CN106762060A - 用于排气微粒物质感测的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于排气微粒物质感测的方法与系统。提供了用于通过定位于在排气系统中的柴油微粒过滤器下游的微粒物质(PM)传感器来感测微粒物质的方法和系统。在一个示例中，PM传感器可以包括在传感器的表面上的一对突出的相互交叉的电极，并且进一步包括也从该传感器的表面突出的多个导流装置。通过使这些导流装置横跨这些相互交叉的电极交错，可以横跨多个通路累积碳烟，并且由此碳烟可以横跨该传感器表面均匀地累积。
Description
技术领域
本书明书总体上涉及排气气流中的电阻型微粒物质(PM)传感器的设计与使用。
技术背景
柴油燃烧可以产生包括微粒物质(PM)的排放物。该微粒物质可以包括柴油碳烟以及气溶胶，如粉尘微粒、金属磨损微粒、硫酸盐、以及硅酸盐。PM在被释放进入大气时，能够采取单独微粒或聚链(chain aggregate)的形式，其中，大多数在看不见的100纳米的亚微米范围内。已经开发各种用于在排气被释放到大气中前识别并滤除排气的PM的技术。
作为示例，碳烟传感器(又被成为PM传感器)可以用于具有内燃发动机的车辆中。PM传感器可以被置于柴油微粒过滤器(DPF)的上流和/或下游，并且可以用于感测过滤器上的PM负荷并诊断DPF的运行。典型地，PM传感器可以基于放置在传感器的平面基板表面上的一对细小电极之间测量的导电性(或电阻率)变化与测量电极之间沉积的PM量的关联来感测微粒物质或碳烟负荷。具体地，所测量的导电性提供了对碳烟积累的测量。
然而，在这样的PM传感器中，在正在进入的排气中，仅有一小部分PM横跨在传感器表面上形成的电极被收集，由此导致传感器的低灵敏度。另外，由于在传感器的表面上的流量分布的偏置，即使是这一小部分积累在表面上的PM也不会是均匀的。传感器表面上的PM不均匀沉积可以进一步恶化传感器低灵敏度的问题。
发明内容
发明人已经认识到上述问题并且已经识别至少部分地解决这个问题的方法。在一个示例中，以上问题可以通过微粒物质传感器来解决，该微粒物质传感器包括：一对平面相互交叉(interdigitated)的电极，这些电极互相间隔一定距离并且从该PM传感器的表面突出；以及位于这对平面相互交叉的电极之间的多个突出导流装置。在此，导流装置可以包括被布置在这些相互交叉的电极的尖齿(tine)对之间的均匀间隔的块，这些块之间的间距小于这对平面相互交叉的电极的尖齿对之间的距离。以此方式，通过包括突出电极以及另外包括这些电极之间的导流装置，可以将单个碳烟桥分为多个碳烟桥，由此增加传感器表面上PM的表面覆盖面积并且产生碳烟桥在传感器表面上的均匀分布。
作为一个示例，当电极之间形成的碳烟桥遇到导流装置时，碳烟桥可以向外分支以避开块，并且产生碳烟桥的两个通路以继续形成和增长。以此方式，通过在每一个导流装置处分支碳烟桥，碳烟桥可能能够在传感器的更大的表面积上增长，并且可以进一步产生碳烟在传感器表面上的均匀分布。因此，通过将相互交叉的电极上的导流装置相交错，可以在多个通路上积累碳烟桥，并且由此，碳烟可以更均匀地积累在传感器表面上。总之，传感器的这些特点可以引起PM传感器的输出更加精确，由此提高估计微粒过滤器上的微粒负荷的准确度。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍对在详细说明中进一步描述的概念的选择。并不旨在识别所要求保护的主题的关键或重要特征，其范围由随附权利要求书唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决以上指出的或在此披露的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了发动机与被定位于排气流中的相关微粒物质(PM)传感器的示意图。
图2A至图2D示出了包括突出电极与定位在其中的导流装置的PM传感器的放大视图。
图3示出了在导流装置的每一个块处产生的多个碳烟桥通路。
图4示出了描绘用于在定位在PM传感器的表面上的多个导流装置处将正在进入的PM流分为多个PM流的方法的流程图。
图5示出了描绘用于执行PM传感器再生的方法的图表。
图6示出了描绘用于诊断定位在PM传感器上游的微粒过滤器泄漏的方法的流程图。
图7示出了PM传感器的碳烟负荷、碳烟桥的总长度与微粒过滤器上的碳烟负荷之间的示例关系。
具体实施方式
以下说明涉及用于感测发动机系统(如图1所示的发动机系统)的排气流中的微粒物质(PM)的系统与方法。被置于发动机系统的排气通道中的PM传感器可以包括一对突出的相互交叉的电极，并且进一步包括位于交替电极对之间的多个突出导流装置，如图2A至图2D中所示。如此，导流装置可以包括被布置在多对电极之间的均匀间隔的块。进入PM传感器的PM或碳烟可以积累在突出电极上(例如，且不在块上)，形成PM流或碳烟桥。然而，导流装置的每一个块可以阻挡碳烟桥的形成，并且进一步将碳烟桥分为数个通路，如图3所示。控制器可以被配置成执行控制程序(例如图4的程序)以在定位在传感器表面上的多个导流装置处将进入的PM流分为多个PM流。此外，控制器可以间歇地清洁PM传感器(如图5呈现的方法所示)来实现连续的PM检测并且基于PM传感器的输出来诊断定位于PM传感器上游的微粒过滤器(如图6所呈现的方法中所示)。图7示出了PM传感器的碳烟负荷、碳烟桥的总长度与微粒过滤器上的碳烟负荷之间的示例关系。以此方式，通过在每个块处划分碳烟桥，可以在传感器表面的更大表面积上形成碳烟桥，并且可以另外产生碳烟在传感器表面上的均匀分布。总之，传感器的这些特点可以引起PM传感器的输出更加精确，由此提高估计微粒过滤器上的微粒负荷的准确度。此外，通过实现对微粒过滤器更精确的诊断，可以改善排气排放物的符合性。如此，这降低了代替功能性微粒过滤器的高昂保修成本，并改进了排气排放物，并且延长了排气部件的寿命。
图1示出了车辆系统6的示意性描绘。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可以包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气口23和发动机排气口25。发动机进气口23包括通过进气通道42流体地联接至发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气口25包括最终引导至将排气引到大气的排气通道35的排气歧管48。节气门62可以被定位在如涡轮增压器(未示出)的增压装置的下游、且后压冷却器(未示出)的上游的进气通道42中。当后压冷却器被包括其中时，该后压冷却器可以被配置为降低由增压装置压缩的进气的温度。
