412中的每个弯曲部的内部和每个弯曲部之间限定的多个间隙G1和G2。在图示的实施例中，环410的包括与传感器的边413相邻的转弯411的那些部分通过间隙G1分开并且环410的包括与传感器的边417相邻的转弯415的那些部分通过间隙G2分开，并且间隙G1比间隙G2宽。这里使用的术语“蜿蜒”是指包括任何形状(例如，弓形(如图4中所示)、正方形、弓形和正方形的组合等)的转弯的配置，并且还包括通过均匀和/或不同尺寸的间隙分开的转弯。
传感器元件408还包括在环410的相对端的第一电接触件414和第二电接触件416。第一电接触件414和第二电接触件416可被配置用于耦接到通过环410提供电流的电路。在图示的实施例中，可在第一电接触件414(或第二电接触件416)处设置输入电流Isense。
Isense的值可以代表置于烟尘传感器400上的烟尘量。在图示的实施例中，例如，烟尘颗粒428被示出为积累在基板402的第一表面404上，包括在传感器元件408上。随着烟尘428积聚在传感器元件上，环410的电阻变化，从而使Isense的值变化。Isense的值因此代表积累在传感器上的烟尘量。
传感器元件400还包括形成在基板402的第一表面404上的加热器元件418。加热器元件418包括设置在基板402上的导电材料的至少一个连续环420。环420可采取任何规则和/或不规则的几何形状，例如，蜿蜒的、螺旋的、矩形的、圆形等，并且其长度的至少一部分可与传感器元件环410相邻地设置。
在图示的示例性实施例中，环420布置成包括第二组多个弯曲部422的蜿蜒配置，该蜿蜒配置与第一组多个弯曲部412互补和交织。加热器元件418还包括在环420的相对端的第一电接触件424和第二电接触件426。第一电接触件424和第二电接触件426可被配置用于耦接到通过环420提供电流的电路。在图示的实施例中，可在第一电接触件424(或第二电接触件426)处设置输入电流Iheater。在一个实施例中，例如，当阈值量的烟尘428积累在传感器元件408上(例如，通过达到Isense的阈值而确定的)时，可施加加热器电流Iheater，以使加热器元件418加热并且至少部分去除烟尘428(例如，将烟尘428焚化)，从而清洁/再生传感器400，以便继续使用。
传感器元件408可包括导电材料或金属(诸如，金、铂、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、合金和包括以上金属中的至少一种的组合。加热器元件418可包括各种材料。例如，材料可包括铂、金、钯等和/或合金、氧化物及其组合。基板402可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信并且提供结构完整性和/或物理保护的任何类似材料。另外，烟尘传感器400可包括厚膜和/或薄膜构造。
图5A是与本公开的一个实施例一致的沿着5-5线截取的图4的烟尘传感器400的一部分的剖视图。在图示的实施例中，烟尘颗粒428积累在至少传感器元件408上。特别地，当暴露于废气流时，烟尘颗粒428可积累在传感器元件408的环410的多个弯曲部412中的每个弯曲部的内部和每个弯曲部之间限定的多个间隙G1和/或G2中的至少一个内。当传感器元件408没有任何烟尘颗粒时，在第一电接触件414和第二电接触件416之间形成的传感器元件408的电路具有第一电阻。当烟尘颗粒428积累在传感器元件408上(特别地，多个间隙G1和/或G2中的至少一个内)并且其中烟尘颗粒428接触环410时，第一电接触件414和第二电接触件416之间的电阻可改变。随着收集和积累更多的烟尘颗粒428，电阻会增大。当期望从烟尘传感器408去除积累的烟尘颗粒428时，可启动加热器元件418。加热器元件418可被配置成达到使烟尘颗粒428被焚化的温度。
图5B是根据与本公开一致的另一个实施例的沿着5-5线截取的图4的烟尘传感器的一部分的剖视图，图6是图5B的烟尘传感器的一部分的放大视图。在一个实施例中，在基板402的第一表面404上方形成保护层532，保护层532分别覆盖传感器元件408和加热器元件418的弯曲部412、422的至少一部分。保护层532可被配置成将传感器元件408的弯曲部412的至少一部分与废气流绝缘。保护层532还限定与通过传感器元件408的弯曲部412限定的多个间隙G1对应且对准的多个通道534。
参照图6，多个通道534中的每个将传感器元件的至少一部分(例如，弯曲部412的边缘636)暴露于废气流和烟尘颗粒428。在图示的实施例中，多个通道534中的每个被确定大小和/或形状，以允许烟尘颗粒428积累在多个通道534和对应的间隙G1中的至少一个内，使得烟尘颗粒428接触被暴露的传感器元件408的导电材料的至少一部分(例如，弯曲部412的边缘636)。
图7是与本公开一致的烟尘传感器的另一个实施例的示意性顶视图，图8A是图7的烟尘传感器的一部分的放大视图。这个实施例类似于图4的实施例，并且类似的部件已经被标以700而非400的类似附图标记。烟尘传感器700包括限定第一表面704的基板702。传感器元件708和加热器元件718形成在第一表面704上。传感器元件708和加热器元件718各自分别包括设置在基板702上的导电材料的至少一个连续环710、720。类似于图4的实施例，环710、720可布置成包括第一组弯曲部712和第二组弯曲部722的蜿蜒配置。参照图8A，第一组弯曲部712和第二组弯曲部722还分别限定第一子组弯曲部828和第二子组弯曲部830。在第一子组多个弯曲部828和第二子组多个弯曲部830的每个弯曲部的内部和每个弯曲部之间限定多个间隙832。
传感器元件708还包括在环710的相对端的第一电接触件714和第二电接触件716。第一电接触件714和第二电接触件716可被配置用于耦接到通过环710提供电流的电路。在图示的实施例中，可在第一电接触件714(或第二电接触件716)处设置输入电流Isense。类似地，加热器元件718还包括在环720的相对端的第一电接触件724和第二电接触件726。第一电接触件724和第二电接触件726可被配置用于耦接到通过环720提供电流的电路。在图示的实施例中，可在第一电接触件724(或第二电接触件726)处设置输入电流Iheater。
在图示的实施例中，传感器元件708和加热器元件718可被配置成相互分离且独立地操作，如上文针对图4的实施例描述的。另外，烟尘传感器700还可包括开关S1，开关S1分别耦接到加热器元件718和传感器元件708的第一电接触件724和第二电接触件716，以选择性耦接和去耦第一电接触件724和第二电接触件716。当开关S1打开时，感测电流Isense是由与第一电接触件714和第二电接触件716之间的导电材料的环710相关联的电阻确定的并且随着烟尘颗粒沉积在环710上而变化，从而允许传感器元件感测烟尘颗粒。当开关S1闭合时，环710和720串联电耦接，从而在第一电接触件714和第二电接触件726之间建立导电材料的单个连续环。电流Isense随后可通过传感器元件708和加热器元件718二者，以允许传感器元件708和加热器元件718二者充当单个加热器元件。
图8B是根据与本公开一致的另一个实施例的图7的烟尘传感器的一部分的放大视图。在图示的实施例中，传感器元件708和加热器元件718包括设置在第一表面704上的导电材料的连续环810、820。环810、820布置成包括第一组多个弯曲部812和第二组多个弯曲部822的蜿蜒配置。第一组多个弯曲部812和第二组多个弯曲部822还分别限定第一子组多个弯曲部834和第二子组多个弯曲部836。在第一子组多个弯曲部834和第二子组多个弯曲部836中的每个弯曲部的内部和每个弯曲部之间限定多个间隙838，其中，间隙838的大小和/或形状是基本上均匀的。
在图示的实施例中，环810的宽度明显比图8A中示出的环710窄，从而将环810的电阻增大至大于环710的电阻的值。电阻的增大可允许环810被配置成以比环710更大的准确度感测温度。
图8C是根据与本公开一致的另一个实施例的图7的烟尘传感器的一部分的放大视图。在图示的实施例中，在第一子组多个弯曲部834和第二子组多个弯曲部836中的每个弯曲部的内部和每个弯曲部之间限定多个间隙840、842，其中，间隙840、842的大小和/或形状有所不同。例如，间隙840具有宽度W1并且间隙842具有宽度W2，其中，宽度W1一般大于宽度W2。大小和/或形状有所不同的间隙840、842可允许传感器元件708在感测到烟尘颗粒积累时具有更宽的动态响应范围。
图9是与本公开一致的烟尘传感器顶端的透视图，图10是沿着10-10线截取的图9的烟尘传感器顶端的放大透视剖视图。顶端900被配置成至少部分包围烟尘传感器1014，其中，烟尘传感器1014可包括与本公开一致的实施例。顶端900包括主体902，主体902具有外表面904和内表面1004以及近端908和远端910。在图示的实施例中，主体902逐渐从近端908的大体圆形形状逐渐转变成远端910的大体矩形形状。主体902的几何形状被配置成使顶端900的内部的体积最小。主体902限定至少一个成角度设置的通道912，通道912限定从主体902的外表面904到主体902的内表面1006的路径。
路径1016被配置成将废气流导向烟尘传感器1014，并且可由以相对于烟尘传感器1014的第一表面1018小于90度的角度θ取向的侧壁限定，如图10中的箭头A所指示的。路径1016因此可被配置成相对于第一表面1018成小于90度的角度，以允许废气流中的烟尘进入主体的内部中并且以相对于烟尘传感器1014的第一表面1018小于90度的角度冲击烟尘传感器1014。主体902可限定沿着主体的整个外周设置的多个成角度设置的通道912。
图11是与本公开一致的烟尘传感器系统的一个示例性实施例的框图。烟尘传感器系统1100包括烟尘传感器400。出于清晰和描述的目的，将参照图4的烟尘传感器400。然而，应该注意，烟尘传感器系统1100可包括与本公开一致的烟尘传感器的其他实施例。烟尘传感器系统1100还包括电耦接到烟尘传感器400并且被配置成向烟尘传感器400提供电流的电路1102。在一个实施例中，电路1102可分别耦接到传感器元件408和加热器元件418的第一电接触件414、416和第二电接触件424、426，以提供电流Isense和/或Iheater。
电路1102包括测量电路1104，测量电路1104与控制器1106电耦接并且被配置成与控制器1106通信。测量电路还电耦接到烟尘传感器400，例如，电耦接到传感器元件408的第一电接触件414和第二电接触件416和/或加热器元件418的第一电接触件424和第二电接触件426。测量电路1104可被配置成在第一电接触件414和第二电接触件416之间施加电压并且向控制器1106提供代表所得的Isense值的输出。控制器1106可以是已知的汽车的发动机控制单元(ECU)并且可经由已知的CAN总线来实现烟尘传感器400、测量电路1104和控制器之间的通信。
可利用通过传感器元件408的电流Isense值来确定已经沉积在烟尘传感器400上的烟尘量，该烟尘量还可指示与烟尘传感器400通信的排放物流中的烟尘量。如之前所述的，当烟尘沉积在第一电接触件414和第二电接触件416之间后，第一电接触件414和第二电接触件416之间的导电路径的电阻变化，从而导致Isense对应地变化。Isense值代表已经沉积在烟尘传感器400上的烟尘量。
测量电路1104还可被配置成在加热器元件的第一电接触件424和第二电接触件426之间施加电压。当Isense值达到预定阈值时，控制器1106可向测量电路1104提供输出，以使测量电路通过向加热器元件418提供电流Iheater来启动加热器元件418。在启动加热器元件418时，加热器元件418可升温至使积累的烟尘颗粒焚化的温度，从而从烟尘传感器400(特别地，从传感器元件408)清除烟尘颗粒。
另外，电路1102可被配置成检测传感器元件408和/或加热器元件418中的开路和/或断裂。例如，如果传感器元件408有断裂，则传感器元件的第一电接触件414和第二电接触件416之间的电路将是开路或具有比正常情况高的电阻的电路。因此，如果电流Isense降至预定阈值之下，则控制器1106可提供指示传感器元件失效的输出。
图12是包括钝化层的图7的烟尘传感器的示意性顶视图。在图示的实施例中，烟尘传感器700可包括焊盘部分1244，焊盘部分1244限定至少传感器元件708的第一电接触件714和第二电接触件716和/或加热器元件718的第一电接触件724和第二电接触件726。烟尘传感器700还可包括设置在基板702的第一表面704上和至少焊盘部分1244上方的钝化层1246。钝化层1246可被配置成抑制和/或防止传感器元件708的第一电接触件714和第二电接触件716和/或加热器元件718的第一电接触件724和第二电接触件726之间的任何导通。另外，钝化层1246可被配置成抑制和/或防止高热的出现。钝化层1246可包括非导电和/或电绝缘材料。材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信的任何类似材料。另外，钝化层1246可包括被配置成提供热绝缘的材料。在图示的实施例中，钝化层1246可包括厚膜玻璃。
图13是与本公开一致的烟尘传感器1300的另一个实施例的示意性顶视图，图14是图13的烟尘传感器1300的一部分的放大视图。这个实施例类似于图4的实施例，并且类似的部件已经被标以1300而非400的类似附图标记。烟尘传感器1300包括限定第一表面1304(例如，类似于烟尘传感器400的第一表面404的顶表面)和与第一表面1304相对的第二表面(未示出)(例如，类似于烟尘传感器400的第二表面406的底表面)的基板1302。第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318形成在第一表面1304上。如本文中更详细描述的，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可均被配置成以与图4中示出的传感器元件408类似的方式感测烟尘积累。另外，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可均被配置成加热并且至少部分去除积累的烟尘(例如，将积累的烟尘焚化)，从而清洁/再生烟尘传感器1300，以便继续使用。
第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318各自分别包括设置在基板1302上的导电材料的至少一个连续环1310、1320。类似于图4的实施例，环1310、1320可布置成分别包括第一组弯曲部1312和第二组弯曲部1322的蜿蜒配置。参照图14，第一组弯曲部1312和第二组弯曲部1322还分别限定第一子组弯曲部1328和第二子组弯曲部1330。在第一子组多个弯曲部1328和第二子组多个弯曲部1330的每个弯曲部的内部和每个弯曲部之间限定多个间隙1332。如所示出的，间隙1332可具有基本上均匀的大小和/或形状。在图示的实施例中，间隙1332可具有宽度W。间隙1332的宽度W的范围可以是从10微米至100微米。在一个实施例中，间隙1332的宽度W是25微米。应该注意，多个间隙1332中的一些的大小和/或形状可有所不同，从而允许传感器/加热器元件1308、1318在感测到烟尘颗粒积累时具有更宽的动态范围响应。
如所示出的，第一传感器/加热器元件1308包括在环1310的相对端的第一电接触件1314和第二电接触件1316。第一电接触件1314和第二电接触件1316可被配置用于耦接到通过环1310提供电流的电路。类似地，第二传感器/加热器元件1318包括在环1320的相对端的第一电接触件1324和第二电接触件1326。第一电接触件1324和第二电接触件1326可被配置用于耦接到通过环1320提供电流的电路。
第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可包括导电材料或金属(诸如，氧化铝、金、铂、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、合金和包括以上金属中的至少一种的组合。在一个实施例中，元件1308、1318可包括沉积在其一部分上的具有膜铂迹线的氧化铝。
基板1302可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信并且提供结构完整性和/或物理保护的任何类似材料。另外，烟尘传感器1300可包括厚膜和/或薄膜构造。
如本文中更详细描述的，烟尘传感器1300可被配置成在第一模式(下文中被称为“烟尘感测模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318被配置成感测烟尘传感器1300的至少第一表面1304上的烟尘积累。烟尘传感器1300还可被配置成在第二模式(下文中被称为“再生模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318被配置成加热并且去除第一表面1304上积累的烟尘的至少一部分(例如，将其焚化)，从而清洁/再生烟尘传感器1300。
第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可被配置成相互分离且独立地操作，如针对图4的实施例描述的。另外，烟尘传感器1300还可包括开关S1，开关S1分别耦接到第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318的第二电接触件1316、1326，以选择性耦接和去耦第二电接触件1316、1326。例如，当开关S1打开时，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可相互分离地进行操作。当开关S1闭合时，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可相互电耦接，从而建立接触件1314和1324之间的导电材料的连续环。
当烟尘传感器1300处于烟尘感测模式时，如图15中所示，可在第一电接触件1314(或第二电接触件1316)处设置输入电流Isense。Isense值可代表设置在烟尘传感器1300上的烟尘量。如图15中所示，当开关S1闭合时，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318相互电耦接并且在接触件1314和1324之间建立导电材料的连续环。电流Isense值随后可通过第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318，以允许第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318二者充当单个传感器元件。烟尘颗粒1333被示出为积累在基板1302的第一表面1304上，包括在第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318上。随着烟尘1333积聚在第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318上时，连续环(例如，由环1310和1320制成)的电阻变化，从而使Isense值变化。Isense值因此代表传感器上积累的烟尘量。
当例如通过达到Isense的阈值确定阈值量的烟尘1333积累在第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318上时，烟尘传感器1300可被配置成进入再生模式，如图16和图17A至图17B中所示的。参照图16，当烟尘传感器1300处于再生模式时，可在第一传感器/加热器元件1308的第一电接触件1314(或第二电接触件1316)处设置输入电流Iheater1。类似地，可在第二传感器/加热器元件1318的第一电接触件1324(或第二电接触件1326)处设置输入电流Iheater2。在一个实施例中，当例如通过达到Isense的阈值确定阈值量的烟尘1333积累在第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318上时，可施加加热器电流Iheater1和/或Iheater2以使对应的第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318加热并且至少部分去除烟尘1333(例如，将烟尘1333焚化)，从而清洁/再生传感器1300，以便继续使用。