发动机排气口25可以包括可以被安装在排气中紧密连接的位置上的一个或多个排放控制装置70。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀NOx过滤器、SCR催化剂等。发动机排气口25还可以包括暂时将PM从进入的气体中过滤掉、被定位于排放控制装置70的上游的柴油微粒过滤器(DPF)102。在一个示例中，如所描绘的，DPF 102是柴油微粒物质截留(retaining)系统。DPF 102可以具有例如由堇青石或碳化硅制成的、内部具有多个多个通道的整体式结构，其用于从柴油排气过滤掉微粒物质。已经被过滤掉PM的尾管排气沿着穿过DPF 102的通道可以在PM传感器106中被测量、并且在排放控制装置70中另外进行处理并且通过排气通道35被排出至大气。在所描绘的示例中，PM传感器106是电阻式传感器，该电阻式传感器基于在PM传感器的电极上测量的导电性的变化来估计DPF 102的过滤效率。图2A至2D示出了PM传感器106的示意图200，如以下更详细说明的。
车辆系统6可以另外包括控制系统14。所示控制系统14从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息，并且将控制信号发送到多个致动器81(本文中描述了其各种示例)。作为一个示例，传感器16可以包括被配置为测量通过排气通道35的排放气体的流率的排气流率传感器126、排气传感器(位于排气歧管48中)、温度传感器128、压力传感器129(位于排气控制装置70的下游)、以及PM传感器106。如附加压力、温度、空气/燃料比、排气流率与成分传感器的其他传感器可以联接至车辆系统6中的多个位置。作为另一个示例，致动器可以包括燃料喷射器66、节气门62、控制过滤器再生的DPF阀(未示出)、控制PM传感器开口的马达致动器(例如，PM传感器的入口中的气门或板的控制器开口)等。如又另一个示例，致动器可以包括与PM测量电路联接的开关。控制系统14可以包括控制器12。控制器12可以被配置有储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令。控制器12从图1、图2A至图2D和图3的各种传感器接收信号、处理这些信号、并且采用图1、图2A至图2D和图3的各种致动器以基于接收到的信号和储存在控制器的存储器上指令来调节发动机的运行。在此参照图4至图6描述了示例程序。
现在转到图2A至图2D，示出了微粒物质(PM)传感器202(如图1中的PM传感器106)的示例实施例的示意图。具体地，图2A示出了PM传感器的放大视图，该传感器包括从传感器表面突出的一对相互交叉的电极并且另外包括定位于其中的多个导流装置。图2B示出了PM传感器202的区域250的放大视图。图2C示出了PM传感器202的一部分的侧视图。图2D示出了PM传感器202的替代实施例的侧视图。PM传感器202可以被配置为测量排气中的PM质量和/或浓度、并且如此可以联接至柴油微粒过滤器(如图1示出的DPF 102)的上游或下游的排气通道(例如，如图1所示的排气通道35)。
PM传感器202可以是电阻型PM传感器，并且可以被布置在排气通道内使得排气从柴油微粒过滤器下游向PM传感器202流动，如箭头220所指示。PM传感器202可以包括形成互相间隔一定距离的“梳状”结构的一对平面连续相互交叉的电极201和203。如此，PM传感器202还可以括覆盖电极的保护管(未示出)并且另外包括多个导管(未示出)，在这些导管内如箭头220所指示向电极引导排气。电极201和203可以通常由如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等金属以及氧化物、胶合剂、合金以及包括以上金属中的至少一者的组合制造而成。电极201和203形成在通常由高度电绝缘材料制成的PM传感器202的基板208上。可能的电绝缘材料可以包括如氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化钽、二氧化硅以及包括以上至少一者的组合的氧化物、或能够阻止电连通并且为这对相互交叉的电极提供物理保护的任何相似材料。相互交叉的电极可以另外包括延伸一定长度进入传感基板208(沿X轴)的多个“尖齿”212和214。两个电极的梳状“尖齿”之间的间距可以通常在10微米至100微米的范围内，其中，每一个单独的“尖齿”的线宽是约相同的值，尽管后者不是必要的。在此，相互交叉的电极的尖齿对可以被定位成与排气流正交(箭头220)。
这样，PM传感器基板可以包括加热元件(未示出)，并且通过经由加热元件来加热传感器基板以燃烧从PM传感器202的表面积累的碳烟微粒，可以再生PM传感器。通过间歇地再生PM传感器202的表面，其可以返回到更适合用于收集排气碳烟的状态。此外，与排气碳烟水平相关的准确信息可以从传感器再生推断出来并且被转达给控制器。
包括相互交叉的电极的PM传感器202可以安装在排气尾管上，使得包括相互交叉的电极的传感器的感测部分延伸进入尾管内以检测正在进入的排气中的碳烟或PM。电极201可以通过连接导线232连接至电路236的电压源216的正极端子。电极201可以通过连接导线234连接至测量装置218，并且另外连接至电路236的电压源216的负极端子。因此，每对尖齿交替地连接至电压源216的正极端子与负极端子。连接导线232和234、电压源216以及测量装置218是电路236的一部分、并且被容纳在排气通道外(作为一个示例，＜1米远)。另外，电路236的电压源216与测量装置218可以由如图1中的控制器12的控制器来控制，使得例如，收集在PM控制器处的微粒物质可以用于诊断DPF的泄漏。如此，测量装置218可以是任何能够读取电极两端的电阻变化的装置，例如电压表。随着PM或碳烟微粒沉积在电极之间，电极对之间的电阻可以开始减小，这通过测量装置218测量的电压的降低来指示。控制器12可能能够根据测量装置218测量的电压确定电极之间的电阻，并且推断PM传感器202的平面电极上的相应PM或碳烟负荷。通过监测PM传感器202上的负荷，可以确定DPF下游的排气碳烟负荷，并且由此该排气碳烟负荷用于诊断与监测DPF的健康与功能。在一些示例中，控制器12可以调节电压源以向PM传感器的电极提供一定电压。当开关布置在电路中时，控制器12可以基于PM传感器的状况来确定开关的闭合与断开。例如，当PM传感器正在收集PM时，电路中的开关可以被调节使得电压施加于传感器的电极。然而，当PM传感器正在再生时，可以断开连接电极与电压源的开关。另外，控制器可以开启加热电路。
如此，电极203可以包括平面非相互交叉的电极部206，并且另外包括与电极部206毗连的数个尖齿212。同样地，电极201可以包括平面非相互交叉的电极部204，并且另外包括与电极部204毗连的数个尖齿214。在此，尖齿212与214沿着传感器的基板208在一定距离内是平面的且相互交叉的，形成了“梳状”结构。相互交叉的电极的“梳状”结构可以覆盖平面基板208暴露在排气的部分。之后，电极201可以被称为正电极、并且另外包括非相互交叉的电极部分204与相互交叉的部分或尖齿214二者。类似地，电极203可以被称为负电极，并且还包括非相互交叉的电极部分206与相互交叉的部分或尖齿212二者。传感器的正电极与负极平面相互交叉的电极可以彼此间隔一定距离并且可以从PM传感器的表面突出，这将会参照图2B来详细说明。
负电极的相互交叉的部分或尖齿212(示出九个尖齿作为尖齿的非限制性示例)延伸长度Ln进入传感器基板208，并且由箭头222所指示，并且另外通过间隙与尖齿214分离开。相似地，尖齿214(示出九个尖齿作为尖齿的非限制性示例)可以延伸长度Lp进入传感器基板208，并且由箭头224指示。另外，PM传感器202包括位于这对平面相互交叉的电极之间的多个突出导流装置205。在此，导流装置205包括被布置在相互交叉的电极201和203的多对尖齿212和214之间的均匀间隔的块210。另外，块210可以在相互交叉的电极的多对交替尖齿212和214之间是交错的。PM传感器202的区域250出于说明的目的在图2B中被放大。在此，这些块被布置在尖齿之间，使得这些块直接接触或触碰尖齿212和214中的每一个尖齿。另外，如此，这些块可以彼此分离一定间距，其之间没有其他部件。这些块可以包括绝缘的并非导电的材料。
现在转到图2B，示出了PM传感器202的区域250的放大视图255。在此，示出了基板208的包括尖齿212和214的部分(示出了具有交替正电压和负电压的四个尖齿)以及三个块210。箭头220指示流入区域250的排气。出于说明性目的，图2B中所示的四个尖齿形成的三对正极尖齿与负极尖齿被标记为对1、对2和对3。
不同于与在PM传感器中通常使用的使电极相互交叉的细小电极，PM传感器202的正电极201与负电极203都可以从传感器基板208突出至一定高度，如箭头238所指示。在一些示例实施例中，正电极突出的高度可以与负电极从传感器表面突出的高度相同。在其他示例中，正电极与负电极的突出高度可以不同。在此，示出了电极的尖齿212和214从基板208的顶面突出一定高度(箭头238所指示)。例如，尖齿的高度(箭头238所指示)可以远小于尖齿的长度(图2A所示的Lp和Ln)。另外，尖齿212和214可以分开箭头268所示的距离。如较早描述的，两个电极的梳状“尖齿”之间的间距通常可以在10微米至100微米之间的范围内。例如，尖齿的高度远小于尖齿之间的间距。
如较早描述的，PM传感器202可以包括位于平面相互交叉的电极对之间的多个突出的导流装置205(如图2A所示)。导流装置205包括被布置在相互交叉的电极201和203的、分离开箭头230所指示的距离的多对尖齿212和214之间的均匀间隔的块210。在此，这些块之间的间距(箭头230所指示)可以小于这些对尖齿之间的间隔(箭头268所指示)。另外，当这些块被布置在相互交叉的电极的尖齿之间时，这些块210可以触碰两个尖齿。因此，块的宽度可以等于电极的尖齿之间的间距。
每一个块210可以具有高度h(箭头228所指示)与长度1(箭头226所指示)。每一个块的高度h可以大于相互交叉的电极的这些对尖齿中的每一个尖齿的高度(箭头238所指示)。换言之，例如，这些块的高度可以大于电极从传感器表面的突出。在PM传感器202的区域250的放大视图255中，示出了三个块210被布置在多对尖齿之间。在此，尖齿对1之间的两个块210分开一段距离(参见箭头230)。另一个单独的块210被定位于尖齿212和214的对3之间。在此，尖齿对2之间没有定位块。因此，这些块在相互交叉的电极的多对交替尖齿之间是交错的。另外，定位于对3之间的块210被定位成使得例如其中与定位在对1之间的块的重叠小于阈值。在一个示例中，对3之间的块定位在横跨对3的区域中，其与定位在对1中的块之间的间距重叠。在这样的示例中，定位于对3中的块与定位于对1中的块之间没有重叠。因此，每一对交替尖齿包括块，其中，其被布置为与前对交替尖齿中的块的重叠小于阈值。在此，对1可以是对3前面的交替对。在其他示例中，对3可以是对1前面的交替对。因此，例如，当这些块沿着PM传感器表面是交错的，其中，沿着交替对定位的块的重叠小于阈值，碳烟有空间来围绕这些块增长和均匀分布。
块210被布置成使得例如这些块与其最近的临块等距间隔开。如此，块之间的间距(箭头230所指示)可以小于相互交叉的电极的尖齿对之间的距离(箭头268所指示)。在此，块210的宽度可以等于相互交叉的电极的尖齿之间的距离。
排气中的碳烟或PM通常是带电的。由于带电PM与相互交叉的电极之间的静电吸引，PM沉积在电极上并且形成横跨相互交叉的电极的碳烟桥。图2B中示出了这样的碳烟桥252和260的两个示例。在此，尖齿214连接至正极端子并且因此保持处于正电位，而尖齿212连接至负极端子并且因此保持处于负电位。相互交叉的电极之间、尤其在尖齿212和214之间产生的电场允许碳烟或PM沉积在电极上。然而，由于块没有连接至任何电压源，所以碳烟不能在块上增长。例如，碳烟桥可能趋向于避开定位在尖齿对之间的块，并且向带电电极导航(navigate)。碳烟桥252开始在尖齿对3上增长，并且当其到达对1时，碳烟桥252分叉以避开在块上增长。例如，当避开块时，碳烟桥252形成两个通路并且继续在对1上增长。相似地，碳烟桥260开始在尖齿对3上增长，并且当其到达对1时，碳烟桥260分叉以避开在块上增长。例如，当避开块时，碳烟桥260形成两个通路并且继续在对1上增长。
转到图2C，示出了图2A中的PM传感器202的一部分的侧视图275。在此，等间距的块276(如图2A和图2B中的块210)可以横跨从基板282(如图2A和图2B的基板208)突出的多个对交替正电极280(如图1中的正电极201)与负电极278(如图1中的负电极203)被放置。在视图275中，排气流方向由箭头284指示。如较早描述的，由于静电吸引，碳烟桥积累在电极上。例如，碳烟桥286包括形成在正电极280上的碳烟桥通路286A。当碳烟桥通路286A遇到块276时，碳烟桥可以避开块276并且继续围绕块276增长，由此产生碳烟桥通路286B。如此，没有电压施加于块上，块是中性的。因此，碳烟桥可能感觉不到将其吸引或从块处排斥的任何静电力。然而，碳烟桥可以经历来自定位在块之外的负电极276的静电拉力。因此，碳烟桥继续沿着在块276后面的碳烟桥通路286B形成，并且到达负电极278。例如，由于块的高度可以远大于块的长度，所以碳烟桥可能不能爬上块以到达负电极278。因此，碳烟桥分叉并且围绕块朝向负电极增长。
例如，一旦碳烟桥围绕块朝向负电极278形成通路，可以开始感觉到另外沿着基板282被定位成距离负电极一段距离的随后的正电极280的静电拉力。碳烟桥可以继续沿着通路286C朝向下一个正电极280增长。碳烟桥可能遇到另一个块276。然而，在块276处，碳烟桥通路可以再次分叉，并且碳烟桥可以继续在块前面增长，例如，沿着碳烟桥通路286D增长直到碳烟桥到达负电极278。一旦到达负电极278，碳烟桥继续朝向沿着碳烟桥通路286E定位成距离负电极278一段距离的下一个正电极280增长。