在一个实施例中，当开关S1打开时，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可相互独立地操作，其中，可施加加热器电流Iheater1，以仅使第一传感器/加热器元件1308升温。类似地，可施加加热器电流Iheater2，以仅使第二传感器/加热器元件1318升温。当开关S1闭合时，环1310和1320相互电耦接，从而在接触件1314和1324之间建立导电材料的单个连续环。电流Iheater1随后可通过第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318二者，以允许第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318充当单个加热器元件并且升温。
烟尘传感器1300可被配置成在第一再生模式和第二再生模式下操作，如图17A至图17D中所示。图17A示出第一再生模式下的烟尘传感器1300，而图17B示出与第一再生模式下的烟尘传感器1300相关联的电路的示意图。如所示出的，当在第一再生模式下时，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可相互并联地布置。这种配置可适于以下情形：第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318是热的并且电阻高，从而必然需要将更多的输入电流传递到元件1308、1318，以在高流动状况期间增大元件1308、1318的升温。
图17C示出第二再生模式下的烟尘传感器1300，图17D示出与第二再生模式下的烟尘传感器1300相关联的电路的示意图。如所示出的，当在第二再生模式下时，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318可相互串联地布置。第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318的串联布置通常导致比并联布置(图17A中示出)的电阻高的电阻。因此，在第二再生模式(例如，串联配置)下的操作可适于期望限制电流消耗的情况和/或当第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318冷并且期望快速升温时。另外，较高的电阻还会由于较高的分辨率而在再生期间提供对元件1308、1318的改进的温度测量。
应该注意，可在固态开关和软件控制下，控制第一再生模式和第二再生模式。因此，在与本公开一致的一些实施例中，烟尘传感器可被配置成提供分级加热，其中，可实时或几乎实时地控制(例如，启动、停止、暂停、在模式之间改变等)第一再生模式和/或第二再生模式下的元件1308、1318的操作，以反映排放物流速和/或排放物温度。
图18是与本公开一致的烟尘传感器组件1800的透视剖视图。一般地，烟尘传感器组件1800包括具有第一端1804和第二端1806的壳体1802。壳体1802被确定形状和/或大小，以部分包围金属块插件1810。壳体1802可包括金属和/或非金属材料。如所示出的，壳体1802的第二端1806被确定形状和/或大小，以接收金属块插件1810的一部分并且借助于耦接到金属块插件1810的至少一部分的环状物1808保持金属块插件1810。可通过本领域的技术人员已知的各种方法将环状物1808耦接到壳体1802。在一个实施例中，环状物1808可以被激光焊接到壳体1802，从而提供壳体1802和环状物1808之间的气密性密封(例如，基本上不受空气和/或气体的影响)。
烟尘传感器组件1800还包括耦接到金属块插件1810的烟尘传感器1300。出于清晰和描述的目的，将参照图13的烟尘传感器1300。然而，应该注意，烟尘传感器组件1800可包括与本公开一致的烟尘传感器的其他实施例。烟尘传感器组件1800还包括传感器顶端1812，传感器顶端1812耦接到至少壳体1802并且被配置成至少部分包围烟尘传感器1300。传感器顶端1812包括主体1814，主体1814具有敞口近端1816和闭合远端1818。主体1814包括外表面1819A和内表面1819B。
在图示的实施例中，传感器顶端1812的近端1816可限定凸缘部分1820，凸缘部分1820被配置成与壳体1802的第二端1806的凸缘部分1822接合地配合。传感器顶端1812可与至少壳体1802耦接于各个凸缘部分1820、1822，其中，凸缘部分1820、1822可相互密封。另外，壳体1802可被配置成部分包围电路1102，电路1102电耦接到烟尘传感器1300并且被配置成向烟尘传感器1300提供电流。
图19A至图19B是图18的烟尘传感器组件1800金属块插件1810的透视图。图19A示出与环状物1808分开的金属块插件1810，而图19B示出耦接到环状物1808的金属块插件1810。环状物1808可包括主体1924，主体1924限定内表面1928和具有外周的周缘1926。环状物1808可被配置成接收金属块插件1810的至少一部分。环状物1808可包括金属和/或非金属材料。
在图示的实施例中，金属块插件1810包括具有近端1932和远端1934的主体1930。主体1930还包括分立部分1936，分立部分1936的外周小于环状物1808的周缘1926的外周，使得分立部分1936被配置成适配在环状物1808内并且耦接到内表面1928。可通过本领域技术人员已知的各种方法，将金属块插件1810的分立部分1936耦接到环状物1808的内表面1928。在一个实施例中，例如，可通过铜焊方法将金属块插件1810的分立部分1936接合到环状物1808的内表面1928，从而在金属块插件1810和环状物1808之间提供基本上气密性密封。
金属块插件1810的主体1930还包括：第一表面1938，其被配置成支持烟尘传感器1300的至少一部分；以及第二表面1940，其被配置成支持烟尘传感器1300的电连接(例如，与引线1944耦接的互连布线1946，如箭头1947所示)。主体1930还包括孔1942，孔1942从至少第二表面1940穿过主体1930通向金属块插件1810的近端1932。孔1942被配置成接收互连布线1946并且允许互连布线1946从壳体1802中的电路1102穿过金属块插件1810的一部分(例如，主体1930)通向第二表面1940。
第一表面1938可限定被确定形状和/或大小以接收烟尘传感器1300的至少一部分的通道。第一表面1938还可被配置成与烟尘传感器具有小接触并且防止在烟尘传感器再生处理(加热器元件被加热)期间有热损失。可用玻璃将烟尘传感器1300密封于第一表面1938，从而增加制造组装期间烟尘传感器1300的耐用性并且减小振动趋势。如本领域的技术人员理解的，可通过其他已知方法将烟尘传感器1300耦接到第一表面1938。
如所示出的，第二表面1940可限定被确定形状和/或大小以接收引线1944的一部分和与其耦接的相关联的互连布线1946的通道。可用诸如玻璃的密封剂填充使互连布线1946延伸通过其中的孔1942，从而提供互连布线1946和相关联的孔1942之间的气密性密封。
金属块插件1810可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信的任何类似材料。在图示的实施例中，金属块插件1810可包括陶瓷材料。
图19C是图18的烟尘传感器组件1800的一部分的放大透视图。如之前描述的，烟尘传感器组件1800可包括传感器顶端1812，传感器顶端1812耦接到至少壳体1802并且被配置成至少部分包围烟尘传感器1300。在图示的实施例中，传感器顶端的主体1814限定至少一个成角度设置的通道1948，通道1948限定从主体1814的外表面1819A到主体1814的内表面1819B的路径1950。类似于图9的实施例，路径1950被配置成将排放物流导向烟尘传感器1300。在图示的实施例中，传感器顶端1812的主体1814限定沿着主体1814的整个外周设置的多个成角度设置的通道1948。应该注意，烟尘传感器组件1800可包括与本公开一致的传感器顶端的其他实施例。
在图示的实施例中，传感器顶端1812的近端1816可限定凸缘部分1820。凸缘部分1820被配置成与壳体1802的第二端1806的凸缘部分1822接合地配合。传感器顶端1812的凸缘部分1820可以用激光束焊接到壳体1802的凸缘部分1822，从而提供气密性密封，如箭头1952指示的。如本领域的技术人员将容易理解的，可通过其他已知方法将凸缘部分1820、1822相互耦接。
图20是与本公开一致的另一个烟尘传感器组件2000的透视分解视图，而图21是组装状态下图20的烟尘传感器组件2000的透视图。一般地，烟尘传感器组件2000包括绝缘构件2002，绝缘构件2002被配置成接收并且保持烟尘传感器的一部分。出于清晰和描述的目的，将参考图13的烟尘传感器1300。然而，应该注意，烟尘传感器组件2000可包括与本公开一致的烟尘传感器的其他实施例。绝缘构件2002可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信和/或耐受相对高温(例如，600℃)的任何类似材料。在图示的实施例中，绝缘构件2002可包括陶瓷材料。
如所示出的，烟尘传感器组件2000还包括内部容纳构件2004，内部容纳构件2004具有第一端2006和第二端2008和从第一端2006延伸到第二端2008的纵向设置的通路2010。通路2010被确定形状和/或大小，以在其内接收绝缘构件2002的一部分。如在本文中更详细描述的，内部容纳构件2004可被确定形状和/或大小，以接收被配置成将引线(图22A至图22B中示出)固定在相对固定位置的一种或更多种材料。
如所示出的，烟尘传感器组件2000还包括被配置成耦接到内部容纳构件2004的一部分的传感器顶端。出于清晰和描述的目的，将参照图18的传感器顶端1812。然而，应该注意，烟尘传感器组件2000可包括与本公开一致的传感器顶端的其他实施例。传感器顶端1812可耦接到至少内部容纳构件2004并且被配置成部分包围烟尘传感器1300。在图示的实施例中，传感器顶端1812的凸缘部分1820被配置成与内部容纳构件2004的第二端2008限定的凸缘部分2012接合地配合。传感器顶端1812可与至少内部容纳构件2004耦接于各个凸缘部分1820、2012，其中，凸缘部分1820、1822可相互密封。
烟尘传感器组件2000还包括与内部容纳构件2002的第一端2006相邻设置的第一分隔构件2014。第一分隔构件2014的大小(例如，宽度)可取决于例如所需的引线长度。烟尘传感器组件2000还包括与分隔构件2016相邻设置的第二分隔构件2016。出于清晰的目的，部分示出第二分隔构件2016的剖面。第二分隔构件2016的尺寸(例如，宽度)可取决于例如端子2018的所需长度。第一分隔构件2014和第二分隔构件2016可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信的任何类似材料。在图示的实施例中，第一分隔构件2014和第二分隔构件2016可包括陶瓷材料。
烟尘传感器组件2000还包括应变释放块2020，应变释放块2020被配置成在其中接收并且保持端子2018中的每个的一部分。应变释放块2020还可耦接到(图21中示出的)线束组件2136。如所示出的，应变释放块2020可包括针对其中接收的各端子2108的一个或多个通路。应变释放块2020可包括互补的两半，其中，当互补的两半相互相邻且互补地设置时，它们组合形成一体的应变释放块2020，如所示出的。应变释放块2020还可包括在其一部分上限定的径向凹槽2022。凹槽2022可提供间隙(例如，间隔)，以允许外部容纳构件2026的一部分朝着应变释放块2020向内压接，使得外部容纳构件2026的压接部分对应变释放块2020施加极小的力或不施加力。
应变释放块2020可被配置成在进行将线束组件2136的布线耦接(例如，焊接)到端子2018的连接时应变减轻。例如，如果在进行安装或常规使用期间拉动线束组件2136，则应变释放块2020可提供应变减轻。应变释放块2020可包括非导电和/或电绝缘的材料。另外，应变释放块2020可包括塑料包覆成型材料。
如所示出的，索环2024可与应变释放块2020相邻地设置。索环2024可具有中空管状剖面，使得线束组件2136可穿过索环2024并且耦接到端子2018。索环2024可包括柔性和弹性材料(诸如，成型的高温橡胶)。
烟尘传感器组件2000还包括外部容纳构件2026，外部容纳构件2026具有第一端2028和第二端2030以及从第一端2028延伸到第二端2030的纵向设置的通路2032。通路2032被确定形状和/或大小，以在其内接收并且包围第一和第二分隔构件2014、2016、端子2018和与来自传感器1300(图22A至图22B中示出)的引线的各自连接、应变释放块2020和索环2024的一部分。外部容纳构件2026可包括能够抑制电通信并且向其内部件提供结构完整性和/或物理保护的一种或多种材料。外部容纳构件2026还可包括能够耐受高温的材料。
在图示的实施例中，外部容纳构件2026的第二端230限定凸缘部分2034。凸缘部分2034被配置成与内部容纳构件2004的第二端2008的凸缘部分2012接合地配合。如此，外部容纳构件2026可与至少内部容纳构件2004耦接于各个凸缘部分2034、2012，其中，可通过任何已知方法将凸缘部分2034、2012相互密封，以提供大体紧密密封，从而防止湿气和/或其他污染物经由第二端2030进入外部容纳构件2026的通路2032。
当外部容纳构件2026设置在烟尘传感器组件2000的部件上方(例如，在其上方滑动)时，第一端2028处或附近的外部容纳构件2026的一部分可压接，使得外部容纳构件2026在第一端2028处或附近的直径可减小。压接部分2138可压缩索环设置在通路2032内的一部分，其中，索环2024的被压缩部分可提供大体紧密密封并且防止湿气和/或其他污染物进入外部容纳构件2026的第一端2028。压接部分2138还可将应变释放块2020牢固地保持和固定在外部容纳构件2026的通路2032内。
图22A是沿着A-A线截取的图21的烟尘传感器组件的剖视图，而图22B是沿着B-B线截取的图21的烟尘传感器组件的剖视图。如所示出的，烟尘传感器1300的一部分设置并且保持在绝缘构件2002内。在图示的实施例中，耦接到烟尘传感器1300(例如，耦接到元件1308、1318的第一电接触件1314、1323和第二电接触件1324、1326)的引线2240背离烟尘传感器1300延伸并进入内部容纳构件2004的通路2010中，并且最终进入外部容纳构件2026的通路2032中。引线2240可耦接到相关联的端子2018，如箭头2242所指示的。
可通过固定材料2244将引线2240的一部分固定在内部容纳构件2004内的相对固定位置。在一个实施例中，固定材料2244可设置在内部容纳构件2004的通路2010的一部分内并且完全包围引线2240的一部分。固定材料2244可设置成液体形式，随后固化。固定材料2244可被配置成向传感器1300和引线2240提供稳定性和振动保护，从而改进热响应。固定材料2244可包括非导电和/或电绝缘材料以及防湿气和/或腐蚀材料(诸如，热固性塑料)。
在一个实施例中，固定材料2244可包括玻璃并且可用于密封内部容纳构件2004的通路2010的一部分内的烟尘传感器1300和引线2240的一部分，从而提高制造组装期间烟尘传感器1300和/或引线2240的耐久性并且减小振动趋势。如本领域的技术人员理解的，可通过其他已知方法(诸如，例如，任何已知的铸封方法)将引线2240的一部分固定并且密封在内部容纳构件2004内。
转到图23A至图23B，分别大体示出图20的烟尘传感器组件2000的内部容纳构件2304的一个实施例的透视图和剖视图。这个实施例类似于图20的实施例，并且类似的部件已经被标以2300而非2000的类似附图标记。一般地，内部容纳构件2304包括第一端2306和第二端2308以及从第一端2306延伸到第二端2308的纵向设置的通路2310。第二端2308限定凸缘构件2312，凸缘构件2312被配置成与传感器顶端1812的凸缘部分1820配合地接合。内部容纳构件2304还包括沿着内部容纳构件2304的半径限定的扩大部分2314。如图23B中所示，扩大部分2314产生形成在通路2310的内表面2318上的互补凹陷部分2316。
如之前描述的，可将例如诸如玻璃的固定材料2244填充在通路2310的一部分内，以固定地将一个或多个引线2240固定在其内。固定材料2244可将凹陷部分2316填充在通路2310内。当固定材料2244已经固化时，凹陷部分2316可提供将固定材料2244固化在固定通路2310内的装置。更具体地，凹陷部分2316内的固定材料2244的固化部分将防止固化的固定材料2244在至少纵向方向上大幅移动(即，从内部容纳构件2304的第一端2306移动到第二端2308)。另外，通路2310的内表面2318可被配置成改进固定材料2244和内部容纳构件2304之间的交互作用。例如，在一个实施例中，可通过任何已知方式(例如，但不限于氧化等)将内表面2318粗糙化，以得到固定材料2244和内表面2318之间的改进的交互作用。
图24A至图24B分别是图20的烟尘传感器组件2000的内部容纳构件2404的另一个实施例的透视图和剖视图。一般地，内部容纳构件2404包括第一端2406和第二端2408以及从第一端2406延伸到第二端2408的纵向设置的通路2410。第二端2408限定凸缘构件2412，凸缘构件2412被配置成与传感器顶端1812的凸缘部分1820配合地接合。内部容纳构件2404还包括沿着内部容纳构件2404的半径限定的凹陷部分2414。如图24B中所示，凹陷部分2314大体产生从内表面2418朝向通路2410的中心延伸的互补的大体环状脊部分2416。
当固定材料2244填充在通路2410内时，固定材料2244可接合通路2410内的脊部分2416并且填充脊部分2416周围。当固定材料2244已经固化时，脊部分2416可防止固化的固定材料2244移动，从而固定通路2410内的固化的固定材料2244。类似于图23A至图23B的实施例，通路2410的内表面2418可被配置成改进固定材料2244和内部容纳构件2404之间的交互作用。例如，在一个实施例中，可通过任何已知方式(例如，但不限于氧化等)将内表面2418粗糙化，以得到固定材料2244和内表面2418之间的改进的交互作用。
图25是与图13的烟尘传感器耦接的电路的示意图。图25的电路提供了当企图增强烟尘传感器1300的烟尘收集时抵消漏电流效应的装置。如所示出的，第一传感器/加热器元件和第二传感器/加热器元件(例如，传感器/加热器1和传感器/加热器2)可被配置用于耦接到通过第一传感器/加热器元件和第二传感器/加热器元件的导电材料的电流的电路2500，其中，可通过被配置成供应例如38V的输入电压的电源来提供电流。在图示的实施例中，电路2500可包括第一晶体管Qs1、第二晶体管Qs2、第三晶体管Qs3和第四晶体管Qs4。晶体管Qs1至Qs4可包括任何类型的开关器件。在图示的实施例中，晶体管Qs1至Qs4可包括MOSFET。晶体管Qs1至Qs4可被配置成从电源向第一加热器元件和/或第二加热器元件施加电流。
如所示出的，Qh截止并且第三晶体管Qs3截止，从而通过电阻器Rs9在源极处提供与栅极相同的电位(0V)。向第一晶体管Qs1和第二晶体管Qs2施加2.5V的电压，从而导致第一晶体管Qs1和第二晶体管Qs2二者截止。当第一晶体管Qs1截止时，将通过上拉电阻器Rs7向第二晶体管Qs2的漏极施加5V的电压。从而通过电阻器R5r在第三晶体管Qs3的漏极和第二晶体管Qs2的源极提供2.5V电位。当如上所述布置电路时，第二晶体管Qs2在其漏极将具有5V电位并且在其源极具有2.5V电位，从而导致2.5V的源极-漏极压降。另外，当第二晶体管Qs2的源极具有2.5V并且栅极具有2.5V时，第二晶体管Qs2在其栅极和其源极之间具有0V电位差。第三晶体管Qs3将在其漏极具有2.5V电位，并且其源极接地，其源极具有0V电位，从而导致漏极-源极电压降是2.5V，匹配第二晶体管Qs2的漏极-源极电压降。当第二晶体管Qs2的栅极和源极的电位与第三晶体管Qs3的栅极和源极的电位相同时，第三晶体管Qs的栅极和源极之间的所得电位差是0V，同样地匹配第二晶体管Qs2的栅极和源极之间的所得电位差。当第二晶体管Qs2和第三晶体管Qs3都相等地偏置时，烟尘测量可在漏极电流效果被抵消的情况下进行。