图2D示出了正电极和负电极的交替布置。转到图2D，示出了图2A中的PM传感器202的一部分的侧视图295。在此，等间距的块276(如图2A和图2B中的块210)可以横跨从基板282(如图2A和图2B的基板208)突出的所有对正电极280(如图1中的正电极201)与负电极278(如图1中的负电极203)被放置。在此，除了正电极和负电极仅通过将块放置在其之间而被分开之外，该传感器类似于图2C中的传感器。类似于图2C，排气流方向由箭头284指示。如较早描述的，由于静电吸引，碳烟桥积累在电极上。例如，碳烟桥286包括形成在负电极278上的碳烟桥通路286A。当碳烟桥通路286A遇到块276时，碳烟桥可以避开块276并且继续围绕块276增长，由此产生碳烟桥通路286B。如此，没有电压施加于块上，块是中性的。因此，碳烟桥可能感觉不到将其吸引或从块处排斥的任何静电力。但是，碳烟桥可以经历从超出块放置的正电极280的静电拉力。因此，碳烟桥继续沿着在块276后面的碳烟桥通路286B形成、并且到达正电极280。例如，由于块的高度可以远大于块的长度，所以碳烟桥可能不能爬上块以到达正电极280。因此，碳烟桥分叉并且围绕块朝向正电极增长。
一旦到达正电极280，碳烟桥继续沿着碳烟桥通路286C在正电极280上增长。但是，在块276处，碳烟桥通路可以再次分叉，并且碳烟桥可以继续在块前增长，沿着碳烟桥通路286D增长直到碳烟桥到达负电极278。一旦到达负电极278，碳烟桥继续沿着碳烟桥通路286E在负电极278上增长。
另外，PM传感器可以另外包括控制器(诸如图1的控制器12)，如在图3和图4中详细说明的，该控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，这些计算机可读指令用于将排气流中的PM单流在位于相互交叉的电极的多对尖齿之间的块中的每个处分成多个PM流，从而在尖齿对上沉积PM的多个PM流，并且当尖齿对之间的PM负荷达到阈值PM负荷时使PM传感器再生。
因此，示例微粒物质(PM)传感器可以包括：一对平面相互交叉的电极，这对电极彼此间距一段距离并且从该PM传感器的表面突出；以及位于这对平面相互交叉的电极之间的多个突出导流装置。另外或可替代地，PM传感器的导流装置可以包括被布置在这些相互交叉的电极的多对尖齿之间的均匀间隔的块，这些块之间的间距小于这对平面相互交叉的电极的这些对尖齿之间的距离。另外或可替代地，这些块可以另外在相互交叉的电极的多对交替的尖齿之间是交错的。另外或可替代地，每一对交替尖齿可以包括块，其被布置为与前面的交替尖齿对中的块的重叠小于阈值。另外或可替代地，尖齿对之间的块之间的间距小于相互交叉的电极的尖齿对之间的间隔。另外或可替代地，其中，这些块的高度大于相互交叉的电极的每一个尖齿对的高度。另外或可替代地，相互交叉的电极的尖齿对被定位成与排气流正交，并且其中，每一个尖齿对交替地连接至电压源的正极端子和负极端子。另外或可替代地，其中，该排气流中的碳烟在相互交叉的电极的尖齿对之间沉积，避开了定位于尖齿对之间的块。另外或可替代地，PM传感器可以另外包括控制器，该控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，这些计算机可读指令用于将排气流中的PM单流在位于相互交叉的电极的多对尖齿之间的块中的每个处分成多个PM流，从而在尖齿对上沉积PM的多个PM流，并且当尖齿对之间的PM负荷达到阈值PM负荷时使PM传感器再生。
例如，碳烟桥横跨PM传感器表面的增长与碳烟桥通路的分裂可以类同于球落入具有在板上交错的销钉的伽尔顿板(Galton board)。现在转到图3，示出了具有在PM传感器的相互交叉的电极之间交错的块的PM传感器的示意性俯视图300。在此，相互交叉的电极的交替尖齿对之间的块的布置可以相似于伽尔顿板中销钉的布置。
PM传感器302可以是参考图2A至图2D来描述的PM传感器202的示例。如此，PM传感器302的细节可以类似于先前讨论的PM传感器202。简言之，PM传感器302可以包括被形成在传感器表面上的间隙分离开的一对连续的相互交叉的平面电极304和306。正电极306通过连接导线326连接至电压源322的正极端子，并且负电极304通过连接导线328连接至测量装置324以及电压源322的负极端子。诸如图1中控制器12的控制器可以控制包括电压源322与测量装置324的电路320。
PM传感器302可以包括入口310和出口312，该出口与入口与排气的流向(箭头318所指示)正交对齐。入口310可以将排气从微粒过滤器的下游引导进入PM传感器，具体是朝向包括相互交叉的电极与多个导流装置的PM传感器302的感测部分。出口312可以将排气从PM传感器302引导出并且引导其进入尾管。
PM传感器302还可以包括沿着传感器表面以交错布置的方式定位的多个均匀间隔的突起。在一个示例中，这些突起可以是块308。块308可以横跨PM传感器302被布置，具体是横跨相互交叉的电极的尖齿并且在相互交叉的电极的交替对之间。在此，每一个块的高度可以大于每一个相互交叉的电极的高度。此外，每一个块的长度可以小于每一个连续相互交叉的电极的长度，具体是电极的尖齿的长度。类似于伽尔顿板中的销钉，块308可以用交错的顺序并且沿着相互交叉的电极的交替尖齿对来布置。在此，314和315指示相互交叉的电极304和306的交替尖齿对。类似地，315和316是交替对，316与317、以及317与319也是交替对。块308横跨相互交叉的电极的尖齿交替对交错。在此，横跨对314和对315放置的块308可以用这样的方式被定位使得横跨对314的块与横跨对315定位的块308之间形成的间隙对齐。类似地，横跨对315和对316放置的块308可以用这样的方式被定位使得横跨对315的块与横跨对316定位的块308之间形成的间隙对齐。用同样的方式，横跨对316和对317放置的块308可以用这样的方式被定位使得横跨对317的块与横跨对318定位的块308之间形成的间隙对齐。同样地，横跨对317和对319放置的块308可以用这样的方式被定位使得横跨对317的块与横跨对319定位的块308之间形成的间隙对齐。例如，块横跨电极的交替尖齿对的这种布置可以相似于销钉横跨伽尔顿板的布置。PM传感器302可以此外或可交替地包括被布置为更靠近入口310的一组块以及被布置为更靠近传感器出口312的另一组块。
进入PM传感器302的排气可以携带带电的碳烟或PM。这些带电的碳烟或PM经历朝向PM传感器的带电电极的静电吸引，并且如先前所说明的形成碳烟桥。在此，将排气流中的PM单流在位于相互交叉的电极的尖齿对之间的块中的每个处可以被分成多个PM流；另外，PM流可以沉积在相互交叉的电极的尖齿对上。另外，例如，气流中的碳烟或PM可以积累在连续的相互交叉的电极对上而非积累在块上。