图26是与图13的烟尘传感器耦接的交流(AC)耦接信号处理系统的框图。AC耦接信号处理系统2600可包括烟尘传感器1300，如图13中所示，烟尘传感器1300被配置成接收AC电源电压Vac并且耦接到放大器2602，放大器2602被配置成接收通过烟尘传感器1300(包括第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318之间的电阻(Rsoot))的信号电流。信号处理系统2600还可包括耦接到放大器2602的DC还原器2604。DC还原器2604可被配置成将来自所述放大器2602的信号同步地接地。峰值检测器2606可耦接到并且被配置成从DC还原器2604接收信号。另外，缓冲器2608(诸如，(图20中示出的)单位增益运算放大器)可耦接到并且被配置成从峰值检测器2606接收信号。信号处理系统2600还可包括耦接到缓冲器2608并且被配置成从缓冲器2608接收信号的低通滤波器2610，其中，低通滤波器2610可被配置成从接收到的信号中去除开关瞬变。在假设对于地和输入电源二者而言的动态电阻是500兆欧的情况下，AC等效电路被示出为相对于地具有两个500兆欧的电阻器。另外，逐渐地，这两个500兆欧电阻器耦接在地和运算放大器2602的反相输入之间，因而对AC信号(电流)的效应极小。
图27是图26的信号处理系统的电路的示意图。为了减轻烟尘传感器1300的电路的晶体管中会出现的DC漏电流的效应，可实现AC耦接方法。由于晶体管的DC泄漏的动态电阻会比DC电阻大得多，导致AC分压器将利用这个效应。理想恒流源的动态电阻是∞欧。晶体管的泄漏的动态电阻是δv/δi。在一个示例中，动态电阻可以是大致500兆欧。这个值可随着泄漏和操作点的改变而更稳定。
通过利用AC耦接信号处理系统2600，可从电阻测量Rsoot中有效消除晶体管的DC泄漏。信号处理系统2600可利用漏电流的源的非常高的动态电阻。例如，信号处理系统2600利用能够经由电容器耦接方波模拟和所得的AC信号，从而允许所期望AC信号不衰减地通过电路(在具有大小适当的电容器的情况下)。可以不接受不期望的DC电压(由于晶体管的漏电流)和/或由于热效应导致的缓慢变化的电压。
参照图27，烟尘传感器1300可被配置成根据考虑到系统和/或传感器中包括的任何软件和/或固件和/或硬件的应用接收具有变化波形(方形、锯齿形、正弦等)的各种信号频率。在图示的实施例中，烟尘传感器1300可被配置成接收具有50Hz频率的方波信号。应该注意，最佳频率可有助于为EMC增加鲁棒性，允许更好地与软件和固件以及硬件集成，还可具有信噪比效应并且有可能增加寿命期间的稳定性。
另外，所述波可被平衡为大约0V，使得所述波可相对于地相等地正/负循环。另外，可使用从地循环至某个预定电压电平(诸如，30Vdc)的标准波形，从而导致不平衡波形。不平衡版本会由于Pt的迁移而缩短Pt电极的寿命。然而，就成本而言，实现不平衡的成本更低。
AC耦接信号处理系统2600可被配置成从烟尘传感器电路中的晶体管中有效消除DC泄漏。在操作期间，DC还原器2604可被配置成在方波的低电压侧期间将信号同步接地，从而在1.0μF电容器的输出侧产生基于零电压的方波。另外，串联连接的MOSFET将这个方波的峰值同步传递到1.0nF电容器。这个电容器在下一个周期之前一直保持这个峰值。这个电压被单位增益运算放大器缓冲并且随后经由低通滤波器2610进行低通滤波，以去除开关瞬变。在没有电流泄漏的一个示例中，如果Root是100M，则Vout是5V×5.0μA/(3.0μA+100M)＝0.24V。类似地，如果Root是5M，则Vout是5V×5.0μA/(5.0μA+5.0M)＝2.5V。
图28是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的输出电压与电阻的关系图线。下表(正下方示出)包括25℃和105℃时烟尘测量周期和对应的输出电压Vout期间两个加热器元件之间的电阻Rsoot的测量结果。
表1
Rsoot(兆欧) 25℃下的Vout(V) 105℃下的Vout(V)
2 4.55 4.55
5 1.84 1.83
10 0.88 0.88
20 0.44 0.44
50 0.18 0.18
100 0.09 0.09
在图示的实施例中，由于AC耦接信号处理系统2600的电路的设计，输出电压Vout与1/Rsoot成正比。这个数据表现出高度的温度稳定性。在期望的情况下，1/Rsoot方法在Rsoot为较低值时提供高分辨率。
图29包括和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的输出电压与时间的关系图线。用于测量电阻Rsoot的电压(峰-峰)信号会影响传感器响应时间。随着电压增大，响应时间减少。由于AC耦接信号处理系统的电路可被配置成在5Vdc电源下操作，因此可以实现电荷泵或其他装置，从而增大传感器激励电压。这会导致来自5Vdc电源的所需电流增大。
图30A和图30B是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电路的示意图。图30A描绘了上拉电阻器配置，而图30B描绘了下拉电阻器配置。
图31包括了与图30A至图30B的上拉和下拉电阻器配置相关联的电阻与时间的关系图线。图31示出包括10V和5V的两个单独的激励电压下的上拉和下拉电阻器配置的电阻。在图示的实施例中，下拉电阻器配置以较平滑的输出信号产生略微改进的传感器响应。
图32是和与本公开一致的暴露于温度为200℃的废气的示例性烟尘传感器相关联的电源功率与气流速的关系图线。本文中描述的烟尘传感器的实施例可被配置成在0℃至650℃(远至950℃)的温度范围内进行操作。例如，与本公开一致的烟尘传感器可被配置成在150℃至650℃的废气温度范围内进行操作。使传感器达到其再生温度所需的瓦特数随着排放物温度和流速而变化。对于这些不同状况，瓦特数是可预测的且可重复的。在图示的实施例中，x轴示出不同排放物速率并且y轴示出传感器达到其再生温度所需的瓦特数。通过测量第一加热器元件和第二加热器元件两端的电压以及通过第一加热器元件和第二加热器元件的任何电流来计算瓦特数。得知电压和电流允许计算加热器的电阻。加热器的电阻与温度的关系曲线也是已知的。通过监测再生温度下加热器的电阻，可确定加热器电阻是否变化或漂移到其可接受范围之外。
当烟尘传感器暴露于废气流时，在传感器再生期间废气中存在的某些材料不会被加热器元件完全焚化。这些材料可包括例如灰尘和/或氧化铁。这些材料会随时间推移积聚在传感器的表面上并且使传感器的响应曲线中有偏移(响应曲线：传感器电阻的变化与传感器面上存在的烟尘的质量(mg)的关系)。可实现以下方案来对抗这些材料随时间推移的影响。例如，在达到露点之后，传感器可经历再生周期并且传感器可存储无烟尘状态下的当前电阻。如果这个电阻不同于之前所见的电阻，则可使用偏置来补偿期望的传感器响应曲线。
在一个方面，本公开的特征可以是预测烟尘传感器上的烟尘浓度的方法。该方法可包括测量传感器再生之间的时间并且确定该时间范围期间的平均烟尘浓度。再生之间的时间在典型烟尘浓度水平下可少于几分钟至超过20分钟。然而，在非常低的烟尘浓度水平下，再生周期之间的时间可以长得多。这种方法的主要缺点是，它仅仅提供了相当长时间段内的平均烟尘浓度水平，使测量变得缓慢，尤其在低烟尘浓度水平下。
在另一个方面，本公开的特征可以是预测烟尘传感器上的烟尘浓度的方法。相比于上文描述的之前方法，本方法可以更快地确定烟尘浓度。使用传感器的实际响应(传感器电阻的变化与时间的关系)来计算较小的实时时间片段中的传感器上存在的烟尘量。这种方法使用根据电压变化与时间的关系而测得的电阻变化与时间的关系。
图33A至图33D是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电源电压与时间的关系图线。在图33A至图33D中示出的曲线是在排放物流速是15m/s且排放物温度是270℃的条件下示出的。x轴的单位是分钟并且y轴是电源电压的百分比。各曲线中使用的烟尘传感器耦接到下侧的下拉电阻器(图30B中示出)。测量下拉电阻器两端的电压测量(输出信号)。如在图33A至图33D中可最清晰地看到的，随着烟尘浓度增大，传感器的斜率也增大。水平蓝色线指示使传感器再生的电源电压的百分比。挑选所示出的蓝色线以允许主要在传感器响应斜率的线性区域中测得传感器响应。可以进一步缩短传感器再生之间的时间跨度(诸如，静态状态下的10％)。如果烟尘浓度变化是大的(通过传感器曲线的斜率变化已知)，则可使用其他百分比。这将使传感器上的烟尘较少，从而允许更快速地发生再生。
图34是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的电阻与时间的关系图线。烟尘传感器暴露于具有大致10.4mg/m3的已知烟尘浓度、大致15.5m/s的流速和大致273℃的温度的废气。在整个周期中测量烟尘传感器的电阻(例如，通过完全再生烟尘传感器，感测烟尘积累)。如箭头A所指示的，传感器电阻随烟尘积累而下降。一旦达到预定的阈值电阻，如箭头B所指示的，传感器从烟尘感测模式切换至再生模式。随着从烟尘传感器清理掉烟尘，电阻开始增大。如箭头C所指示的，再生模式已经结束。
图35是与图34的图线相关的烟尘积累与时间的关系图线。一般地，图35是图34的电阻测量值的线性与时间的关系。如所示出的，在烟尘开始积累的大致同时电阻开始下降(图34中示出)。类似地，烟尘积累并且达到预定阈值的时刻，如箭头B所指示的，再生模式开始并且烟尘积累水平开始下降(与图34的电阻的增大相符)。使用公式等式传感器来确定将电阻与时间的关系图线线性化成烟尘积累与时间的关系，其中，传感器Vout是传感器的输出电压并且R是电阻。应该注意，这是示例性的公式等式并且可使用其他等式进行图34的图线的线性化。
图36是和与本公开一致的示例性烟尘传感器相关联的传感器响应与时间的图线。烟尘传感器暴露于大致27.5m/s的流速和大致275℃的温度的废气。
图37是和与本公开一致的再生模式下操作的烟尘传感器1300的温度梯度的呈现。如之前描述的，烟尘传感器1300被配置成在烟尘感测模式和再生模式下操作。当在烟尘感测模式下时，与烟尘传感器1300电耦接的电路被配置成从至少第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318接收输入并且还基于接收到的输入来确定第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318以及基板1302的第一表面1304上的烟尘积累。烟尘传感器1300随后可至少部分根据确定的烟尘积累量，转变成再生模式。特别地，电路被配置成响应于烟尘积累来控制第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318的加热，其中，第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318被配置成升温至足以从基板1302的第一表面1304以及第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318去除积累的烟尘(例如，将其焚化)的温度，从而清洁/再生烟尘传感器1300。
如所示出的，烟尘传感器1300当在再生模式下操作时表现出温度梯度。第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318可被配置成升温至例如，在大致600℃至900℃的范围内的相对高的温度，该温度足以使积累的烟尘颗粒焚化。如所示出的，基板1302的表面上的温度有所变化，其中，在基板1302的中心处或附近的温度最高，而在基板1302的周边处或附近的温度最低。例如，在基板1302的中心附近，中心的温度是大致850℃，并且温度沿着背离中心延伸的径向方向减小，其中，在基板1302的一个或多个边缘附近的温度减小至大致725℃，如箭头A所指示的。
由于基板1302的顶表面1304上的温度梯度和所得的不同温度，导致烟尘传感器1300可能不得不在再生模式下操作更长的时间段和/或将第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318加热至较高温度，以使基板1302的边缘区域中积累的烟尘完全焚化并且烧掉。长时间段和/或较高温度下的再生模式下的操作会导致第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318的寿命缩短，使烟尘传感器1300经受机械断裂和/或需要更频繁的维修或更换。
图38是包括钝化层3800的图13的烟尘传感器的示意性顶视图。如所示出的，烟尘传感器1300可包括焊盘部分1344，焊盘部分1344限定第一传感器/加热器元件1308的第一电接触件1314和第二电接触件1316以及第二传感器/加热器元件1318的第一电接触件1324和第二电接触件1326。在图示的实施例中，钝化层3800设置在基板1302的第一表面1304的一部分上方并且可覆盖焊盘部分1344的一些部分，分别包括第一传感器/加热器元件1308的第一电接触件1314和第二电接触件1316以及第二传感器/加热器元件1318的第一电接触件1324和第二电接触件1326。此外，钝化层3800可被确定形状和/或大小，以期望图案覆盖第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318的一些部分。例如，钝化层3800可包括被确定形状和/或大小以符合温度梯度图案的几何形状的部分3802。如所示出的，部分3802具有符合图37中示出的温度梯度的图案的大体凹形几何形状。应该注意，部分3802可包括针对表现出的温度梯度具体定制的各种不同形状和/或尺寸。
钝化层3800被配置成屏蔽烟尘传感器1300被覆盖的部分(例如，基板1302的第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318的表面等)，以使其避免暴露于烟尘颗粒而在其上积累烟尘颗粒。钝化层3800因此可屏蔽烟雾传感器1300的一些边缘区域，以免暴露于烟尘颗粒，从而防止烟尘积累在这些难以加热的区域中。通过包括与温度梯度图案对应的部分3802，钝化层3800可允许烟尘只积累在烟尘传感器1300被暴露的部分上，在再生模式期间，温度处于足以在可接受时间范围中将烟尘焚化的可接受水平。因此，包括钝化层3800可减少在再生模式下操作所需的时间以及从基板1302完全烧掉烟尘所需的整体温度。
钝化层3800可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信的任何类似材料。另外，钝化层3800可包括被配置成提供热绝缘的材料。在图示的实施例中，钝化层3800可包括厚膜玻璃。
图39是与本公开一致的烟尘传感器系统3900的另一个示例性实施例的框图。如所示出的，烟尘传感器系统3900包括烟尘传感器1300。然而，应该注意，烟尘传感器系统3900可包括与本公开一致的烟尘传感器的其他实施例。烟尘传感器系统3900还包括电路3902，电路3902电耦接到烟尘传感器1300并且被配置成向烟尘传感器1300供电并且控制烟尘传感器1300的操作。例如，烟尘传感器系统3900可包括控制器3904，控制器3904耦接到第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318并且被配置成与第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318通信，以向其提供电流Isense、Iheater1和/或Iheater2。可由电源(诸如，例如，电池3906)供应电流。
控制器3904包括测量模块3908和脉宽调制(PWM)模块3910。在烟尘感测模式期间，可向第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318施加电压并且测量模块3908可被配置成测量所得的电流Isense值。烟尘感测模式一般是在PWM开关模块391的关断时间期间出现的。如之前描述的，可利用通过第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318的电流Isense值来确定已经沉积在烟尘传感器1300上的烟尘量，该烟尘量可进一步指示与烟尘传感器1300通信的排放物流中的烟尘量。当烟尘沉积在第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318上时，导电路径的电阻变化，从而导致Isense对应变化。Isense的值代表已经沉积在烟尘传感器400上的烟尘量。例如，随着烟尘颗粒随时间推移而积聚在烟尘传感器1300上，第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318之间的电阻一般从非常高的G欧姆逐渐减小至大致1兆欧。烟尘积累在烟尘传感器1300上所需的时间与废气烟尘的浓度的测量结果有关。
一般地，与本公开一致的感测烟尘积累的方法可包括在烟尘感测模式期间施加可变电压。例如，可初始地在启动烟尘感测模式时向第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318施加例如在5V至60V的范围内的相对高的电压。在一个实施例中，初始电压可以是42V。特别地在冷起动期间使用高电压的优点在于，烟尘颗粒变得带有较高电压的电荷，因此更容易被吸附到第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318。进而，烟尘传感器可具有增大的灵敏度并且可更快地检测烟尘积累并且导致更快的响应和再生。在预定时间段之后，控制器3904可被配置成减小施加到第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318的电压，从而导致更少的噪声。例如，控制器3904被配置成至少部分地基于排放物温度来确定适当电压。例如，当排放物温度相对低时，控制器3904可被配置成施加较高电压，反之亦然。
当例如通过达到Isense阈值确定的阈值量的烟尘积累在第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318上时，控制器3904被配置成启动再生模式。为了将第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318升温，相对高的电流通过第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318中的至少一个。在图示的实施例中，PWM开关模块3910被配置成在PWM开关的导通期间控制施加到第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318的电流。特别地，基于PWM开关模块3910提供的PWM信号，激励(例如，加热)第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318。