俯视图300示出了示例流330。流330可以源自PM传感器302的入口310、并且被吸引至被定位成靠近入口的负电极，形成流332。在此，流332可以在块之间的空间内形成。例如，当流332到达横跨对314的块时，流332可以分为两个流336和334以避免在块上增长，并且到达对314的负电极。因此，单流332可以被分成两个流336和334，由此增大了吸附碳烟的表面积。类似地，当遇到横跨对315的块308时，流336可以分成流338和340。同样地，当流338到达横跨对316的块时，流338可以分为两个流342和346以避免在块上增长，并且到达对314的负电极。用类似的方式，例如，当流342到达横跨对317的块时，流342可以分为两个流348和350以避免在块上增长，并且到达对314的负电极。最后，这些流可以在出口312处离开PM传感器302，如箭头358所指示。如此，这些流可以沿着定位于PM传感器的出口处的相邻块之间的空间离开PM传感器。
在此，每一个流的通路可以是“随机走动”的，并且随着流被分为多个通路，碳烟吸附在相互交叉的电极的表面积增加。另外，与伽尔顿板相类似，当PM流被分成横跨交错的块的多个流时，形成的碳烟桥可以引起碳烟在PM传感器电极上的均匀分布。以此方式，通过沿着电极表面定位块，可以在电极表面上均匀地形成碳烟桥。另外，在更短的时间范围可以在正电极与负电极之间发生碳烟负荷与碳烟桥建立活动。如图1的控制器12的控制器可以能够基于在多个通路上积累的碳烟总量来确定PM传感器上的碳烟负荷，如参照图4解释的。当PM传感器的碳烟负荷到达阈值时，可以使传感器再生，如图5所示。以此方式，PM传感器可以更准确地检测离开微粒过滤器的PM，并且因此以更可靠的方式诊断DPF的泄漏。
因此，示例微粒物质(PM)传感器可以包括在传感器表面上形成的一对连续相互交叉的电极，这些电极包括沿着传感器表面以交错的布置方式定位的均匀间隔的多个突出的突起，该突出的块定位于相互交叉的交替电极对之间。另外或可替代地，这些突起可以是块，并且每一个块的高度可以大于相互交叉的电极中的每一个电极的高度。另外或可替代地，每一个块的长度小于相互交叉的电极中的每个电极的长度。另外或可替代地，PM传感器可以包括控制器，该控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，这些计算机可读指令用于在连续相互交叉的电极对上积累碳烟并且避免在块上积累碳烟、基于在相互交叉的电极对上积累的碳烟的总量确定PM传感器上的碳烟负荷、并且当碳烟负荷大于阈值时使PM传感器再生。
现在转至图4，展示了用于在PM传感器的表面上定位的多个导流装置处将正在进入的PM流分为多个PM流的方法400。具体地，该方法基于横跨多个PM流的碳烟桥的总长度来确定传感器上的碳烟负荷。可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合接收自发动机系统的传感器(如上文参照图1、图2A至图2D和图3描述的传感器)的信号来执行用于实行方法400和本文所包括的方法的剩余部分的指令。根据以下描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机的运行。
在402，方法400包括确定发动机工况。所确定的发动机工况可以包括例如发动机转速、发动机温度、各种排气的空气燃料比、各种排气温度、PM传感器上的PM负荷、DPF上的PM负荷、排气LNT上的负荷、环境温度、自PM传感器与DPF的上一次再生以来的持续时间(或距离)等。
接下来，在404，方法400可以将正在进入的PM流分成多个PM流。另外，将正在进入的PM流分成多个PM流可以包括在406在被定位于PM传感器的表面上的多个导流装置处分这些PM流，其中，多个导流装置被定位于PM传感器的正电极与负电极之间。在此，这些导流装置可以包括从传感器的表面突出的并且另外横跨传感器的正电极与负电极的交替对的交错的均匀间隔的块。将PM流分成多个PM流可以另外包括在408在均匀间隔的块处分这些PM流。如此，块横跨相互交叉的交替电极对是交错的，并且另外被定位成使得在块与前面的电极交替对中的块的重叠小于阈值。通过将块以交错布置的方式放置，无论什么时候遇到块，PM流可以在路径中分叉并且另外分成多个流以避开块来找到带电的电极。
接下来，在410，PM流中带电的碳烟或PM可以沉积在电极上，形成碳烟桥。在此，横跨电极沉积碳烟桥可以另外包括围绕导流装置或横跨电极定位的块来引导碳烟桥，并且另外在412围绕导流装置产生多个碳烟桥通路。另外，在414，沉积碳烟桥可以包括在PM传感器的正电极和负电极上而并非在导流装置上沉积碳烟桥。注意到，例如，对比402和416-426，404-414中的动作描述了发生在各种位置的动作、并且是未被编程进入控制器中的代码。
接下来，在416，该方法包括确定沿着多个碳烟桥通路中的每个确定每一个碳烟桥的长度Li。如先前说明的，碳烟桥可以在多个通路上形成。在此，例如，通过沿着相互交叉的电极定位块来产生多个通路。随着碳烟桥在电极上增长，可以增加碳烟桥的长度。控制器可以确定在传感器的表面上形成的每一个碳烟桥的长度。例如，控制器可以基于在测量装置上测量的电流来确定碳烟桥的长度。
方法400前进至418，其中通过对形成在传感器表面上的所有碳烟桥的Li进行求和来确定碳烟桥的总长度。接下来，在420，PM传感器上的总的碳烟负荷可以基于在418确定的碳烟桥的总长度来确定。例如，控制器可以能够基于查找表中存储的值来确定总的碳烟负荷。在一些示例中，控制器可以能够基于碳烟桥的总长度来计算碳烟负荷。
方法400前进至422，其中可以确定总的碳烟负荷是否高于阈值负荷Thr。阈值Thr可以是与PM传感器再生阈值相对应的阈值负荷。在一些示例中，阈值Thr可以基于PM传感器上的PM负荷，高于该负荷，可能需要使PM传感器再生。如果总碳烟负荷低于阈值Thr，指示PM传感器还没有达到再生阈值，方法400前进至424，其中碳烟桥可以继续在电极上沉积，并且该方法返回到410。
然而，如果总的碳烟负荷大于阈值Thr，则方法前进至426，其中如参考图5所描述的，可以使PM传感器再生，并且该方法结束。以此方式，对DPF的诊断可以通过对在相互交叉的电极上产生的碳烟桥的长度进行测量并和求和来被可靠地、精确地执行。
因此，示例方法包括一种用于排气流中的微粒物质(PM)感测的方法，该方法包括：在被定位于传感器的正电极与负电极之间的传感器表面上的多个导流装置处，将排气流中的进入的PM流分成多个PM流，并且使这些PM流横跨正电极与负电极沉积，从而形成多个碳烟桥。此外或可替代地，碳烟桥的形成可以包括使碳烟桥仅横跨正电极与负电极沉积、而并非沉积在导流装置上。此外或可替代地，这些导流装置可以包括从传感器的传感器表面突出并且横跨传感器的正电极与负电极交错的均匀间隔的块。此外或可替代地，这些块的高度大于传感器的每一个正电极与负电极的高度。此外或可替代地，该划分另外可以包括围绕这些导流装置引导这些碳烟桥并且围绕这些导流装置产生多个碳烟桥通路。此外或可替代地，该方法可以另外包括确定沿着这些多个碳烟桥通路中的每一个通路的每个碳烟桥的长度并且对该长度求和以确定总长度。此外或可替代地，该方法可以另外包括基于总长度确定传感器的碳烟负荷，并且当传感器的碳烟负荷高于阈值负荷时使该传感器再生。