PWM开关模块3910被配置成分别向第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318提供电流Iheater1和/或电流Iheater2，以启动再生模式。在再生模式期间，第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318被配置成升温至使积累的烟尘颗粒可焚化的期望温度，从而从烟尘传感器1300清除烟尘颗粒。因为基于来自PWM开关模块3910的PWM信号来激励第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318，所以可在再生模式期间确定烟尘积累。因此，如在本文中更详细描述的，控制器3904可被配置成提供烟尘传感器1300的分级加热，其中，可实时或接近实时地控制(例如，开始、停止、暂停、在模式之间改变等)再生模式下的第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318的操作并且在再生处理期间会间歇地发生烟尘积累感测，以确定从烟尘传感器1300烧掉烟尘的再生处理的效果。
一般地，与本公开一致的感测烟尘积累的方法还可包括在柴油机颗粒过滤器(DPF)的主动再生期间启动的或在此之后立即启动的合理测试。DPF是被设计成从柴油机的废气中去除柴油颗粒物质或烟尘的装置。一些过滤器是单次使用的并且意图在一旦它们充满积累的灰尘就抛弃和更换，而一些过滤器被设计成经由再生从过滤器去除积累的烟尘。过滤器的再生是通过将极高热引入排放系统中而被动(例如，正常操作下通过发动机的排放热或者通过在过滤器中添加催化剂)或主动地执行的。例如，系统可包括被编程的发动机，以按照升高排放物温度或者产生大量NOx以氧化积累的灰尘的方式在过滤器满盈时运行。
如之前描述的，与本公开一致的烟尘传感器可设置在DPF的上游或上游。烟尘传感器可被配置成在DPF的主动再生期间或在此之后立即执行合理测试，以确定烟尘传感器是否正在正确操作。特别地，在DPF的主动再生期间或在此之后，传感器上存在的烟尘可大体处于低水平。类似于之前描述的各种电压方法，可初始地在启动烟尘感测模式时向第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318施加相对高的电压。特别地在冷起动期间使用高电压的优点在于，烟尘颗粒变得带有较高电压的电荷，因此更容易被吸附到第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318。进而，烟尘传感器可具有增大的灵敏度，特别适于部分由于DPF的主动再生而引起的低烟尘积累水平。
一般，烟尘传感器的有效再生是随温度和时间的变化而变化的。尽管时间是可控制(例如，通过控制器3904)的变量，但温度是可仅仅基于电源(例如，电池3906)的电压和/或PWM模块3910的占空比来推导的变量。不能准确测量温度最终可能造成由于低效温度(例如，由于温度太低，导致无法从传感器烧掉所有烟雾)而导致烟尘传感器的不完全再生和/或由于在延长时间段内使用高温来实现完全再生而导致烟尘传感器的热应力过大。
图40是示出与本公开一致的再生模式下操作烟尘传感器并且确定再生效果的一个实施例的流程图。如之前描述的，控制器3904被配置成感测烟尘传感器1300再生期间的烟尘积累。因此，控制器3904可被配置成提供烟尘传感器1300的第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318的逐渐加热并且还感测不同温度水平下的烟尘积累，以便确定不同温度水平下的再生效果。
方法4000包括开始再生模式(操作4002)并且向第一传感器/加热器元件1308和/或第二传感器/加热器元件1318施加电流，以将这些元件加热至第一温度(操作4004)。在一个实施例中，第一温度可以是大致775℃。可通过用于确定元件温度的任何已知方法或技术来测量温度。在达到第一温度时，在预定时间段内监测第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318的电阻(操作4006)。例如，测量模块3908可监测PWM模块3910的关断时间期间第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318中的至少一种之间的电阻水平。在监测这些元件的电阻期间，随后可在操作4008中确定在预定时间段期间电阻是否达到平衡(例如，在预定时间段期间电阻的斜率是否已经保持基本上恒定)。可在至少20秒的预定时间段内监测电阻并且如果电阻保持相对恒定持续20秒时间段的预定部分(诸如，10秒)，则电阻被视为达到平衡。例如，可在70秒的预定时间段内监测电阻并且如果电阻的斜率保持相对恒定持续70秒时间段的40秒，则电阻被视为达到平衡。当然，应该理解，监测时间段的长度和/或电阻被视为基本上恒定的持续时间长度可根据应用而有所不同。
如果在操作4008中确定在该时间段内电阻达到平衡，则从元件撤除电流并且随后测量元件的断开(操作4010)。在测量元件期间，随后在操作4012中确定是否检测到断开。如果确定检测到所述断开，则将停止再生模式(操作4014)。
如果在操作4008中确定在该时间段内电阻无法达到平衡，则调节施加到元件的电流以增加元件的温度(操作4016)。类似地，如果在操作4012中确定没有检测到所述断开，则调节施加到元件的电流以增加元件的温度(操作4016)。通常，以阶梯状方式增加温度，使得温度以预定增量(诸如，25℃的增量)增加。如此，元件将以775℃至880℃的温度增加。在将元件的温度增加至下一增量后，在预定时间段内监测元件的电阻(操作4018)。如所示出的，在完成操作4018后，随后可重复进行确定4008，以确定在该时间段内电阻是否达到平衡。如果确定电阻达到平衡，在可重复进行操作4010和确定4012，并且如果确定电阻无法达到平衡，在可重复进行操作4016和4016。在这种方法中，基于元件可升温达到的最大温度，可以存在有限数量的预定温度增量。例如，最大温度可以是825℃。如此，温度将决不增加至超过825℃的温度，并且一旦被调节成825℃，电流就会被立即撤除并且会检查元件的断开，而不管电阻是否达到平衡。
上述应用传感器的逐渐加热的方法4000提供众多优点。例如，该方法可解决由于高温导致的传感器/加热器元件的应力过大和没有从基板完全烧掉烟尘之间的权衡。此外，该方法可有助于驱动周期要求，包括烟尘传感器能够在FTP(US)、NEDC(EU)、WHTC(Trucks)等定义的标准驱动周期中感测和再生的要求。
虽然图40示出根据各种实施例的方法操作，但要理解，在任何实施例中，并非所有这些操作是必需的。事实上，在本文中完全构想了，在本公开的其他实施例中，图40中描绘的操作可按在任何图中没有具体示出的方式进行组合，但仍然与本公开充分一致。因此，涉及在一个图中没有准确示出的特征和/或操作的权利要求被视为在本公开的范围和内容内。
如之前描述的，准确的温度测量在实现烟尘传感器的有效再生方面起到关键作用。下面描述了基于烟尘传感器的基板的电特性，准确确定再生处理期间的温度的方法。特别地，为了增加再生(即，确定正在发生再生时的温度)期间温度测量的准确性，基于固态导电原理，测量与本公开一致的烟尘传感器的基板的电特性。
如通常理解的，为了使电流流动，在原子的导带中必须存在电子。绝缘体通常包括填充的价带和空的导带，其中，在价带和导带之间存在大的带能隙。在室温下，非常少的电子实现足以“跳过”带隙到达导带的随机热能。这样导致材料的低电导率或高电阻(即，绝缘体的定义)。
随着材料的温度升高，更多电子获得足够跨越带隙并且到达导带的热能。在绝缘体两端施加的外部场极小或没有施加外部场的情况下，可以得到平衡(例如，温度越高，导带中的电子数量越大)。这种关系首先由Svante Arrheius按照经典的经验性关系提出，表明化学反应(以及导电电子的数量)对温度的依赖性。
如果突然在绝缘材料样本的两端施加电场，则将涌入电子流，随后电流逐渐减少，以达到新平衡。此电流的衰减是呈指数的，如此，施加的给定电场下的这个指数波形的幅值独立于绝缘体的绝对温度。因为这种效应，所以与本公开一致的烟尘传感器的基板的初始动态电阻一般是低的，特别在高基板温度(例如，超过600℃)下。在“Temperaturedependent Dielectric Properties of Polycrystalline 96％Al2O32”(NASA路易斯场地处的格伦研究中心(Glenn Research Center at Lewis Field)，克利夫兰，OH 44135)中例证了这种类型的效应。
在再生周期期间，可通过在加热基板的同时对基板导通进行周期性采样来逼近基板的温度。如之前描述的，当向传感器/加热器元件施加电压(例如，40Hz的PWM电压)时，加热基板。可在PWM信号“关断”时间期间，通过测量加热器元件本身的电阻来测量基板的温度。加热器元件的电阻与基板的温度成正比。温度越高，加热器元件的电阻变得越高。
倘若再生周期没有完全从烟雾传感器上去除积累的烟尘颗粒(即，传感器一直被污染或受危害)，烟尘涂层的导电会导致得到指示基板的温度高于它实际温度的加热器元件电阻测量结果。通过利用相对独立于基板上的烟尘涂层的初始涌入电流，初始时基板的导电可以低得足以抵消烟尘涂层的分流效应。已发现，在温度超过600℃并且污染物电阻大于10兆欧时是真实的。
为了检测基板的污染(例如，随后的再生)，与本公开一致的系统可利用阻抗检查。例如，图41示出与本公开一致的氧化铝基板的模型，其中，R_s是基板的电阻，R_m是测量电阻，C_s是传感器电容。如所示出的，例如，当加热基板时，可向基板施加脉冲(例如，42V脉冲)，以测量由于来自排放系统中的任何危害物导致的任何漏电阻或任何电容或者电路中的增益或偏置的任何损失。已经揭示了，如同氧化铝的某些陶瓷展现了随温度升高的较低电阻和较高介电常数(参见论文：Temperature Dependent Dielectric Properties ofPolycrystalline96％Al2O32 NASA路易斯场地处的格伦研究中心，克利夫兰，OH44135)。与本公开一致的系统可利用较高温度下的DC电阻变化还有电介质变化(电容效应)二者来感测增益或偏置的任何损失。换句话讲，陶瓷阻抗随温度而变化(电阻性质和电容性质二者)并且电路在较高温度下测量这个阻抗。在阻抗测量时，由可能覆盖传感器表面的危害物导致的增益或偏置的任何损失将是明显的。在图41中提供针对清洁/原始的传感器和被污染/受危害的传感器进行的R_s和C_s的测量示例。如所示出的，相比于同一基板温度下的原始的传感器，被污染/受危害的传感器表现出较低的基板电阻，但表现出较高的传感器电容。
图42A和图42B分别包括当在大致750℃的温度下在烟尘传感器1300的氧化铝基板1302上的第一和/或第二元件(例如，第一传感器/加热器元件1308和第二传感器/加热器元件1318)两端施加42V阶跃电压时针对原始/清洁和被污染/受危害传感器进行的图41中示出的测量电阻R_m的电压与时间的关系图线。如所示出的，对于清洁与受危害部分而言，衰减形状/时间常数和最终稳定状态值二者是不同的。与本公开一致的系统可使用这个信息来检测传感器的污染。
参照图43，一般示出具有可调和/或可变感测电压的烟尘传感器4300的一个实施例。如本文中讨论的，根据本公开的至少一个实施例的烟尘传感器在较高电压(例如，但不限于40V)下会更敏感。这至少部分是由于在较高感测电压下形成的较大电场和导致的烟尘颗粒吸附。测试表明，烟尘颗粒被吸附于较高电压电极并且缓慢迁移至较低电位(例如但不限于地电位)下的电极。烟尘迁移经常是耗时的，并且在一些情形下花费数秒。如本文中更详细描述的，烟尘传感器4300被配置成向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318施加不同的且随时间推移而变化的可调和/或可变感测电压。
烟尘传感器4300包括基板4302，基板4302限定第一表面4304(例如，顶表面，类似于烟尘传感器400的第一表面404)和与第一表面4304相对的第二表面(未示出)(例如，底表面，类似于烟尘传感器400的第二表面406)。第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318形成在第一表面4304上。如本文中描述的，烟尘传感器4300可被配置成在第一模式(下文中被称为“烟尘感测模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318被配置成感测烟尘传感器4300的至少第一表面4304上的烟尘积累。烟尘传感器4300还可被配置成在第二模式(下文中被称为“再生模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318被配置成加热并且去除第一表面4304上积累的烟尘的至少一部分(例如，将其焚化)，从而清洁/再生烟尘传感器4300。
第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318各自分别包括设置在基板4302上的导电材料的至少一个连续环4310、4320。类似于图4的实施例，环4310、4320可布置成分别包括第一组弯曲部4312和第二组弯曲部4322的蜿蜒配置。如所示出的，第一传感器/加热器元件4308包括在环4310的相对端的第一电接触件4314和第二电接触件4316，第一电接触件4314和第二电接触件4316被配置成耦接到通过环4310提供电流的电路。类似地，第二传感器/加热器元件4318包括在环4320的相对端的第一电接触件4324和第二电接触件4326，第一电接触件4324和第二电接触件4326被配置成耦接到通过环4320提供电流的电路。
第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318可被配置成相互分离且独立地操作，如针对图4的实施例描述的。另外，烟尘传感器4300还可包括开关S1，开关S1分别耦接到第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318的第二电接触件4316和4326，以选择性耦接和去耦第二电接触件4316和4326。例如，当开关S1打开时，第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318可相互分离地操作。当开关S1闭合时，第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318可相互电耦接，从而在第一电接触件4314和4324之间建立导电材料的连续环。
第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318可包括导电材料或金属(诸如，氧化铝、金、铂、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、合金和包括以上金属中的至少一种的组合。在一个实施例中，元件4308、4318可包括沉积在其一部分上的具有膜铂迹线的氧化铝。
基板4302可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信并且提供结构完整性和/或物理保护的任何类似材料。另外，烟尘传感器4300可包括厚膜和/或薄膜配置。
烟尘传感器4300还可包括可调和/或可变感测电压控制器4380。控制器4380可包括定时电路4381和/或切换电路4383，控制器4380被配置成向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318施加随时间推移而变化的可调和/或可变感测电压。例如，控制器4380被配置成在第一时间段内相比于第二传感器/加热器元件4318向第一传感器/加热器元件4308施加较高的电压，然后在第二时间段内相比于第一传感器/加热器元件4308向第二传感器/加热器元件4318施加较高的电压。可选择以特定频率出现较高电压和较低电压之间的切换间隔，以允许烟尘颗粒被吸附于第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318二者(而非一个)，因此减少从一个传感器/加热器元件迁移到另一个的时间，从而允许烟尘传感器4300具有较快的响应时间以及增大的灵敏度。
定时电路4381可被配置成产生以一个或多个固定(即，选定)时间段(例如，但不限于0.1Hz)的切换间隔和/或可产生基于一个或多个操作参数(诸如但不限于，烟尘积累水平、高电压、低电压、温度、气流速率、期望的灵敏度、期望的功耗和/或响应时间)动态改变(例如，被选择和/或调节)的切换间隔。应该理解，切换间隔可以是离散的(例如，在切换间隔期间向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318施加的高电压和低电压不同)和/或可部分重叠(例如，在切换间隔的某个部分期间，向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318施加的高电压和/或低电压中的一个或多个基本上相同)。
如以上讨论的，控制器4380被配置成向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318中的每个交替地供应一个或多个高电压和低电压。高电压和/或低电压的电压选择可取决于如本文中讨论的期望应用。例如，高电压可包括比在至少某个时间段期间施加到其他传感器/加热器元件的低电压大的任何电压(例如，但不限于40V和/或42V)。类似地，低电压可包括比在至少某个时间段期间施加到其他传感器/加热器元件的高电压小的任何电压并且可包括(但不限于)接地电压或负电压(诸如但不限于，-40V和/或-42V)。
控制器4380可被配置成使向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318施加不同的和/或随时间推移而变化的高电压和/或低电压。对高电压和/或低电压的选择可以是基于一个或多个操作参数(诸如但不限于，烟尘积累水平、温度、气流速率、期望的灵敏度、期望的功耗、切换间隔和/或响应时间)。控制器4380还可使向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318中的一个或多个施加的高电压随时间推移而增大和/或减小。例如，控制器4380可使高电压逐渐地和/或在一段时间内分级地升高和/或降低。类似地，控制器4380可使低电压逐渐地和/或在一段时间内分级地升高和/或降低。
可供选择地，控制器4380可被配置成向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318施加基本上固定的高电压和低电压(例如，相同的高电压和低电压被交替切换成第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318中的每个)。图44一般示出控制器4480的一个实施例，控制器4480具有定时电路4481和切换电路4483，切换电路4483被配置成以固定的时间间隔向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318交替地供应固定的高电压和固定的低电压。在图示的实施例中，控制器4480被配置成交替地向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318中的每个施加42V的高电压并且向第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318中的每个施加2.5V的低电压。然而，应该理解，图44中的高电压和低电压是示例性的值并且对高和低电压值的选择可取决于本文中讨论的期望应用。
定时电路4481被配置成产生切换信号4403、4405，切换信号4403、4405使切换电路4483中的开关S1、S2、S3、S4、S5和S6以固定的切换间隔向烟尘传感器4300的第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318交替地施加高电压(例如，42V)和低电压(例如，2.5V)。切换信号4403、4405可包括方波信号和反相方波信号，这两个信号都在高值和低值之间交替。切换间隔(例如，切换频率或定时间隔)是由可选择/调节(例如，通过添加、去除和/或改变电容值和/或电阻器值)的时钟信号CLK确定的。仅仅出于示例性的目的，定时电路4481被配置成产生具有0.15至15Hz下的2.5C至42V的方波电压输出的切换间隔。同样，应该注意，本公开不限于图44中示出的控制器4380并且可使用任何控制器选择性使向烟尘传感器交替施加高电压和低电压。
现在转到图45至图47，示出与本公开一致的烟尘传感器顶端组件4500的一个实施例的几个剖视图。特别地，图45示出沿着图46的B-B线截取的烟尘传感器顶端组件4500的剖视图，图46示出沿着图45的A-A线截取的烟尘传感器顶端组件4500的剖视图，而图47示出沿着图46的C-C线截取的烟尘传感器顶端组件4500的剖视图。应该理解，烟尘传感器顶端组件4500可与本文中描述的任何烟尘传感器组件组合。
一般地，烟尘传感器顶端组件4500包括各自分别具有第一端区域4506、4507和第二端区域4508、4509的外部顶端壳体4502和内部顶端壳体4504。烟尘传感器顶端组件4500的至少一部分被确定形状和大小，以至少部分设置在烟尘流(例如，排放系统)内。外部顶端壳体4502和/或内部顶端壳体4504可包括金属(诸如但不限于，钢、不锈钢等)和/或非金属材料(例如，但不限于，陶瓷、复合物等)。如所示出的，外部顶端壳体4502和/或内部顶端壳体4504的第二端区域4508、4509可被可选地确定形状和/或大小，以接收本文中总体描述的金属块插件(为了清晰起见，未示出)的一部分。
外部顶端壳体4502包括中间腔体4510，中间腔体4510至少部分由外部顶端壳体4502的侧壁4512的至少一部分和内部顶端壳体4504的至少一部分限定。中间腔体4510可具有如所示出的大体环状配置、然而，中间腔体4510不限于这种配置。外部顶端壳体4502包括沿着侧壁4512的至少一部分设置的多个孔、开口、狭缝等(下文中，被统称为流体流通路4514)。流体流通路4514被确定大小和形状，以允许流体流(例如，废气)中捕获的烟尘进入中间腔体4510。流体流通路4514可以可选地包括(在图46中最佳示出的)一个或多个流体流引导器4516。流体流引导器4516可被配置成使进入中间腔体4510的流体在中间腔体4510内大体径向地流动。另外地(或可供选择地)，流体流引导器4516可被配置成引导流过烟尘传感器顶端组件4500的流体中的一些，以使其流过流体流通路4514进入中间腔体4510。在图示的实施例中，外部顶端壳体4502的第二端区域4508可限定凸缘部分4518，凸缘部分4518被配置成与烟尘传感器组件的其余部分的凸缘部分(为了清晰起见，未示出)接合地配合，如本文中总体描述的。然而，应该理解，烟尘传感器顶端组件4500可按本领域的技术人员已知的任何方式耦接到烟尘传感器组件的其余部分。
内部顶端壳体4504包括传感器腔体4520，传感器腔体4520至少部分由内部顶端壳体4504的侧壁4522限定。传感器腔体4520可具有示出的大体环状配置；然而，传感器腔体4520不限于这种配置。烟尘传感器顶端组件4500还包括烟尘传感器4300，烟尘传感器4300被配置成至少部分设置在传感器腔体4520内和/或被传感器腔体4520包围。烟尘传感器4300可以可选地耦接到金属块插件(为了清晰起见，未示出)，如本文中总体描述的。出于清晰和描述的目的，将参照图43的烟尘传感器4300。然而，应该注意，烟尘传感器顶端组件4500可包括与本公开一致的烟尘传感器的其他实施例。
内部顶端壳体4504包括沿着侧壁4522的至少一部分设置的至少一个孔、开口、狭缝等(下文中，被统称为传感器通路4524，在图47中最佳看到的)。传感器通路4524被确定大小、形状和/或位置，以允许流体流在中间腔体4510中捕获的烟尘(例如废气)进入传感器腔体4520，并最终到达烟尘传感器4300上。根据一个实施例，传感器通路4524设置在侧壁4522内，使得流体流在进入传感器腔体4520时基本上直接流过烟尘传感器4300的有源表面。传感器通路4524可以可选地包括(在图45中最佳看到的)一个或多个流体流引导器4526。流体流引导器4526可被配置成使进入传感器腔体4520的流体在传感器腔体4520内大体向着烟尘传感器4300流动。另外地(或可供选择地)，流体流引导器4526可被配置成引导在中间腔体4510内流动的流体中的一些，以使其流过传感器通路4524进入传感器腔体4520。在图示的实施例中，内部顶端壳体4504的第二端区域4509可限定凸缘部分4528，凸缘部分4528被配置成与烟尘传感器组件的其余部分的凸缘部分(为了清晰起见，未示出)接合地配合，如本文中总体描述的。然而，应该理解，烟尘传感器顶端组件4500可按本领域的技术人员已知的任何方式耦接到烟尘传感器组件的其余部分。
内部顶端壳体4504还包括一个或多个排放出口4530。排放出口4530被配置成允许传感器腔体4520内的废气排出传感器腔体4520，进而排出烟尘传感器顶端组件4500。可选地，外部顶端壳体4502和/或内部顶端壳体4504可被配置成形成促使废气流从中间腔体4510流向传感器腔体4520并且排出排放出口4530的通风效应。在排出传感器腔体4520之前，废气流内的烟尘中的至少一些接触烟尘传感器4300的有源表面，从而允许烟尘传感器4300生成代表废气中大致的烟尘量的信号。
现在转到图48至图49，示出与本公开一致的烟尘传感器顶端组件4800的另一个实施例的几个剖视图。特别地，图48是沿着图49的B-B线截取的烟尘传感器顶端组件4800的剖视图，图49是沿着图48的A-A线截取的烟尘传感器顶端组件4800的剖视图。图48至图49的烟尘传感器顶端组件4800类似于图45至图47的烟尘传感器顶端组件4500，并且为了简明起见，将只描述差别。其中图45至图47的烟尘传感器顶端组件4500包括延伸通过外部顶端壳体4502的多个流体流通路4514，图48至图49的烟尘传感器顶端组件4800只包括延伸通过外部顶端壳体4802的单个流体流通路4814。结果，进入中间腔体4810的基本上全部的流体流(例如，废气)必须流过传感器通路4824进入传感器腔体4820，跨过烟尘传感器4300并通过排放出口4830排出。
应该理解，可通过增加内部顶端壳体和/或外部顶端壳体中的一个或多个(例如，二者)的长度来增加烟尘传感器顶端组件4500、4800内的烟尘传感器的灵敏度，从而允许更多烟尘接触烟尘传感器。
现在转到图50至图53，一般地示出烟尘传感器顶端组件5000的计算流体力学(CFD)模拟结果。烟尘传感器顶端组件5000与图45至图49的实施例一致。模拟结果表明废气的速率大小(m/s)并且是使用包括270℃下30m/s的进口速率、0Pa的出口压力和层流分析的边界状况来执行的。如可看到的，废气大体径向流过烟尘传感器顶端组件5000并进入外部顶端壳体5002，流过流体流通路5014并进入中间腔体5010，通过传感器通路5024，进入传感器腔体5020，跨过烟尘传感器4300，并且通过排放出口5030。
与本公开一致的烟尘传感器可提供众多优点。例如，图43的烟尘传感器4300的第一传感器/加热器元件4308和第二传感器/加热器元件4318提供了众多特有和有利的特征。例如，由于元件可具有感测烟尘积累并且升温以再生(即，清洁)基板表面二者的能力的事实，导致烟尘传感器的再生效果提高。如此，这些元件可起到这两个作用并且不需要加热单独的表面(诸如，基板的相对第二表面(例如，背面))。另外，改进高流状况的再生。基板的第二表面(例如，背面)可用于额外组件(诸如，另一个传感器(例如，高精确度废气温度传感器等))，以进一步为系统增加价值和多功能性并且可降低成本。
当相比于一些当前已知的电阻型PM传感器，单层设计还使用较少材料(包括但不限于铂)。贵金属(诸如，铂)的价格相对高并且因为其供应有限所以其价格可能一直逐步上升。与本公开一致的烟尘传感器电路还提供即刻传感器诊断自身检查，所述即刻传感器诊断自身检查在密钥下并且在不在再生模式中操作的冷起动期间进行。该电路相对简单并且可靠，并且可以使用低电流环执行诊断检查。
根据另一个实施例，本公开的特征是用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘(例如，灰尘)污染的设备、系统和方法。如本文中讨论的，发动机排放系统可包括至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)。DPF的主要目的之一是从柴油机的废气去除柴油颗粒物质(例如，烟尘和灰尘)。可在DPF下游设置烟尘传感器以验证DFP正在正确操作。
虽然DPF在采集柴油颗粒粒子时通常是有效的，但存在期间即使DPF没有误操作但烟尘和/或灰尘粒子也可逸出DPF的至少三种情形。例如，在发动机系统冷起动期间，烟尘和/或灰尘粒子可能逸出DPF。在发动机和/或排放系统已经冷却(例如，隔夜)的冷起动期间，可在排放系统中形成水冷凝。水可以在废气和/或大气降水内形成水蒸气，当排放系统冷却时，水蒸气在排放系统内冷凝。在柴油机启动时，排放物中的烟尘和/或灰尘粒子(例如，超细灰尘粒子)可与排放物内的水混合。水和烟尘和/或灰尘粒子的混合物随后会从DPF逸出并最终污染DPF下游的烟尘传感器。
在冷起动期间，可向发动机控制器提供露点信号，以允许发动机控制器确定所有水何时离开排放系统(例如，由于较高的排放系统温度)。在已知的现有设计中，发动机控制器将不允许烟尘传感器进入加热和/或测量模式直到从排放系统去除所有水(例如，至少部分基于露点信号)，以防止由于水接触热烟尘传感器而导致烟尘传感器受损(例如，使陶瓷断裂)。
烟尘和/或灰尘粒子可逸出DPF的第二情形是在DPF再生期间。如可理解的，采集的烟尘和/或灰尘积累在DPF内。再生是例如通过烧掉积累的柴油颗粒物质从DPF去除积累的柴油颗粒物质的处理。在烧掉处理期间，烟尘和/或灰尘中的一些可逸出DPF并且污染DPF下游的烟尘传感器。
烟尘和/或灰尘可逸出DPF的第三情形是在频繁重启期间和/或在此之后立即地逸出DPF。这种情形对于具有自动起动/停止系统的柴油机(例如，当车辆停止并且再移动时自动地停止和重新起动的车辆)而言最有问题。测试已经表明，即使发动机和/或排放系统是热的并且在排放系统内没有冷凝，烟尘和/或灰尘粒子仍然也可通过DPF逸出。
如上所讨论的，本公开的特征是用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的设备、系统和方法。在本文中讨论的期间烟尘粒子可逸出DPF的情形中的一种或多种期间，可使用用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的设备、系统和方法，但这不限制本公开，除非特别说明。用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的设备、系统和方法还可与本文中描述的用于感测烟尘和/或再生烟尘传感器的任何实施例相组合或结合地使用。
参照图54，一般地示出与本公开的一个实施例一致的用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的发动机排放系统5400。发动机排放系统5400可包括至少一个DPF 5402、至少一个烟尘传感器5404和至少一个烟尘传感器控制器5406。如可理解的，DPF5402被配置成从柴油机(为了清晰起见，未示出)的废气5410大体去除柴油颗粒物质5408(例如，烟尘和/或灰尘，为了清晰起见被放大示出)。然而，一些烟尘和/或灰尘粒子5408会在某些情形(例如，但不限于上述的三种情形)期间逸出DPF 5402。
一个或多个烟尘传感器5404可设置在例如DPF 5402下游，以验证DPF 5402正在正常操作。可选地，一个或多个烟尘传感器5404可设置在DPF 5402的内部和/或上游。烟尘传感器5404可包括本领域的技术人员已知的任何烟尘传感器，并且还可包括本文中描述的任何烟尘传感器。
可至少部分通过烟尘传感器控制器5406控制烟尘传感器5408的操作。如本文中描述的，烟尘传感器控制器5406可确定将何时向烟尘传感器5404施加电压、如何向烟尘传感器5404施加电压以及向烟尘传感器5404施加多少电压。烟尘传感器控制器5406可至少部分基于一个或多个参数(诸如但不限于，DPF 5402何时在再生模式下操作、发动机起动和停止的频率、排放系统5400内的露点、废气5410和/或柴油机的温度、烟尘传感器5404的温度、废气流速率、柴油机转数/分、柴油机上的负载等)来确定烟尘传感器5404的操作。
现在转到图55，更详细地总体示出与本公开的至少一个实施例一致的烟尘传感器5404和烟尘传感器控制器5406。烟尘传感器5404和烟尘传感器控制器5406可形成烟尘传感器系统5500。
如本文中讨论的，烟尘传感器5404可包括本领域的技术人员已知的任何烟尘传感器，并且还可包括本文中描述的任何烟尘传感器。在图示的实施例中，烟尘传感器5404包括基板5506，基板5506限定第一表面5508(例如，顶表面，类似于烟尘传感器400的第一表面404)和与第一表面5508相对的第二表面(未示出)(例如，底表面，类似于烟尘传感器400的第二表面406)。至少第一传感器/加热器元件5510(以及可选地第二或更多传感器/加热器元件5512)形成在第一表面5508上。如本文中描述的，烟尘传感器5404可被配置成在第一模式(下文中被称为“烟尘感测模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的至少一个被配置成感测烟尘传感器5404的至少第一表面5508上的烟尘积累。烟尘传感器5404还可被配置成在第二模式(下文中被称为“再生模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的至少一个被配置成加热并且去除第一表面5508上积累的烟尘的至少一部分(例如，将其焚化)，从而清洁/再生传感器5502。烟尘传感器5404还可被配置成在第三模式(下文中被称为“污染防止模式”)下操作，其中，第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的至少一个被配置成减少和/或消除烟尘传感器5002的烟尘(灰尘)污染。
第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512各自分别包括设置在基板5506上的导电材料的至少一个连续环5514、5516。类似于图4的实施例，环5514、5516可布置成分别包括第一组弯曲部5518和第二组弯曲部5520的蜿蜒配置。如所示出的，第一传感器/加热器元件5510包括在环5514的相对端的第一电接触件5522和第二电接触件5524，第一电接触件5522和第二电接触件5524被配置成耦接到通过环5514提供电流的电路。类似地，第二传感器/加热器元件5512包括在环5516的相对端的第一电接触件5526和第二电接触件5528，第一电接触件5526和第二电接触件5528被配置成耦接到通过环5516提供电流的电路。
第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512可被配置成相互分离且独立地操作，如针对图4的实施例描述的。另外，烟尘传感器5404还可包括开关S1，开关S1分别耦接到第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512的第二电接触件5524和5528，以选择性耦接和去耦第二电接触件5524和5528。例如，当开关S1打开时，第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512可相互分离地操作。当开关S1闭合时，第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512可相互电耦接，从而在第一电接触件5522和5526之间建立导电材料的连续环。
第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512可包括导电材料或金属(诸如，氧化铝、金、铂、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、合金和包括以上金属中的至少一种的组合。在一个实施例中，元件5510、5512可包括沉积在其一部分上的具有膜铂迹线的氧化铝。
基板5506可包括非导电和/或电绝缘的材料。这些材料可包括氧化物，包括(但不限于)氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化镧、氧化硅和/或包括以上中的至少一种的组合或能够抑制电通信并且提供结构完整性和/或物理保护的任何类似材料。另外，烟尘传感器5404可包括厚膜和/或薄膜配置。
如本文中讨论的，烟尘传感器5500还可包括烟尘传感器控制器5406。虽然烟尘传感器控制器5406被示出为具有各种模块，但这些模块中的一个或多个可分布于发动机控制系统内的一个或多个组件。烟尘传感器控制器5406包括模式选择模块5530和电压模块5532，电压模块5530被配置成确定将何时向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512中的至少一个施加电压、如何向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512中的至少一个施加电压以及向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512中的至少一个施加多少电压。
模式选择模块5530可被配置成确定烟尘传感器5404将操作这三种操作模式中的哪一种。例如，模式选择模块5530可被配置成确定每当感测烟尘传感器5404上的烟尘积累是必需的和/或有利的时烟尘传感器5404将在烟尘感测模式下操作。通过非限制示例，模式选择模块5530可使烟尘传感器5404至少部分基于以下条件中的一个或多个在烟尘感测模式下操作：起动之后的预定时间量、代表排放系统内的水量的露点信号、代表排放物和/或发动机温度的温度信号等。一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404将在烟尘感测模式下操作，电压模块5532就可被配置成向第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的一个或多个施加一个或多个感测电压Vsense1、Vsense1，以根据本文中描述的任何实施例来感测烟尘传感器5404上的烟尘积累。
模式选择模块5530还可被配置成确定每当清洁/再生传感器5502是必要的和/或有利的时烟尘传感器5404将在再生模式下操作。通过非限制示例，模式选择模块5530可当烟尘传感器5404上检测到的烟尘量超过阈值或阈值范围时和/或在自最近再生起已经过去预定量的时间之后使烟尘传感器5404在再生模式下操作。一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404将在再生模式下操作，电压模块5532就可被配置成向第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的一个或多个施加一个或多个加热电压Vheater1、Vheater2，以根据本文中描述的任何实施例加热并且去除烟尘传感器5404上积累的烟尘的至少一部分(例如，将其焚化)。
模式选择模块5530还可被配置成确定每当减少和/或消除烟尘传感器5002上的烟尘和/或灰尘污染是必需的和/或有利的时烟尘传感器5404将在污染防止模式下操作。通过非限制示例，模式选择模块5530可使烟尘传感器5404在以下情形中的任一个或多个中在污染防止模式下操作：在冷起动的持续时间的至少一部分期间、在DPF再生的持续时间的至少一部分期间和/或频繁重新起动之后的一段时间段内。模式选择模块5530将使烟尘传感器5404在污染防止模式下操作的时间长度可取决于以下多种因素中的一种或多种：诸如但不限于，代表排放系统内的水量的露点信号花费多长时间达到阈值、代表排放物和/或发动机的温度的温度信号花费多长时间达到阈值、一个或多个预定时间量、DFP在再生模式下操作多长时间、烟尘和/或灰尘多长时间逸出DPF等。