现在转至图5，示出了用于再生PM传感器(例如，如图1中示出的PM传感器106)的方法500。具体地，当PM传感器上的碳烟负荷高于阈值时，或者当根据温度被调节的PM传感器的电阻下降至阈值电阻时，可以认为是满足了PM传感器再生条件，并且PM传感器可能需要再生以实现另外的PM检测。在502，可以开始PM传感器的再生，并且在504，PM传感器可以通过加热传感器而再生。通过致动热联接至传感器电极表面的加热元件(如嵌入传感器中的加热元件)，可以加热PM传感器，直到传感器的碳烟负荷已经通过电极之间的碳微粒的氧化而充分减小。PM传感器的再生通常通过使用定时器来控制，并且在502，定时器可以被设定为阈值持续时间。可替代地，使用传感器尖的温度测量或者通过对加热器功率的控制、或者这些中的任一者或所有，可以控制传感器的再生。当定时器用于PM传感器的再生时，方法500包括在506检查阈值持续时间是否已经过去。如果阈值持续时间没有过去，方法500前进至508，其中可以继续进行PM传感器再生。如果阈值持续时间已经过去，方法500前进至510，其中碳烟传感器再生终止，并且在512可以关闭电路。另外，例如，可以冷却传感器电极至排气温度。方法500前进至514，其中测量PM传感器的电极之间的电阻。根据测量的电阻，可以确定碳烟桥的长度，并且进一步地，在516，可以计算PM传感器的PM或碳烟负荷(即，PM传感器的电极之间积累的PM或碳烟)，并且该方法前进至518。在518，所计算的PM传感器的碳烟负荷可以与阈值低_Thr相比较。例如，阈值低_Thr可以是低于再生阈值的低阈值，指示电极足以清除碳烟微粒。在一个示例中，该阈值可以是一种阈值，低于该阈值可以终止再生。如果碳烟负荷继续高于低_Thr，指示可能需要另外的再生，方法500前进至508，其中可以重复PM传感器再生。然而，如果PM传感器继续经历重复的再生，控制器可以设定错误代码以指示PM传感器可以被降级或者碳烟传感器中的加热元件可以被降级。如果碳烟负荷低于阈值低_Thr，指示电极表面是清洁的，方法500前进至520，其中可以将碳烟传感器的电阻和再生历史更新并且储存在存储器中。例如，可以更新PM传感器再生的频率和/或传感器再生之间的平均持续时间。在522，然后，控制器可以使用各种模型计算DPF的碳烟过滤的效率百分数。以此方式，PM传感器可以执行DPF的车载诊断。
图6示出了用于基于PM传感器的再生时间诊断DPF功能的示例程序600。在602，可以由控制器经过校准计算PM传感器的再生时间t(i)_regen，这是从PM传感器之前再生的结束到当前再生的开始测量的时间。在604，将t(i)_regen与PM传感器再生的之前校准时间t(i-1)_regen相比较。由此，可以推断出碳烟传感器可能需要重复循环多次再生以诊断DPF。如果t(i)_regen小于t(i-1)_regen的值的一半，则在608，指示DPF是泄漏的，并且发起DPF降级信号。对于上述过程是可替代地或此外，可以使用如排气温度、发动机转速/负荷等其他参数来诊断DPF。例如，可以通过诊断编码上的故障指示灯来发起降级信号。
小于之前再生的时间的一半的当前再生时间可以指示电路达到R_regen阈值的时间更短，并且因此再生的频率更高。PM传感器的较高再生频率可以指示正在流出的排气比通过正常功能DPF而实现的排气由更大量的微粒物质组成。因此，如果碳烟传感器的再生时间的变化到达PM传感器的当前再生时间小于之前的再生时间的一半的阈值t_regen，例如，通过显示给操作者，和/或通过设定储存在联接至处理器的非瞬态存储器中的、可以被发送至联接至处理器的诊断工具的标记指示DPF降级或泄漏。如果碳烟传感器的再生时间的变化未到达阈值t_regen，在606不指示DPF泄漏。以此方式，可以基于微粒在微粒物质传感器元件上的沉积速率检测定位在微粒物质传感器上游的微粒过滤器中的泄漏。
现在转至图7，图700示出了碳烟桥的总长度、PM传感器上的碳烟负荷与微粒过滤器上的碳烟负荷之间的示例关系。具体地，图700示出了PM传感器再生与DPF的碳烟负荷之间的关系的图形描绘，具体为PM传感器再生可以如何指示DPF降级。竖向标记t0、t1、t2、t3、t4、t5和t6标识PM传感器和微粒过滤器的系统和操作中的重要时间。
图7顶部的第一绘图示出了在PM传感器表面上形成的碳烟桥的总长度。如先前所述，当PM沉积在相互交叉的电极上时，碳烟桥可以在电极上形成。另外，由于横跨电极定位的多个导流装置，可以产生多个碳烟桥通路，其结果是，碳烟桥的长度可以继续增长(绘图710)。控制器可能能够基于碳烟桥的总长度来确定碳烟负荷(绘图702)。如此，碳烟桥的总长度与碳烟负荷在绘图底部处于最低值并且其大小沿竖直方向朝绘图顶部增加。水平方向表示时间，并且时间从该绘图的左侧向右侧增加。水平标记706表示用于在顶部绘图的PM传感器的再生的阈值电流。绘图704表示DPF上的碳烟负荷，并且水平标记708表示第二绘图中的DPF的阈值碳烟负荷。
在t0与t1之间，示出了PM传感器再生周期。在时间t0，如由低的总PM传感器电流所测量的，PM传感器处在相对清洁的条件下。联接至PM传感器的控制器通过对在多个通路上形成的碳烟桥的每个的长度进行求和来确定碳烟桥的总长度，并且另外基于碳烟桥的总长度确定PM传感器的碳烟负荷(702)。当控制器确定碳烟负荷将是小的时，可以向再生电路发送指令以结束供热，使得检测电路可以开始检测PM负荷积累。随着PM负荷在传感器上增加，开始形成碳烟桥并且碳烟桥的长度开始增加。因此，包括对在电极上产生的碳烟桥中的每一个碳烟桥的长度进行求和的碳烟桥的总长度同样可以开始增加(绘图710)。控制器可以基于碳烟桥的总长度(绘图710)来确定总碳烟负荷(绘图702)。在t0与t1之间，PM继续积累并且形成横跨多个通路的碳烟桥，并且总PM负荷(绘图702)由此增加，并且另外，DPF上的碳烟负荷同样增加(绘图704)。在一些示例中，例如，当PM传感器位于DPF的上游时，DPF上的碳烟负荷可以基于PM传感器负荷。例如，控制器可能能够计算碳烟桥的分布，并且另外通过计算电极两端的电流或电阻的变化来确定碳烟桥的长度。
在t1，PM传感器负荷(绘图702)达到PM传感器再生的阈值负荷(标记706)。再生的阈值负荷还可以基于碳烟桥的阈值长度(标记712)。在t1，PM传感器再生可以如先前所说明的那样开始。因此，例如，在t1与t2之间，PM传感器可以通过打开用于再生的电路来再生。在t2，PM传感器可以是足够凉的，并且可以开始积累PM。因此，在t2与t3之间(DPF再生周期)，PM传感器可以继续积累PM。在t2与t3之间的时间期间，DPF碳烟负荷继续增加(绘图704)。但是，在t3，DPF(绘图604)上的碳烟负荷达到DPF再生(标记708)的阈值碳烟负荷。在t3与t4之间，如先前所说明的，DPF可以被再生以烧掉沉积在DPF上的碳烟。另外，在t4，PM传感器再生频率可以与之前的PM传感器的再生频率相比较。基于与之前的周期相似的PM传感器再生频率剩余，可以确定DPF不是泄漏的。以此方式，基于PM传感器输出，可以对DPF进行泄漏监测与诊断。
在t5与t6之间，示出了另一个DPF周期。在此，在t5与t6之间，DPF上的碳烟负荷逐步增加(绘图704)。在此过程中，可以监测PM传感器上的碳烟桥的总长度和碳烟负荷。如较早描述的，绘图702与710示出了经历多个再生周期的PM传感器。但是，PM传感器的再生频率已经几乎加倍(绘图702)。如较早描述的，PM传感器的高再生频率可以指示正在流出的排气比通过正常功能的DPF而实现的排气由更大量的微粒物质构成，因此，在t6，可以指示DPF泄漏。
以此方式，能够确定对排气PM负荷进行更准确的测量，并且由此能够确定DPF碳烟负荷。如此，这提高了过滤器再生操作的效率，并且降低了对扩展算法的需要。此外，通过实现对排气DPF更精确的诊断，可以改善排气排放物的符合性。如此，这降低了代替功能性微粒过滤器的高昂保修成本，改进了排气排放物，并且延长了排气部件的寿命。以此方式，通过沿着传感器的表面交错多个块，碳烟可以横跨传感器的表面分布，并且可以确定PM传感器负荷的精确测量值。另外，通过使用在传感器的表面上突出的电极，可以增加碳烟负荷与碳烟桥的形成。横跨传感器表面、并且在相互交叉的电极之间交错的块的技术效果是可以生成用于碳烟桥形成的多个通路。通过对横跨多个通路的碳烟桥的长度求和并且确定传感器的碳烟负荷，PM传感器可以更准确地检测排气中的PM，并且因此更可靠地诊断DPF的泄漏。
上述系统和方法还提供了一种微粒物质传感器，该微粒物质传感器包括：一对平面相互交叉的电极，这些电极互相间隔一定距离并且从该PM传感器的表面突出：以及位于这对平面相互交叉的电极之间的多个突出导流装置。在该微粒物质传感器的第一示例中，该传感器可以此外或可替代地包括，其中这些导流装置可以包括被布置在这些相互交叉的电极的多对尖齿之间的均匀间隔的块，这些块之间的间距小于平面相互交叉的电极对的尖齿对之间的距离。该PM传感器的第二示例可选地包括第一示例并且另外包括，其中这些块另外在这些相互交叉的电极的交替尖齿对之间交错。该PM传感器的第三示例可选地包括第一与第二示例中的一个或多个示例并且另外包括，其中每个交替尖齿对包括块，其被布置为与前面的交替尖齿对中的块的重叠小于阈值。该PM传感器的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个示例，并且另外包括，其中这些尖齿对之间的块之间的间距小于相互交叉的电极的尖齿对之间的间距。该PM传感器的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个示例，并且另外包括，其中这些块的高度高于相互交叉的电极的每一个尖齿对的高度。该PM传感器的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个，并且另外包括，其中相互交叉的电极的尖齿对被定位成与排气流正交，并且其中每一对尖齿交替地连接至电压源的正极端子和负极端子。该PM传感器的第七示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个示例，并且另外包括，其中该排气流中的碳烟沉积在相互交叉的电极的尖齿对之间，避开了定位在这些尖齿对之间的块。该PM传感器的第八示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个示例，并且另外包括控制器，该控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，这些计算机可读指令用于将排气流中的PM单流在每一个位于相互交叉的电极的多对尖齿之间的块处分成多个PM流，从而在多对尖齿对上沉积PM的多个PM流，并且当多对尖齿之间的PM负荷达到阈值PM负荷时使PM传感器再生。
上述系统和方法还提供了一种微粒物质传感器，该微粒物质传感器包括在传感器表面上形成的一对连续相互交叉的电极，这些电极包括沿着传感器表面以交错的排列方式定位的多个均匀间隔的突出块，该突出的块定位于这些相互交叉的交替电极对之间。在该微粒物质传感器的第一示例中，该传感器可以此外或可替代地包括，其中每一个块的高度大于每一个相互交叉的电极的高度。该PM传感器的第二示例可选地包括第一示例并且另外包括，其中每一个块的长度小于每一个相互交叉的电极的长度。该PM传感器的第三示例可选地包括第一与第二示例中的一个或多个示例，并且另外包括：控制器，该控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，这些计算机可读指令用于在连续相互交叉的电极对上积累碳烟并且避免在块上积累碳烟、基于在相互交叉的电极对上积累的碳烟的总量确定PM传感器上的碳烟负荷、并且当碳烟负荷大于阈值时使PM传感器再生。
上述系统和方法还提供了一种用于排气流中的微粒物质感测的方法，该方法包括：在被定位于传感器的正电极与负电极之间的传感器表面上的多个导流装置处，将排气流中的进入的PM流分成多个PM流，并且使这些PM流横跨正电极与负电极沉积，从而形成多个碳烟桥。在该方法的第一示例中，该方法可以此外或可替代地包括，其中形成碳烟桥包括使碳烟桥仅横跨正电极与负电极沉积、而并非沉积在导流装置上。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且另外包括，其中这些导流装置包括从传感器的传感器表面突出并且横跨传感器的正电极与负电极的交替对交错的均匀间隔的块。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个示例，并且另外包括，其中这些块的高度大于传感器的正电极与负电极的每一个电极的高度。该方法的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个示例，并且另外包括，其中该划分另外包括围绕这些导流装置引导这些碳烟并且围绕这些导流装置产生多个碳烟桥通路。该方法的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个示例，并且另外包括确定沿着这些多个碳烟桥通路中的每一个通路的每个碳烟桥的长度并且对该长度求和以确定总长度。该方法的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个示例，并且另外包括基于总长度确定传感器的碳烟负荷，并且当传感器的碳烟负荷高于阈值负荷时使该传感器再生。
注意，本文所包括的示例性控制和估算程序能够结合各种发动机和/或车辆系统配置使用。在此披露的控制方法和程序的所选择的动作可以存储为非瞬态存储器中的可执行指令并且可以通过控制系统来执行，该控制系统包括控制器结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件。在此描述的具体程序可以表示任意数量的处理策略中的一个或多个处理策略，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。如此，所展示的各种动作、操作和/或功能可以按照所展示的顺序、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不必要求达到在此描述的示例实施例的特征和优点，但是提供为了方便展示和说明。根据使用的具体策略，一个或多个展示的动作、操作和/或功能可以重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读储存介质的非瞬态储存器中的代码，其中，通过在包括各种发动机硬件组件的系统中执行指令并结合电子控制器来执行所描述的动作。
应理解的是，在此披露的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为是限制意义的，因为许多变体是可能的。例如，能够将以上技术应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸发动机和其他发动机类型。本披露的主题包括本文所披露的各种系统和配置、以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求书具体地指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可以引用“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这种权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。披露的特征、功能、元件、和/或特性的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过本申请或相关申请的新的权利要求的显现来要求。这种权利要求书，与原权利要求书相比在范围上无论更宽、更窄、对等、还是不同，同样被认为是被包括在本披露的主题之中。
Claims (20)
1.一种微粒物质传感器，即PM传感器，包括：
一对平面相互交叉的电极，所述电极互相间隔一段距离，并且从所述PM传感器的表面突出；以及
位于所述一对平面相互交叉的电极之间的多个突出导流装置。
2.如权利要求1所述的PM传感器，其中，所述导流装置包括被布置在所述相互交叉的电极的尖齿对之间的均匀间隔的块。
3.如权利要求2所述的PM传感器，其中，所述块进一步在所述相互交叉的电极的交替尖齿对之间交错。
4.如权利要求3所述的PM传感器，其中，每个交替尖齿对包括块，其被布置为与前面的交替尖齿对中的块的重叠小于阈值。
5.如权利要求3所述的PM传感器，其中，所述尖齿对之间的所述块之间的间距小于所述相互交叉的电极的所述尖齿对之间的分离。
6.如权利要求5所述的PM传感器，其中，所述块的高度大于所述相互交叉的电极的所述尖齿对中的每个的高度。
7.如权利要求6所述的PM传感器，其中，所述相互交叉的电极的所述尖齿对被定位成与排气流正交，并且其中，每个尖齿对交替地连接至电压源的正极端子和负极端子。
8.如权利要求7所述的PM传感器，其中，所述排气流中的碳烟在所述相互交叉的电极的所述尖齿对之间沉积，避开了定位于所述尖齿对之间的所述块。
9.如权利要求8所述的PM传感器，进一步包括控制器，所述控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，其用于：
在位于所述相互交叉的电极的所述尖齿对之间的所述块中的每个处，将所述排气流中的单个PM流分成多个PM流；
在所述尖齿对上沉积所述多个PM流；并且
当所述尖齿对之间的PM负荷达到阈值PM负荷时，再生所述PM传感器。
10.一种微粒物质传感器，即PM传感器，包括：
在传感器表面上形成的一对连续相互交叉的电极，这些电极包括沿着所述传感器表面以交错的布置方式定位的多个均匀间隔的突出的突起，所述突起定位于所述相互交叉的电极的交替对之间。
11.根据权利要求10所述的PM传感器，其中，所述突起是块，并且其中，所述块中的每个的高度大于所述相互交叉的电极中的每个的高度。
12.根据权利要求11所述的PM传感器，其中，所述块中的每个的长度小于所述相互交叉的电极中的每个的长度。
13.如权利要求12所述的PM传感器，进一步包括控制器，所述控制器具有被储存在非瞬态存储器上的计算机可读指令，其用于：
横跨所述一对连续相互交叉的电极积累碳烟，并且避免在所述块上积累碳烟；
基于横跨所述一对相互交叉的电极积累的碳烟的总量，确定所述PM传感器上的碳烟负荷；并且
当所述碳烟负荷大于阈值时，再生所述PM传感器。
14.一种用于在排气流中的微粒物质感测，即PM感测的方法，包括：
在传感器表面上定位于传感器的正电极与负电极之间的多个导流装置处，将所述排气流中的正在进入的PM流分成多个PM流；并且
横跨所述正电极与所述负电极沉积所述PM流并且形成碳烟桥。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括仅通过横跨所述正电极与所述负电极、而并非在所述导流装置上沉积所述碳烟桥来形成所述碳烟桥。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述导流装置包括从所述传感器的所述传感器表面突出的并且横跨传所述感器的所述正电极与所述负电极的交替对交错的均匀间隔的块。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述块的高度高于所述传感器的所述正电极与所述负电极中的每个的高度。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述分成进一步包括围绕所述导流装置引导所述碳烟桥并且围绕所述导流装置产生多个碳烟桥通路。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括确定沿着所述多个碳烟桥通路中的每个的所述碳烟桥中的每个的长度，并且对所述长度求和以确定总长度。
20.如权利要求19所述的方法，进一步包括基于所述总长度确定所述传感器的碳烟负荷，并且当所述传感器的所述碳烟负荷高于阈值负荷时，再生所述传感器。
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