根据一个实施例，一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404将由于冷起动、DPF再生和/或频繁重新起动中的一个或多个而在污染防止模式下操作，电压模块5532就可被配置成向第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的一个或多个施加一个或多个静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2，以使烟尘传感器5404排斥烟尘和/或灰尘并且减少和/或消除烟尘传感器5404的烟尘和/或灰尘污染。
如本文中讨论的，烟尘和/或灰尘粒子在它们经过排放系统时具有电荷。施加到第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512的静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2应该被选定为足以在操作状况下与带电的烟尘和/或灰尘粒子形成排斥静电力，以使烟尘传感器5404排斥烟尘和/或灰尘并且大体减少和/或防止烟尘和/或灰尘粒子污染烟尘传感器5404。静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2将取决于例如以下参数中的一个或多个：烟尘和/或灰尘粒子的电荷、烟尘和/或灰尘粒子的速率、烟尘和/或灰尘粒子的大小/重量、烟尘和/或灰尘流动量、排放压力、传感器/加热器元件5510，5512的大小/配置等。通过非限制的示例，施加到第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512的静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可选自2-20V的范围，例如，5-15V(诸如，12V)。可根据烟尘和/或灰尘粒子的电荷来选择电压的电荷(即，正或负)，使得产生排斥静电力。
静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可施加到并非所有传感器/加热器元件5510，5512。例如，在具有两个或更多个传感器/加热器元件5510，5512的传感器5502中，静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可只被施加到传感器/加热器元件5510，5512中的一个。可选地，静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可被交替施加到多个传感器/加热器元件5510，5512。例如，静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可在第一时间段期间被施加到第一传感器/加热器元件5510，然后在第二时间段期间施加到第二传感器/加热器元件5512(等等)。这些时间段中的两个或更多个可重叠。可供选择地(或另外地)，这些时间段可不重叠。
施加到多个传感器/加热器元件5510，5512的静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可以是相同的。可供选择地，不同的静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可被施加到多个传感器/加热器元件5510，5512中的两个或更多个。例如，可不必向传感器/加热器元件5510施加相同量的静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2，相比于主要在烟尘传感器5404的中心布置/设置的传感器/加热器元件5512，传感器/加热器元件5510主要围绕烟尘传感器5404的周边布置/设置。
可选地，静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可基于DPF、柴油机等的一个或多个操作参数来改变。例如，随着DPF的效率提高并且更少的烟尘和/或灰尘粒子逸出DPF，静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可减小。静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2还可基于发动机转数/分和/或负载而改变。例如，相比于发动机正在较高转数/分和负载下操作时(即，期间发动机以相对高的烟尘和/或灰尘粒子量操作并且烟尘和/或灰尘粒子以相对高的速度流动的状况)，在发动机无负载地空转时(即，期间发动机以相对低的烟尘和/或灰尘粒子量操作并且烟尘和/或灰尘粒子以相对低的速度流动的状况)，静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2会减小。静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2因此会随时间推移而变化。
根据另一个实施例，一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404由于冷起动、DPF再生和/或频繁重新起动中的一个或多个而在污染防止模式下操作，电压模块5532就可被配置成向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512施加一个或多个脉冲加热电压Vheater1、Vheater2，并且还可被配置成在脉冲加热电压Vheater1、Vheater2的“关断”时间段期间(即，当施加脉冲加热电压Vheater1、Vheater2时之间的时间段期间)向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512施加一个或多个脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2。例如，电压模块5532可以可选地包括被配置成生成脉冲加热电压Vheater1、Vheater2的脉宽调制(PWM)模块5534。脉冲加热电压Vheater1、Vheater2和脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2的占空比可以是可调的，使得脉宽和/或电压中的一个或多个随时间推移而变化。
如本文中描述的，脉冲加热电压Vheater1、Vheater2可被配置成加热和/或去除根据本文中描述的任何实施例的烟尘传感器5404上积累的烟尘和/或灰尘粒子的至少一部分(例如，将其焚化)。通过非限制的示例，脉冲加热电压Vheater1、Vheater2可被选定为具有被配置成在加热第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512的同时形成与带电颗粒粒子(例如，烟尘和/或灰尘)相排斥的静电力的极性。
脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可被配置成柴油颗粒物质(例如，烟尘和/或灰尘粒子)排斥烟尘传感器并且根据本文中描述的任何实施例减少和/或消除烟尘传感器5002的污染。通过非限制示例，脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2可选自2-20V的范围，例如，5-15V(诸如，12V)。可根据烟尘和/或灰尘粒子的电荷来选择电压的电荷(即，正或负)，使得产生排斥静电力。可以在整个关断时间段期间施加脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2、在关断时间段的某个部分期间施加脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2和/或施加脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2持续某个预定时间量。脉冲静电排斥电压Vrepel1、Vrepel2中的一个或多个的大小可小于脉冲加热电压Vheater1、Vheater2中的一个或多个的大小。
根据又一个实施例，一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404由于冷起动、DPF再生和/或频繁重新起动中的一个或多个而将在污染防止模式下操作，电压模块5532就可被配置成关断所有电压和/或不向第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512施加电压。例如，电压模块5532可被配置成将第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的一个或多个接地和/或浮置，使得颗粒粒子(例如，烟尘和/或灰尘)不被吸附到第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512。
根据再一个实施例，一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404由于冷起动、DPF再生和/或频繁重新起动中的一个或多个而将在污染防止模式下操作，电压模块5532的PWM模块5534就可被配置成使向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512施加一个或多个脉冲加热电压Vheater1、Vheater2，并且还可被配置成使在脉冲加热电压Vheater1、Vheater2的“关断”时间段期间不向第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512施加电压。例如，电压模块5532可被配置成将第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512中的一个或多个接地和/或浮置，使得颗粒粒子(例如，烟尘和/或灰尘)不被吸附到第一传感器/加热器元件5510和第二传感器/加热器元件5512。如上所述，PWM模块5534可被配置成使占空比(例如，脉宽和/或电压)随时间推移而变化。
如本文中阐述的，可在冷起动期间向发动机控制器提供露点信号，以允许发动机控制器确定所有水何时离开排放系统(例如，由于较高的排放系统温度)。在已知的现有设计中，将不允许烟尘传感器进入加热和/或测量模式直到从排放系统去除所有水。
相比于已知的现有设计，烟尘传感器系统5500的另一个实施例被配置成：一旦模式选择模块5530确定烟尘传感器5404将由于冷起动而在污染防止模式下操作，就通过向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512施加一个或多个加热电压Vheater1、Vheater2来减少和/或防止烟尘传感器5404被污染。电压模块5532可因此被配置成向第一传感器/加热器元件5510和/或第二传感器/加热器元件5512施加加热电压Vheater1、Vheater2，以当烟尘和/或灰尘积累在烟尘传感器5404上时加热和/或去除其至少一部分(例如，将其焚化)。可以在整个冷起动时间段期间施加加热电压Vheater1、Vheater2、在冷起动时间段的某个部分期间施加加热电压Vheater1、Vheater2和/或施加加热电压Vheater1、Vheater2持续某个预定时间量。可选地，如本文中描述的，以PWM格式施加加热电压Vheater1、Vheater2中的一个或多个。
因此，本公开的特征是用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的设备、系统和方法。用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的设备、系统和方法中的任一个可与如本文中描述的用于感测烟尘和/或再生烟尘传感器的设备、系统和方法中的任一个相组合或结合地使用。另外，用于减少和/或消除烟尘传感器的烟尘和/或灰尘污染的设备、系统和方法中的任一个可与本文中描述的或本领域的普通技术人员已知的任何烟尘传感器一起使用。例如，虽然图55中示出的传感器的实施例包括第一和第二传感器/加热器元件，但传感器可包括仅仅一个加热器元件和/或仅仅一个传感器元件。另外，加热器元件和传感器元件中的一个或多个可以是独立的(即，它们可用于仅仅加热或仅仅感测)。
与本公开的一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器系统，该烟尘传感器系统包括烟尘传感器和控制器，控制器被配置成在再生模式期间向烟尘传感器施加再生脉宽调制(PWM)信号，以将烟尘传感器的至少一部分加热至再生温度。在再生模式期间，控制器被进一步配置成在再生PWM信号的关断时间期间向烟尘传感器施加感测信号，以感测烟尘传感器上的烟尘积累。可选地，控制器被配置成在再生PWM信号的关断时间期间向烟尘传感器施加感测电流Isense，其中，感测电流Isense用于确定烟尘传感器上积累的烟尘量。
与本公开的另一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器系统，该烟尘传感器系统包括烟尘传感器和控制器，控制器被配置成使烟尘传感器被加热至初始再生温度。控制器此后被配置成1)确定所述烟尘传感器的电阻的斜率是否保持基本恒定持续预定时间量。如果电阻的斜率没有保持基本恒定，则控制器被进一步配置成使烟尘传感器的温度升高并且重复确定步骤1。如果电阻的斜率已经保持基本恒定，则控制器被进一步配置成使烟尘传感器的温度降低并且测量在温度降低时烟尘传感器的断开。如果在温度降低时检测到断开，则控制器被配置成停止再生模式并且如果在温度降低时没有检测到断开，则控制器被配置成使烟尘传感器的温度升高并且重复确定步骤1。
控制器可选地被配置成使烟尘传感器的温度升高25℃。控制器还可被配置成确定烟尘传感器的电阻的斜率是否已经保持基本恒定持续预定时间量的至少一部分。预定时间量可以是至少20秒并且如果电阻的斜率保持相对恒定持续该预定时间量期间的至少10秒的时间段，则电阻的斜率可被视为已经保持基本恒定。
与本公开的另一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器系统，该烟尘传感器系统包括烟尘传感器和控制器，控制器被配置成使在感测模式期间向烟尘传感器施加可变感测信号，以感测烟尘传感器上的烟尘积累。可变感测信号在感测模式启动后具有第一电压，并且可变感测信号在感测模式启动一段时间之后具有第二电压。第一电压大于第二电压。
第一电压可选自5V至60V的范围。控制器可被进一步配置成至少部分基于待测量排放物的温度来确定第二电压。可选地，控制器可被配置成随着排放物温度升高使第二电压降低和/或可被配置成随着排放物温度降低使第二电压增大。控制器可被进一步配置成使烟尘传感器系统在柴油颗粒过滤器的主动再生期间或在此之后不久进入感测模式。
与本公开的一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器，该烟尘传感器包括：基板，其限定第一表面和与第一表面相对的第二表面；第一元件，其具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环；以及钝化层，其设置在第一表面的一部分上方，以遮蔽第一表面的一些部分使其上不积累烟尘。第一元件被配置成在感测模式下操作以感测基板的至少第一表面上的烟尘积累，并且在再生模式下操作以去除基板的至少第一表面上积累的烟尘。
钝化层可包括玻璃。钝化层还可设置在第一元件的一部分上方，以遮蔽第一元件的一些部分使其上不积累烟尘。可选地，钝化层被配置成遮蔽基板的第一表面的边缘区域的至少一部分使其上不积累烟尘。钝化层基于再生模式期间烟尘传感器的温度梯度设置在图案中的第一表面的一部分上方，使得钝化层允许烟尘基本上只积累在烟尘传感器被暴露的部分上，其中，在再生模式期间，烟尘传感器被暴露的部分的温度足以至少部分地将烟尘焚化。
与本公开的另一实施例一致，提供了一种测量烟尘传感器上沉积的烟尘量的方法。该方法包括提供烟尘传感器，烟尘传感器具有基板和第一元件，基板限定第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一元件具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环，第一元件被配置成在第一模式下操作以感测基板的至少第一表面上的烟尘积累并且在第二模式下操作以去除基板的至少第一表面上积累的烟尘。该方法还包括向第一元件施加高电压并且监测通过第一元件的感测电流，该电流代表第一元件上积累的烟尘量；以及在施加高电压并且监测通过第一元件的感测电流之后施加低电压预定时间量，该电流代表第一元件上积累的烟尘量。
与本公开的一个额外实施例一致，提供了一种烟尘传感器系统，该烟尘传感器系统包括烟尘传感器和控制器。烟尘传感器包括基板和第一元件，基板限定第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一元件具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环。控制器被配置成在再生模式期间向烟尘传感器的第一元件施加再生脉宽调制(PWM)信号，以将烟尘传感器的至少一部分加热至再生温度。在再生模式期间，控制器被进一步配置成确定再生PWM信号的关断时间段期间烟尘传感器的基板的温度。可选地，控制器被配置成基于再生PWM的关断时间段期间烟尘传感器的第一元件的电阻来确定再生PWM信号的关断时间段期间烟尘传感器的基板的温度。
与本公开的另一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器系统，该烟尘传感器系统包括烟尘传感器和控制器。烟尘传感器包括基板以及第一元件和第二元件，基板限定第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一元件和第二元件各自具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环。第一元件和第二元件均被配置成在感测模式下操作，以感测基板的至少第一表面上的烟尘积累。在感测模式的第一时间段期间，控制器被配置成向第一元件施加第一电压，第一电压大于施加到第二元件的第二电压。在感测模式的第二时间段期间，控制器被进一步配置成向第二元件施加第三电压，第三电压大于施加到第一元件的第四电压电位。
第二时间段可在第一时间段结束时开始。可供选择地，第一时间段和第二时间段部分重叠。可选地，第一电压可与第三电压基本相同。第一电压和第三电压可选自5V至60V的范围，例如，40V至42V的范围。第二电压可与第四电压基本相同。可选地，第二电压和第四电压各自分别与第一电压和第三电压的负电压基本相等。第二电压和第四电压可选自-60V至2.5V的范围，例如，-40V至-42V的范围。第一电压和第三电压电位可均大于5V并且第二电压和第四电压电位可均接地。
与本公开的又一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器组件，该烟尘传感器组件包括壳体、传感器顶端、烟尘传感器、多条引线和固定材料。壳体包括第一端区域、与第一端区域大体相对的第二端区域和设置在壳体内的至少一个通路。传感器顶端从壳体的第一端区域延伸并且至少部分限定传感器腔体。烟尘传感器至少部分设置在传感器腔体内。多条引线至少部分设置在所述至少一个通路内并且从烟尘传感器向着第二端区域延伸。固定材料设置在所述至少一个通路的一部分内并且在多条引线的一部分上方。固定材料将多条引线密封于壳体。
可选地，固定材料包括液体材料，液体材料固化成固体材料以将多条引线密封于壳体。固定材料可包括在固化时电绝缘的材料。固定材料可包括玻璃材料和/或热固性塑料。
与本公开的一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器。该烟尘传感器包括限定第一表面和与第一表面相对的第二表面。烟尘传感器还包括具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环的第一元件。所述至少一个元件被配置成在第一模式下操作以感测基板的至少第一表面上的烟尘的积累，并且在第二模式下操作以去除基板的至少第一表面上积累的烟尘。
与本公开的另一个实施例一致，提供了一种烟尘传感器系统。该烟尘传感器系统包括烟尘传感器。烟尘传感器包括限定第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板。烟尘传感器还包括具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环的第一元件。至少一个元件被配置成在第一模式下操作以感测基板的至少第一表面上的烟尘的积累，并且在第二模式下操作以去除基板的至少第一表面上积累的烟尘。
烟尘传感器系统还包括电耦接到第一元件的电路。电路被配置成向第一元件提供电流并且确定基板的第一表面和第一元件上积累的烟尘量并且响应于基板的第一表面和第一元件上积累的烟尘来加热第一元件。
与本公开的又一个实施例一致，提供了一种测量烟尘传感器上的烟尘量的方法。该方法包括提供烟尘传感器。烟尘传感器包括限定第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板。烟尘传感器还包括具有设置在基板的第一表面上的导电材料的至少一个连续环的第一元件。至少一个元件被配置成在第一模式下操作以感测基板的至少第一表面上的烟尘的积累并且在第二模式下操作以去除基板的至少第一表面上积累的烟尘。
该方法还包括监测通过第一元件的感测电流，该电流代表第一元件上积累的烟尘量。该方法还包括当感测电流达到预定阈值时响应于监测步骤提供通过第一元件的加热器电流，从而去除第一元件上积累的烟尘的至少一部分。
在本公开的又一个实施例，提供了一种烟尘传感器顶部组件，烟尘传感器顶部组件包括内部顶端壳体、外部顶端壳体和烟尘传感器。内部顶端壳体包括至少部分由内部顶端壳体的侧壁的至少一部分限定的传感器腔体。外部顶端壳体包括至少部分由外部顶端壳体的侧壁的至少一部分和内部顶端壳体的至少一部分限定的中间腔体。烟尘传感器至少部分设置在传感器腔体内。外部顶端壳体还包括第一流体流通路，第一流体流通路延伸通过外部顶端壳体，被配置成允许烟尘进入中间腔体中，并且内部顶端壳体还包括第二流体流通路，第二流体流通路延伸通过内部顶端壳体，被配置成允许烟尘进入传感器腔体并且积累在烟尘传感器上。
烟尘传感器顶部组件可选地包括被配置成允许烟尘排出传感器腔体的至少一个排放出口。外部顶端壳体可包括被配置成允许烟尘进入中间腔体的多个流体流通路。可供选择地，外部顶端壳体只包括被配置成允许烟尘进入中间腔体的第一流体流通路。第二流体流通路可被配置成将烟尘向着烟尘传感器的有源表面引导。
本公开的另一方面的特征可以是一种包括烟尘传感器和控制器的烟尘传感器系统，控制器被配置成在污染防止模式期间向烟尘传感器施加静电排斥电压，以至少部分从传感器排斥掉灰尘。
本公开的又一方面的特征可以是一种包括烟尘传感器和控制器的烟尘传感器系统，控制器被配置成在污染防止模式期间向烟尘传感器施加脉冲加热电压并且被进一步配置成在脉冲加热电压的关断时间段期间向烟尘传感器施加脉冲静电排斥电压，脉冲静电排斥电压被配置成从传感器至少部分排斥掉灰尘烟尘。
本公开的其他方面的特征可以是一种包括烟尘传感器和控制器的烟尘传感器系统，控制器被配置成在污染防止模式期间不向烟尘传感器施加电压，以减少吸附到烟尘传感器的灰尘。
本公开的额外方面的特征可以是一种包括烟尘传感器和控制器的烟尘传感器系统，控制器被配置成在污染防止模式期间向烟尘传感器施加脉冲加热电压并且被进一步配置成在脉冲加热电压的关断时间段期间不向烟尘传感器施加电压。
本公开的额外方面的特征可以是一种包括烟尘传感器和控制器的烟尘传感器系统，控制器被配置成使在污染防止模式期间向烟尘传感器施加加热电压，以将传感器上的烟尘至少部分焚化。
虽然在本文中已经描述和示出了本发明的许多实施例，但本领域的普通技术人员将设想到用于执行功能和/或得到结果和/或本文中描述的优点中的一个或多个的各种其他装置和/或结构，并且这些变型形式和/或修改形式中的每个被视为在本发明的范围内。更一般地，本领域的技术人员应该容易理解，本文中描述的所有参数、尺寸、材料和配置意在是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或多个特定应用。本领域的技术人员应该认识到或者能够仅使用例行实验来确认与本文中描述的本发明的特定实施例的诸多等同物。因此，要理解，以上实施例仅仅是以举例方式给出的，并且是在随附权利要求书及其等同物的范围内；本发明可与具体描述和要求保护地不同地实践的。本发明涉及本文中描述的各个独立特征、系统、制品、物质、套件和/或方法。另外，如果这些特征、系统、制品、物质、套件和/或方法不是相互一致的，则两个或更多个这些特征、系统、制品、物质、套件和/或方法的任何组合都在本发明的范围内。
本文中定义和使用的所有定义应该被理解为凌驾字典定义、以引用方式并入的文献中的定义和/或定义术语的普通含义。
除非另外相反地指示，否则本文中使用的说明书和权利要求书中的不定冠词“一个”“一种”应该被理解为意指“至少一个”。
本文中使用的说明书和权利要求书中的短语“和/或”应该被理解为意指联合的元件中的“任一者或二者”，即，在一些情况下联合存在的并且在其他情况下分开存在的元件。可以可选地存在其他元件，而非具体由“和/或”短语具体识别的元件，无论是与具体指示的那些元件相关或无关，除非相反地清楚指示。
如本文中的任何实施例中使用的，术语“模块”可指被配置成执行以上提到的操作中的任一个的软件、固件和/或电路。软件可被实施为记录在非瞬时计算机可读存储介质上的软件封装、代码、指令、指令集合/或数据。固件可被实施为在存储器装置中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。本文中的任何实施例中使用的“电路”可包括例如单独的或任何组合的硬件电路、可编程电路(诸如，包括一个或多个个体指令处理核的计算机处理器)、状态机电路和/或存储由可编程电路执行的指令的固件。模块可一齐地或独立地被实施为形成较大系统的部分的电路，例如，集成电路(IC)、片上系统(SoC)、发动机控制单元(ECU)、电子发动机控制器(EEC)等。

Claims (58)

1.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在再生模式期间向所述烟尘传感器施加再生脉宽调制(PWM)信号，以将所述烟尘传感器的至少一部分加热至再生温度，并且其中，在所述再生模式期间，所述控制器被进一步配置成在所述再生PWM信号的关断时间期间向所述烟尘传感器施加感测信号，以感测所述烟尘传感器上的烟尘积累。
2.根据权利要求1所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被配置成在所述再生PWM信号的所述关断时间期间向所述烟尘传感器施加感测电流Isense，其中，使用所述感测电流Isense确定所述烟尘传感器上积累的烟尘量。
3.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成使所述烟尘传感器被加热至初始再生温度，所述控制器此后被配置成：
1)确定所述烟尘传感器的电阻的斜率是否保持基本恒定持续预定时间量；
其中，如果所述电阻的所述斜率没有保持基本恒定，则所述控制器被进一步配置成使所述烟尘传感器的温度升高并且重复所述确定步骤1；以及
其中，如果所述电阻的所述斜率已经保持基本恒定，则所述控制器被进一步配置成使所述烟尘传感器的所述温度降低并且测量在所述温度降低时所述烟尘传感器的断开；
其中，如果在所述温度降低时检测到所述断开，则所述控制器被配置成停止所述再生模式；以及
如果在所述温度降低时没有检测到所述断开，则所述控制器被配置成使所述烟尘传感器的温度升高并且重复所述确定步骤1。
4.根据权利要求3所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被配置成使所述烟尘传感器的温度升高25℃。
5.根据权利要求3所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被配置成确定所述烟尘传感器的所述电阻的所述斜率是否已经保持基本恒定持续所述预定时间量的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的烟尘传感器系统，其中，所述预定时间量是至少20秒，并且其中如果所述电阻的所述斜率保持相对恒定持续所述预定时间量期间的至少10秒的时间段，则所述电阻的所述斜率被视为已经保持基本恒定。
7.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在感测模式期间向所述烟尘传感器施加可变感测信号，以感测所述烟尘传感器上的烟尘积累，其中，所述可变感测信号在所述感测模式启动时具有第一电压，并且其中，所述可变感测信号在所述感测模式启动一段时间之后具有第二电压，所述第一电压大于所述第二电压。
8.根据权利要求7所述的烟尘传感器系统，其中，所述第一电压选自5V至60V的范围。
9.根据权利要求7所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成至少部分基于待测量排放物的温度来确定所述第二电压。
10.根据权利要求9所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被配置成随着所述排放物温度升高使所述第二电压降低。
11.根据权利要求9所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被配置成随着所述排放物温度降低使所述第二电压增大。
12.根据权利要求7所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成使所述烟尘传感器系统在柴油颗粒过滤器的主动再生期间进入所述感测模式。
13.根据权利要求7所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成使所述烟尘传感器系统在柴油颗粒过滤器的主动再生之后不久就进入所述感测模式。
14.一种烟尘传感器，所述烟尘传感器包括：
基板，限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
第一元件，具有设置在所述基板的所述第一表面上的导电材料的至少一个连续环，所述第一元件被配置成在感测模式下操作以感测所述基板的至少所述第一表面上的烟尘积累并且在再生模式下操作以去除所述基板的至少所述第一表面上积累的烟尘；以及
钝化层，设置在所述第一表面的一部分上方，以遮蔽所述第一表面的一些部分使其上不积累烟尘。
15.根据权利要求14所述的烟尘传感器，其中，所述钝化层还设置在所述第一元件的一部分上方，以遮蔽所述第一元件的一些部分使其上不积累烟尘。
16.根据权利要求14所述的烟尘传感器，其中，所述钝化层包括玻璃。
17.根据权利要求14所述的烟尘传感器，其中，所述钝化层被配置成遮蔽所述基板的所述第一表面的边缘区域的至少一部分使其上不积累烟尘。
18.根据权利要求14所述的烟尘传感器，其中，所述钝化层基于所述再生模式期间所述烟尘传感器的温度梯度设置在图案中的所述第一表面的所述一部分上方，使得所述钝化层允许烟尘基本上只积累在所述烟尘传感器被暴露的部分上，其中，在所述再生模式期间，所述烟尘传感器的所述被暴露的部分的温度足以至少部分地将烟尘焚化。
19.一种测量烟尘传感器上沉积的烟尘量的方法，所述方法包括：
提供烟尘传感器，所述烟尘传感器包括：
基板，限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
第一元件，具有设置在所述基板的所述第一表面上的导电材料的至少一个连续环，所述第一元件被配置成在第一模式下操作以感测所述基板的至少所述第一表面上的烟尘积累并且在第二模式下操作以去除所述基板的至少所述第一表面上积累的烟尘；
向所述第一元件施加高电压并且监测通过所述第一元件的感测电流，所述电流代表所述第一元件上积累的烟尘量；以及
在施加所述高电压并且监测通过所述第一元件的感测电流之后施加低电压预定时间量，所述电流代表所述第一元件上积累的烟尘量。
20.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器，包括基板和第一元件，所述基板限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一元件具有设置在所述基板的所述第一表面上的导电材料的至少一个连续环；以及
控制器，被配置成在再生模式期间向所述烟尘传感器的所述第一元件施加再生脉宽调制(PWM)信号，以将所述烟尘传感器的至少一部分加热至再生温度，并且其中，在所述再生模式期间，所述控制器被进一步配置成确定所述再生PWM信号的关断时间段期间所述烟尘传感器的所述基板的温度。
21.根据权利要求20所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被配置成基于所述再生PWM的所述关断时间段期间所述烟尘传感器的所述第一元件的电阻来确定所述再生PWM信号的所述关断时间段期间所述烟尘传感器的所述基板的所述温度。
22.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器，所述烟尘传感器包括：
基板，限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
第一元件和第二元件，各自具有设置在所述基板的所述第一表面上的导电材料的至少一个连续环，所述第一元件和所述第二元件各自被配置成在感测模式下操作以感测所述基板的至少所述第一表面上的烟尘积累；以及
控制器，其中，在所述感测模式的第一时间段期间，所述控制器被配置成向所述第一元件施加第一电压电位，所述第一电压电位大于施加到所述第二元件的第二电压电位，并且其中，在所述感测模式的第二时间段期间，所述控制器被进一步配置成向所述第二元件施加第三电压电位，所述第三电压电位大于施加到所述第一元件的第四电压电位。
23.根据权利要求22所述的烟尘传感器系统，其中，所述第二时间段在所述第一时间段结束时开始。
24.根据权利要求22所述的烟尘传感器系统，其中，所述第一时间段和所述第二时间段部分重叠。
25.根据权利要求22所述的烟尘传感器系统，其中，所述第一电压电位和所述第三电压电位均大于5V，并且其中所述第二电压电位和所述第四电压电位均接地。
26.根据权利要求22所述的烟尘传感器系统，其中，所述第一电压电位与所述第三电压电位基本相同。
27.根据权利要求25所述的烟尘传感器系统，其中，所述第一电压电位和所述第三电压电位选自5V至60V的范围。
28.根据权利要求27所述的烟尘传感器系统，其中，所述第一电压电位和所述第三电压电位选自40V至42V的范围。
29.根据权利要求26所述的烟尘传感器系统，其中，所述第二电压电位与所述第四电压电位基本相同。
30.根据权利要求22所述的烟尘传感器系统，其中，所述第二电压电位和所述第四电压电位各自分别与所述第一电压电位和所述第三电压电位的负电压基本相等。
31.根据权利要求22所述的烟尘传感器系统，其中，所述第二电压电位和所述第四电压电位选自-60V至2.5V的范围。
32.根据权利要求31所述的烟尘传感器系统，其中，所述第二电压电位和所述第四电压电位选自-40V至-42V的范围。
33.一种烟尘传感器组件，所述烟尘传感器组件包括：
壳体，包括第一端区域、与所述第一端区域大体相对的第二端区域和设置在所述壳体内的至少一个通路；
传感器顶端，从所述壳体的所述第一端区域延伸，所述传感器顶端至少部分限定传感器腔体；
烟尘传感器，至少部分设置在所述传感器腔体内；
多条引线，至少部分设置在所述至少一个通路内，所述多条引线从所述烟尘传感器向着所述第二端区域延伸；以及
固定材料，设置在所述至少一个通路的一部分内并且在多条引线的一部分上方，所述固定材料将所述多条引线密封于所述壳体。
34.根据权利要求33所述的烟尘传感器组件，其中，所述固定材料包括固化以将所述多条引线密封于所述壳体的材料。
35.根据权利要求33所述的烟尘传感器组件，其中，所述固定材料包括在固化时电绝缘的材料。
36.根据权利要求33所述的烟尘传感器组件，其中，所述固定材料包括玻璃材料。
37.根据权利要求33所述的烟尘传感器组件，其中，所述固定材料包括热固性塑料。
38.一种烟尘传感器顶部组件，所述烟尘传感器顶部组件包括：
内部顶端壳体，包括至少部分由所述内部顶端壳体的侧壁的至少一部分限定的传感器腔体；
外部顶端壳体，包括至少部分由所述外部顶端壳体的侧壁的至少一部分和所述内部顶端壳体的至少一部分限定的中间腔体；以及
烟尘传感器，至少部分设置在所述传感器腔体内；
其中，所述外部顶端壳体还包括第一流体流通路，所述第一流体流通路延伸通过所述外部顶端壳体且被配置成允许烟尘进入所述中间腔体中；以及
其中，所述内部顶端壳体还包括第二流体流通路，所述第二流体流通路延伸通过所述内部顶端壳体且被配置成允许烟尘进入所述传感器腔体并且积累在所述烟尘传感器上。
39.根据权利要求38所述的烟尘传感器顶部组件，还包括被配置成允许烟尘排出所述传感器腔体的至少一个排放出口。
40.根据权利要求38所述的烟尘传感器顶部组件，其中，所述外部顶端壳体包括被配置成允许烟尘进入所述中间腔体的多个流体流通路。
41.根据权利要求38所述的烟尘传感器顶部组件，其中，所述外部顶端壳体只包括被配置成允许烟尘进入所述中间腔体的所述第一流体流通路。
42.根据权利要求38所述的烟尘传感器顶部组件，其中，所述第二流体流通路被配置成将烟尘向着所述烟尘传感器的有源表面引导。
43.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在污染防止模式期间向所述烟尘传感器施加静电排斥电压，以至少部分从所述传感器排斥掉灰尘。
44.根据权利要求43所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成在所述污染防止模式期间向所述烟尘传感器施加脉冲加热电压并且被进一步配置成在脉冲加热电压的关断时间段期间向所述烟尘传感器施加脉冲静电排斥电压。
45.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在污染防止模式期间向所述烟尘传感器施加脉冲加热电压并且被进一步配置成在所述脉冲加热电压的关断时间段期间向所述烟尘传感器施加脉冲静电排斥电压，所述脉冲静电排斥电压被配置成从所述传感器至少部分排斥掉灰尘。
46.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在污染防止模式期间不向所述烟尘传感器施加电压，以减少吸附到所述烟尘传感器的灰尘。
47.根据权利要求46所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成在所述污染防止模式期间使所述烟尘传感器接地。
48.根据权利要求46所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成在所述污染防止模式期间使所述烟尘传感器浮置。
49.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在污染防止模式期间向所述烟尘传感器施加脉冲加热电压并且被进一步配置成在所述脉冲加热电压的关断时间段期间不向所述烟尘传感器施加电压。
50.根据权利要求49所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成在所述污染防止模式期间使所述烟尘传感器接地。
51.根据权利要求49所述的烟尘传感器系统，其中，所述控制器被进一步配置成在所述污染防止模式期间使所述烟尘传感器浮置。
52.一种烟尘传感器系统，所述烟尘传感器系统包括：
烟尘传感器；以及
控制器，被配置成在污染防止模式期间向所述烟尘传感器施加加热电压，以将所述传感器上的烟尘至少部分焚化。
53.一种减少烟尘传感器的烟尘污染的方法，所述方法包括：
在污染防止模式期间向所述烟尘传感器施加静电排斥电压，以从所述传感器至少部分排斥掉灰尘。
54.根据权利要求53所述的减少烟尘污染的方法，所述方法还包括：
在所述污染防止模式期间，向所述烟雾传感器施加脉冲加热电压；
其中，向所述烟尘传感器施加所述静电排斥电压包括在所述脉冲加热电压的关断时间段期间施加脉冲静电排斥电压。
55.一种减少烟尘传感器的烟尘污染的方法，所述方法包括：
在污染防止模式期间，向所述烟尘传感器施加脉冲加热电压；以及
在所述脉冲加热电压的关断时间段期间向所述烟尘传感器施加脉冲静电排斥电压，所述脉冲静电排斥电压被配置成从所述传感器至少部分排斥掉灰尘。
56.一种减少烟尘传感器的烟尘污染的方法，所述方法包括：
在污染防止模式期间，将所述烟尘传感器处于接地或浮置中的至少一个，以减少吸附到所述烟尘传感器的烟尘。
57.一种减少烟尘传感器的烟尘污染的方法，所述方法包括：
在污染防止模式期间，向所述烟尘传感器施加脉冲加热电压；以及
在所述脉冲加热电压的关断时间段期间，将所述烟尘传感器处于接地或浮浮置中的至少一个，以减少吸附到所述烟尘传感器的烟尘。
58.一种减少烟尘传感器的烟尘污染的方法，所述方法包括：
在污染防止模式期间，施加要向所述烟尘传感器施加的加热电压，以将所述传感器上的灰尘至少部分焚化。
CN201480071536.0A 2013-11-13 2014-11-12 烟尘传感器系统 Pending CN105849525A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361903581P 2013-11-13 2013-11-13
US61/903,581 2013-11-13
US201462028275P 2014-07-23 2014-07-23
US62/028,275 2014-07-23
PCT/US2014/065327 WO2015073596A1 (en) 2013-11-13 2014-11-12 Soot sensor system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105849525A true CN105849525A (zh) 2016-08-10

Family

ID=53057978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480071536.0A Pending CN105849525A (zh) 2013-11-13 2014-11-12 烟尘传感器系统

Country Status (7)

Country Link
US (4) US9696249B2 (zh)
EP (1) EP3069119B1 (zh)
JP (1) JP6608819B2 (zh)
KR (2) KR102450353B1 (zh)
CN (1) CN105849525A (zh)
CA (1) CA2930553A1 (zh)
WO (1) WO2015073596A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107179266A (zh) * 2017-07-03 2017-09-19 中国人民解放军军事交通学院 基于obd的柴油发动机颗粒物排放快速诊断装置与方法
CN109115663A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 曼·胡默尔有限公司 过滤器元件分析系统及相关方法
CN110402381A (zh) * 2016-12-22 2019-11-01 贺利氏先进传感器技术有限公司 传感器(尤其是烟尘传感器)以及用于生产传感器(尤其是烟尘传感器)的方法
CN110651175A (zh) * 2017-05-19 2020-01-03 罗伯特·博世有限公司 阻抗式颗粒传感器

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2715371B1 (en) * 2011-05-26 2019-03-27 Stoneridge, Inc. Soot sensor system
KR102450353B1 (ko) 2013-11-13 2022-10-04 스탠다드 모토 프로덕츠, 인크. 수트 센서 시스템
US9671380B2 (en) * 2014-10-02 2017-06-06 Delphi Technologies, Inc. Method for diagnosing particulate matter sensor deterioration
DE102014220791A1 (de) * 2014-10-14 2016-04-14 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Bestimmung einer Konzentration von Partikeln in einem Gasstrom
US9804074B2 (en) * 2015-05-01 2017-10-31 Ford Global Technologies, Llc Method and system for resistive-type particulate matter sensors
KR101755469B1 (ko) * 2015-12-08 2017-07-07 현대자동차 주식회사 미세 물질 측정 센서
US10488315B2 (en) * 2016-02-12 2019-11-26 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for prediction of sensor response time
KR101776734B1 (ko) * 2016-04-18 2017-09-08 현대자동차 주식회사 입자상 물질 센서 유닛
US10309944B2 (en) 2016-09-06 2019-06-04 Ford Global Technologies, Llc Electrostatic PM sensor electrode diagnostics
DE102016223069A1 (de) * 2016-11-23 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Sensorelements zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
KR20180065318A (ko) * 2016-12-07 2018-06-18 현대자동차주식회사 칩형 입자상 물질 센서
RU2645173C1 (ru) * 2016-12-26 2018-02-16 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Способ определения содержания частиц сажи в выхлопной струе авиационного газотурбинного двигателя в полёте
KR102317407B1 (ko) * 2017-01-12 2021-10-25 현대자동차주식회사 입자상 물질 감지 장치 및 방법
JP6671318B2 (ja) * 2017-06-15 2020-03-25 株式会社Ｓｏｋｅｎ パティキュレートフィルタの故障検出装置及び故障検出方法
DE102017210625A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Robert Bosch Gmbh Resistiver Partikelsensor
JP6710840B2 (ja) * 2018-11-21 2020-06-17 株式会社マツシマメジャテック 盤内粉塵監視装置及び方法、盤内粉塵監視システム
EP3715826B1 (en) * 2019-03-26 2024-03-06 Infineon Technologies AG Sensor device, particle sensor device and method for detecting a particulate matter density
CN110044781B (zh) * 2019-05-06 2020-04-28 西安交通大学 高温烟气中超细模态颗粒物粒径分布在线检测系统及方法
CN110595969B (zh) * 2019-09-23 2022-07-19 宁波奥克斯电气股份有限公司 Pm2.5传感器的控制方法、装置、电器及存储介质
US11359996B2 (en) 2019-11-14 2022-06-14 Caterpillar Inc. Soot measurement system
US11480542B2 (en) 2019-11-26 2022-10-25 Delphi Technologies Ip Limited Particulate matter sensor and electrode pattern thereof
EP3992607A1 (en) * 2020-10-28 2022-05-04 Heraeus Nexensos GmbH Sensor for detecting conductive particles

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083121A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Denso Corp 粒子状物質検出センサ
US20120324981A1 (en) * 2011-05-26 2012-12-27 Stoneridge, Inc. Soot Sensor System
US20130000678A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Delphi Technologies, Inc. Method and system for contamination removal from a particulate matter sensor
US20130000280A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Caterpillar, Inc. Gas monitoring method implementing soot concentration detection
US20130256296A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Delphi Technologies, Inc. Temperature measurement method for a heated sensor

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6833535B2 (en) * 2003-02-28 2004-12-21 Delphi Technologies, Inc. Method and control structure for a sensor heater
DE102004028997A1 (de) * 2004-06-16 2006-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Beeinflussung der Russanlagerung auf Sensoren
DE102008042268A1 (de) * 2008-09-22 2010-04-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer beheizbaren Abgassonde
JP2011232065A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Denso Corp ガスセンサ
JP2012012960A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Nippon Soken Inc 粒子状物質検出センサ
DE102011013544B4 (de) * 2011-03-10 2014-12-11 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors
DE102012204899A1 (de) * 2012-03-27 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben eines beheizbaren Abgassensors
US9212971B2 (en) * 2012-08-17 2015-12-15 Robert Bosch Gmbh Oxygen sensor regeneration
KR102450353B1 (ko) * 2013-11-13 2022-10-04 스탠다드 모토 프로덕츠, 인크. 수트 센서 시스템
JP6596482B2 (ja) * 2016-12-15 2019-10-23 株式会社Ｓｏｋｅｎ 粒子状物質検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083121A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Denso Corp 粒子状物質検出センサ
US20120324981A1 (en) * 2011-05-26 2012-12-27 Stoneridge, Inc. Soot Sensor System
US20130000678A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Delphi Technologies, Inc. Method and system for contamination removal from a particulate matter sensor
US20130000280A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Caterpillar, Inc. Gas monitoring method implementing soot concentration detection
US20130256296A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Delphi Technologies, Inc. Temperature measurement method for a heated sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110402381A (zh) * 2016-12-22 2019-11-01 贺利氏先进传感器技术有限公司 传感器(尤其是烟尘传感器)以及用于生产传感器(尤其是烟尘传感器)的方法
US11243157B2 (en) 2016-12-22 2022-02-08 Heraeus Nexensos Gmbh Soot sensor and method for producing a soot sensor
CN110402381B (zh) * 2016-12-22 2022-04-08 贺利氏先进传感器技术有限公司 一种用于检测导电和/或可极化粒子的烟尘传感器以及生产用于检测粒子的烟尘传感器的方法
CN110651175A (zh) * 2017-05-19 2020-01-03 罗伯特·博世有限公司 阻抗式颗粒传感器
CN109115663A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 曼·胡默尔有限公司 过滤器元件分析系统及相关方法
CN109115663B (zh) * 2017-06-23 2023-06-13 曼·胡默尔有限公司 过滤器元件分析系统及相关方法
CN107179266A (zh) * 2017-07-03 2017-09-19 中国人民解放军军事交通学院 基于obd的柴油发动机颗粒物排放快速诊断装置与方法
CN107179266B (zh) * 2017-07-03 2023-10-13 中国人民解放军军事交通学院 一种基于obd的柴油发动机颗粒物排放快速诊断装置与方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017500546A (ja) 2017-01-05
US20200408659A1 (en) 2020-12-31
US10591398B2 (en) 2020-03-17
EP3069119A4 (en) 2017-06-21
US11467079B2 (en) 2022-10-11
JP6608819B2 (ja) 2019-11-20
KR102450353B1 (ko) 2022-10-04
US20230221234A1 (en) 2023-07-13
US20150168285A1 (en) 2015-06-18
US20180113062A1 (en) 2018-04-26
KR102295760B1 (ko) 2021-09-01
EP3069119B1 (en) 2021-09-29
CA2930553A1 (en) 2015-05-21
EP3069119A1 (en) 2016-09-21
KR20160086890A (ko) 2016-07-20
KR20210110887A (ko) 2021-09-09
WO2015073596A1 (en) 2015-05-21
US9696249B2 (en) 2017-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105849525A (zh) 烟尘传感器系统
JP6600704B2 (ja) 煤センサシステム
US8915645B2 (en) Method and device for monitoring a component arranged in an exhaust region of an internal combustion engine
CN105842295A (zh) 用于排气微粒物质感测的方法和系统
CN102918381B (zh) 用于检测废气流中的颗粒的方法和颗粒传感器
RU2692874C2 (ru) Способ (варианты) обнаружения твердых частиц в отработавших газах
Kondo et al. New particulate matter sensor for on board diagnosis
CN106762060B (zh) 用于排气微粒物质感测的方法与系统
KR102340459B1 (ko) 입자 센서의 작동 방법
Bartscherer et al. Improvement of the sensitivity of a conductometric soot sensor by adding a conductive cover layer
US20190145858A1 (en) Fine-particle number detector
KR20210100110A (ko) 측정 가스 내의 입자를 검출하기 위한 센서를 작동하는 방법
KR101610167B1 (ko) 입자상 물질 센서
US20170146441A1 (en) Sensor for detecting particles
KR20190071719A (ko) 측정 가스 챔버 내 측정 가스의 미립자 검출용 센서 요소
KR20200037590A (ko) 배기가스 pm 센서

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160810

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication