CN106870072B - 用于感测微粒物质的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于感测微粒物质的系统。提供了用于感测车辆的排气系统中的微粒物质的方法和系统。一种示例系统包含在管内部的微粒物质传感器，所述管被配置为接收排气通道中的一部分排气。

Description

用于感测微粒物质的系统

技术领域

本发明大体涉及用于感测排气系统中的微粒物质的方法和系统。

背景技术

发动机排放控制系统可以利用各种排气传感器。一种示例传感器可以是指示排气中的微粒物质质量和/或浓度的微粒物质传感器。在一个示例中，微粒物质传感器可以通过随着时间积聚微粒物质并且提供积聚的程度的指示作为排气微粒物质水平的测量来运转。

微粒物质传感器可以使放置在传感器的衬底表面上的一对电极之间的电导率(或电阻率)的测量的改变与沉积在电极之间的微粒物质的量相关联。由于跨过传感器的表面的流动分布的偏置，微粒物质传感器可能遇到碳烟在传感器上的不均匀沉积的问题。另外，微粒物质传感器可能易于受存在于排气中的水滴和/或较大微粒的冲击的污染。这种污染可以导致传感器输出中的误差。

解决微粒物质传感器沉积的其他尝试包括利用管屏蔽传感器。Nelson等人在US8,225,548中示出了一种示例方案。在其中，PM传感器包括流动转向器和被设置在PM传感器元件周围以滤出较大微粒防止冲击PM传感器元件的屏障。该屏障因此用于阻止排气流中的较大微粒冲击PM传感器元件，由此减少由于沉积在PM传感器元件上的大微粒导致的PM传感器灵敏性波动。

然而，发明人在此已经认识到诸如Nelson的系统的潜在问题。作为一个示例，由于平坦衬底表面从传感器装置的小部分接收排气，所以平坦衬底表面可能易遭受不均匀微粒物质(PM)沉积。此外，传感器管的开口面向相对于排气流的方向的上游方向。这允许大微粒容易地流入传感器管，不管传感器管的设计如何，大微粒都会不经意地积聚到传感器上。

发明内容

发明人在此已经认识到以上问题，并且已经识别了至少部分地解决一般问题以及Nelson的特别问题两者的方案。在一个示例中，上述问题可以通过一种系统来解决，所述系统包含：多个中空盘状件，其沿着竖直轴线在尺寸上增加；第一电极，其被安装在多个盘状件中的每个交替的盘状件的表面上；第二电极，其被安装在多个盘状件的每个其余盘状件的表面上；以及管，其具有相对于发动机排气流面向下游方向的入口。以此方式，当盘状件从与现有技术相比更大范围的管捕获微粒物质时，由于大微粒的动量，大微粒不会进入管。

作为一个示例，盘状件可以关于管中的排气流的方向在尺寸上增加。更大盘状件的外缘(边缘)可以延伸越过更小盘状件的外周边，其中所述边缘面向管中的排气流的方向。微粒物质(PM)可以沉积在边缘上，并且在超过阈值PM负荷之后桥接第一和第二电极。由于管开口的构造和与更小PM相比大微粒/水滴的更大动量，大微粒和/或水滴可以不流过管。总的来说，PM传感器的功能可以被改善，并且可以更可靠。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围被随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是发动机的示意图。

图2示出了微粒物质(PM)传感器组件的第一示例性实施例。

图3示出了PM传感器组件的第二示例性实施例。

图4示出了PM传感器组件的第三示例性实施例。

图2-4近似按比例示出，但是可以使用其他相对尺寸。

图5示出了用于确定微粒过滤器的状况的方法。

具体实施方式

以下描述涉及微粒物质(PM)传感器组件。PM传感器组件可以包括充当用于PM传感器的屏障的管，所述管可以防止大微粒和/或水滴流至PM传感器。PM传感器组件可以位于发动机的排气通道中的微粒过滤器的下游，如在图1中示出的。PM传感器组件可以经由多个堆叠的盘状件捕获碳烟，其中盘状件沿着传感器组件中的排气流的方向在直径上增加。更大盘状件的边缘可以延伸越过更小盘状件的边缘，从而在电极之间产生碳烟可以被捕获在其中的表面。随着碳烟积聚，PM传感器组件的电极可能被桥接，从而指示排气通道中的微粒过滤器中的一个或更多个被完全装载和/或退化。在图2、3和4中示出了PM传感器组件的示例。在图5中示出了用于确定排气通道中的微粒过滤器是否被完全装载和/或退化的方法。

图1-4示出了具有各种部件的相对定位的示例构造。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，那么此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻近或相邻的元件可以分别是彼此邻近或相邻的。作为一示例，彼此共面接触的部件放置可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，被设置为彼此分开、在其之间仅有空间而没有其他部件的元件可以被称为如此。

现在参照图1，它示出了具有多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在车辆的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及通过经由输入装置130来自车辆操作者132的输入而被控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30(也被称为汽缸30)可以包括燃烧室壁32，活塞36被设置在其中。活塞36可以被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴40的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦接至车辆的至少一个驱动轮(未示出)。此外，起动机马达(未示出)可以经由飞轮(未示出)耦接至曲轴40，以实现发动机10的启动运转。

燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以分别经由进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在图1中描绘的示例中，进气门52和排气门54可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动而被控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个或更多个凸轮，并且可以利用由控制器12运转以改变气门运转的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动来控制。例如，可替代地，汽缸30可以包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个燃料喷射器，用于将燃料提供至汽缸内。作为非限制性的示例，汽缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为耦接至汽缸30，以便经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进汽缸30中。以此方式，燃料喷射器66提供了到燃烧室30内的所谓的燃料直接喷射。还应认识到，汽缸30可以在燃烧循环期间从多次喷射接收燃料。在其他示例中，例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)而被输送至燃料喷射器66。

在图1中示出的示例中，发动机10被配置为通过压缩点火而燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其他实施例中，发动机10可以通过压缩点火和/或火花点火而燃烧不同的燃料，包括汽油、生物柴油或含醇的混合燃料(例如，汽油和乙醇、或汽油和甲醇)。因此，在本文中描述的实施例可以被用于任何合适的发动机中，包括但不限于柴油和汽油压缩点火式发动机、火花点火式发动机、直接喷射或进气道喷射式发动机等。

进气道42可以包括具有节流盘64的节气门62。在这个具体的示例中，控制器12可以通过提供给节气门62所包含的电动马达或致动器(这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC))的信号来改变节流盘64的位置。以此方式，节气门62可以被运转为改变向燃烧室30以及其他发动机汽缸提供的进气。节流盘64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。

另外，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将期望的一部分排气从排气通道48送至进气歧管44。被提供的EGR量可以由控制器12经由EGR阀142来改变。通过将排气引入到发动机10，用于燃烧的可用氧气量被减少，由此例如降低燃烧火焰温度并且减少NOx的形成。如所描绘的，EGR系统进一步包括EGR传感器144，所述EGR传感器144可以被布置在EGR通道140内，并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或更多个的指示。在一些状况下，EGR系统可以被用来调节燃烧室30内的空气与燃料混合物的温度，因此提供了一种在一些燃烧模式期间控制点火的正时方法。另外，在一些情况下，通过控制排气门正时，诸如通过控制可变气门正时机构，一部分燃烧气体可以被保留或被捕集在燃烧室中。

排气系统128包括在排放控制系统70和EGR通道140的上游被耦接至排气通道48的排气传感器126。排气传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。

排放控制系统70被示为沿着排气通道48被布置在排气传感器126的下游。排放控制系统70可以是选择性催化还原(SCR)系统、三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。例如，排放控制系统70可以包括SCR催化剂71和微粒过滤器(PF)72。在一些实施例中，PF 72可以位于SCR催化剂71的下游(如在图1中示出的)，而在其他实施例中，PF 72可以被设置在SCR催化剂71的上游(未在图1中示出)。排放控制系统70可以进一步包括排气传感器162。传感器162可以是用于提供排气成分的浓度的指示的任何合适的传感器，例如NOx、NH3、EGO、或微粒物质(PM)传感器。在一些实施例中，传感器162可以位于PF 72的下游(如在图1中示出的)，而在其他实施例中，传感器162可以位于PF 72的上游(未在图1中示出)。另外，应认识到，多于一个传感器162可以沿着排气通道48被提供。

如参照图2更详细地描述的，传感器162可以是包含PM传感器的PM传感器组件，并且可以测量PF 72下游的微粒物质的质量或浓度。例如，传感器162可以是碳烟传感器。传感器162可以被可操作地耦接至控制器12，并且可以与控制器12通信以指示离开PF 72并流过排气通道48的排气内的微粒物质的浓度。以此方式，传感器162可以检测从PF 72的泄漏。

另外，在一些实施例中，在发动机10的运转期间，排放控制系统70可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比内运转而被周期性地重置。

控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个具体示例中作为只读存储器芯片(ROM)106示出的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、不失效存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以与耦接至发动机10的传感器通信并且因此从其接收各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP；以及来自排气传感器126的排气成分浓度。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。

控制器12从图1的各种传感器(例如，排气传感器162)接收信号，并基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令采用图1的各种致动器来调整发动机运转。

如在上面描述的，图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、(一个或更多个)燃料喷射器、(一个或更多个)火花塞等。

图2示出了微粒物质(PM)传感器组件200的第一实施例的示意图。PM传感器组件200可以与图1的实施例中的传感器162类似地或一起使用，并且因此可以共享与已经针对排气传感器162描述的特征和/或构造共同的特征和/或构造。PM传感器组件200可以被配置为测量排气通道280的排气中的PM质量和/或浓度。PM传感器组件200包含保护管250，当如在下面描述的那样额外地转向(redirect)排气流时，保护管250可以屏蔽PM传感器组件200的PM传感器元件254。应认识到，PM传感器组件200以简化的形式通过示例的方式被示出，并且其他构造是可能的。

轴线系统290包括两个轴线，平行于水平轴线的x-轴线和平行于竖直轴线的y-轴线。排气通道280的中心轴线295平行于x-轴线。传感器中心轴线299平行于y-轴线(垂直于中心轴线295)。箭头298描绘了进来的排气流的大致方向。箭头指示PM传感器200中的排气的大致流动。

PM传感器元件254包括围绕PM传感器元件254彼此间隔开的第一电极220(由中虚线描绘)和第二电极222(由小虚线描绘)。中虚线大于小虚线。电极被相反充电，其中第一电极220被正充电，而第二电极222被负充电。替代地，第一电极220可以被负充电，而第二电极222可以被正充电。这些电极通常可以由诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等的金属、以及氧化物、水泥、合金、和包括前述金属中的至少一个的组合制造。电极被形成在通常由高度电绝缘材料制造的传感器衬底216上。可能的电绝缘材料可以包括诸如氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镧、二氧化硅的氧化物、和包含前述中的至少一个的组合、或能够阻止电连通并为该对互相交叉的电极提供物理保护的任何相似的材料。两个电极之间的间距可以沿着传感器衬底216的特征在从10微米到100微米的范围内，其中每个电极的线宽约为相同值。

第一电极220被连接至电路258的电压源228的正端子。第二电极222被连接至可以产生传感器输出的测量装置226，并且被连接至电压源228的负端子。传感器输出可以表示发动机排气流中的微粒物质。电路258、电压源228和测量装置226位于远离排气通道280一定距离(例如，小于1米)。另外，电路258的电压源228和测量装置226可以通过控制器(诸如图1的控制器12)来控制，使得在PM传感器处收集的微粒物质可以被用于诊断例如排气通道280的微粒过滤器(PF)(例如，排气通道48的微粒过滤器70)中的泄漏。因此，测量装置226可以是能够读取跨过电极的电阻变化的任何装置，诸如电压表。当PM被沉积到电极之间的传感器衬底216上时，电极可以桥接，如将会在下面描述的。一旦PM的沉积跨越电极之间的整个距离(电极被桥接)，电极之间的电阻就会开始减小，这通过由测量装置226测量的电压的减小来指示。控制器12可以能够根据由测量装置226测量的电压确定电极之间的电阻，并且推测PM传感器元件254上的对应的PM或碳烟负荷。PF的功能和/或状态可以通过监测PM传感器元件254上的PM负荷来确定。

PM传感器元件254还包括被集成到传感器衬底216内的加热元件218。在替代实施例中，PM传感器元件254可以不包括加热元件218。加热元件218沿着传感器中心轴线299穿过传感器衬底216的主体。加热元件218可以包含但不限于温度传感器和加热器。用于形成加热元件218的加热器和温度传感器的可能材料可以包括铂、金、钯等；以及合金、氧化物、和包含前述材料中的至少一个、具有铂/氧化铝、铂/钯、铂和钯的组合。加热元件218可以被用于使传感器衬底216再生。具体地，在当传感器衬底216的微粒物质负荷或碳烟负荷高于阈值负荷(通过电极中的一个或更多个的电阻的减小来指示)时的状况期间，加热元件218可以被运转以通过增加传感器衬底温度而从传感器衬底216烧掉积聚的碳烟颗粒。在PM传感器再生期间，控制器12可以为电压源230提供电压。此外，控制器可以闭合开关232(移动到C-位置)达阈值时间，以经由电压源230将电压施加于加热元件218，以便使加热元件218的温度升高。随后，当传感器电极充分清洁时，控制器可以断开开关232(移动到O-位置)以停止加热该加热元件218，如图所示。通过间歇地使PM传感器200再生，它可以被返回到更适于收集排气碳烟的状况(例如，未装载或仅部分装载的状况)。此外，关于排气碳烟水平的准确信息可以从传感器再生来推测，并且这种信息可以被控制器用于诊断微粒过滤器中的泄漏。这种信息可以被冲击传感器衬底216的较大微粒和水滴弄乱。

容纳PM传感器元件254的保护管250可以是中空的圆柱形管，该中空的圆柱形管具有上游管壁208(面向上游的壁)、下游管壁206(面向下游的壁)、和顶部表面212。当被设置在排气通道280中(诸如在图1中示出的排气通道48中的PF 72)，上游管壁208可以比下游管壁206更靠近PF。另外，流过排气通道280的排气可以首先接触上游管壁208。顶部表面212可以进一步包括几何开口，PM传感器元件254通过该几何开口并且其伴随的电连接可以被插入通过该几何开口进入保护管250。此外，排气可以不流过顶部表面212。保护管250可以经由传感器凸台202和204被安装到排气通道280的发动机排气管282上，使得保护管250与传感器中心轴线299对齐并且平行于传感器中心轴线299。保护管250和排气管282被气密性地密封到彼此，并且防止排气流至发动机或环境大气。保护管250在车辆的排气管282的最高点被安装在平坦表面上。在一个示例中，可以存在跨越保护管250的整个周边的单个圆形传感器凸台，将保护管250安装到排气管282上。如图所示，保护管250延伸通过排气管282的整个厚度并且延伸到排气通道280的一部分内。保护管250延伸到排气通道280内的深度可以取决于排气管282的直径。在一些示例中，保护管250可以延伸到排气管直径的大约三分之一到三分之二。其他深度可以被实现。

保护管250的底部可以以一角度(虚线210)被切割，形成将排气流引入PM传感器组件200的成角度的入口。成角度的底部部分(210)可以相对于x-轴线(中心轴线295)为30°或45°角。因此，上游管壁208的长度大于下游管壁206的长度。因此，成角度的底部开口210面向远离进来的排气流的下游方向。由于与更小微粒相比，较大微粒和水滴的更大的动量，较大微粒和水滴可以流经成角度的开口210，更小微粒可以进入成角度的开口(在本文中被称为入口)210。PM传感器组件200进一步包括被设置为远离入口210、在传感器衬底216上方、并且邻近顶部表面212的出口214。出口214可以是沿着保护管的后壁或前壁设置的单个孔或多个孔，所述单个孔或多个孔面向垂直于排气通道280中的排气流的方向。前壁和后壁不同于上游表面208和下游表面206。前壁、后壁、上游壁208和下游壁206是被耦接至顶部表面212的周边的连续的弧形壁。虽然出口214被示为椭圆形孔，但是出口214的其他形状和尺寸也可以被使用而不脱离本公开的范围。

传感器衬底216包含沿竖直方向(沿着正y-轴线)在尺寸(直径)上增加的多个同中心堆叠的中空盘状件260。盘状件260是圆形的，并且形成关于传感器中心轴线299(y-轴线)对称的塔状形状。盘状件260经由加热元件218被悬挂在保护管250的内部通道284中。保护管250的内表面与盘状件260的外表面间隔开一定距离，其中该距离沿竖直方向减小。因此，最接近入口210的盘状件具有最小直径，并且最接近出口214的盘状件具有最大直径。盘状件260的直径可以沿着竖直轴线以10％到50％的范围逐渐增加。例如，在第二盘状件正上方的第一盘状件可以具有比第二盘状件的直径大25％的直径，暴露出第一盘状件的外缘(边缘)262。邻近盘状件260的内部通道284的面积沿着竖直轴线减小。面向内部通道284中的进来的排气流的方向的外缘262是被暴露于内部通道284中的排气的并且可以与其接触的平坦表面。外缘262的暴露的外缘的面积可以基于盘状件260的相邻盘状件的差。以此方式，外缘262的面积可以沿竖直方向增加。在另一示例中，外缘262可以在面积上相等。在一个示例中，盘状件260可以包含大体上一致的厚度。在另一示例中，盘状件260可以在体积上大体一致，其中盘状件260的厚度沿竖直方向对应于直径的增加而减小。通过维持盘状件260的一致体积，加热元件218可以消耗更少功率以便加热传感器衬底216。虽然示出了八个盘状件260，但是其他数量的盘状件260也可以被使用。

第一电极220被安装在盘状件260中的每个交替的盘状件的外周向表面周围，并且第二电极222被安装在盘状件260的其余盘状件中的每一个的外周向表面上。外周向表面大体上平行于内部通道284中的排气流。外缘262位于第一电极220与第二电极222之间。盘状件260被设置为使得PM可以被捕获在外缘262上。沿着外缘262被捕获的PM可以桥接相邻盘状件的第一电极220和第二电极222，改变测量装置226电压(电阻)读数。

进来的排气流298指的是PM传感器装置200上游的排气，该排气可以进入保护管250的入口210或流动绕过保护管250。因此，排气流298是离开PF的排气。由于与更小微粒相比排气流298中的较大微粒和水滴297的更大的动量，较大微粒和水滴297可以不进入入口210，携带它们经过入口210，由此减少和/或防止一定量的较大微粒被沉积到传感器元件216上。排气中的更小PM可以流过入口210并且进入内部通道284，其中排气可以在PM传感器元件254与保护管250的内表面之间流动。内部通道284可以具有圆形横截面。内部通道284中的排气可以接触盘状件260的一个或更多个外缘262，更小PM可以被沉积在外缘262。排气在流过出口214并流入排气通道280之前穿过传感器衬底216的整个高度。流出出口214的排气可以在与排气通道280中的排气混合之前以垂直于进来的排气流298的角度流动。

外缘262上的积聚的PM可以同时与第一电极220和第二电极222接触，由此桥接(电耦合)电极。响应于该桥接，加热元件218可以被控制器12激活，以便使传感器元件216再生。在再生期间，PM被烧为灰烬，变得容易地可用于排气从传感器元件216吹扫灰烬。额外地或可替代地，排气通道280的PF可以基于传感器元件216的随后的再生之间的时间逝去而被确定为退化，如在下面关于图5描述的。内部通道284中的排气流过出口214并流入排气通道280。

因此，PM传感器装置包括PM传感器元件，其具有容纳在保护管中的用于捕获PM的传感器衬底。传感器衬底是具有沿着竖直轴线在尺寸上增加的多个盘状件的塔状形状。盘状件可以具有暴露于保护管中的排气的外表面，其中该表面面向垂直于管中的排气流或与管中的排气流相反的方向。周向表面面向垂直于排气流的方向，而外缘面向与排气流相反的方向。第一电极被集成到交替的盘状件的周向表面上，而第二电极被集成到其余盘状件的周向表面上。电极被外缘彼此间隔开，PM可以积聚在所述外缘中。PM可以导电并桥接第一和第二电极，由此改变电极的测量电阻并指示排气通道中在PM传感器上游的PF的状态。

图3示出了PM传感器组件(诸如图2的PM传感器组件200)的第二实施例300的示意图。因此，之前介绍的部件在随后的图中被类似地编号。第二实施例300可以作为图2的实施例中的PM传感器组件200运行并使用。电气部件和保护管大体上类似，并且为了简洁的原因而不再被介绍。PM传感器元件354、传感器衬底316和盘状件360可以在形状上不同，但是在功能上分别类似于在图2中示出的PM传感器元件254、传感器衬底216和盘状件260。差异将会在下面进行描述。

轴线系统390包含两个轴线，沿水平方向的x-轴线和沿竖直方向的y-轴线。排气通道380的中心轴线395大体上平行于x-轴线。传感器中心轴线399大体上平行于y-轴线(垂直于中心轴线395)。进来的排气流经由箭头298来描绘。虚线箭头指示保护管250中的排气流的方向。

PM传感器元件354包含具有邻近保护管250的内表面同中心堆叠的多个中空盘状件360的传感器衬底316。盘状件360关于传感器中心轴线399对称，并且与传感器中心轴线399隔开。盘状件360包含沿着x-轴线的环状(环形)横截面，其中盘状件360的内直径(开口)沿竖直轴线(y-轴线)向上减小。以此方式，当内部通道284的面积沿y-轴线向上减小时，盘状件360的尺寸增加。盘状件的尺寸可以以10-50％的范围增加。在一个示例中，第一盘状件可以比在第一盘状件正下方的第二盘状件大25％。第一电极220被安装在盘状件360中的每个交替的盘状件的内周向表面上，而第二电极222被安装在盘状件360的其余盘状件的内周向表面上。盘状件360的内缘362沿着内部通道284被暴露，并且将第一电极220与第二电极222分开。流过盘状件360之间的内部通道284(开口)的排气可以将PM沉积到内缘362上，并且一旦PM负荷超过阈值负荷就桥接第一电极220和第二电极222。如在上面描述的，PM传感器元件354可以被加热元件218加热以烧掉积聚的碳烟。加热元件218被物理地耦接在保护管250的内表面与传感器衬底316之间并且位于其之间。

因此，一种PM传感器包括保护管和位于其中的传感器元件。保护管包含倾斜于管的竖直轴线的入口，其中该入口相对于排气面向下游方向。管进一步包含出口，该出口位于传感器元件上方并且面向垂直于排气流的方向的方向。传感器元件包含多个堆叠的中空盘状件，所述多个堆叠的中空盘状件与竖直轴线同中心并且关于竖直轴线对称，沿竖直轴线向上在尺寸上增加。在一个示例中，盘状件是圆形的，并且与管的内表面间隔开，所述管具有围绕盘状件的内部通道。在另一示例中，盘状件是环状的，并且与管的内表面共面接触，并且内部通道行进通过盘状件的开口。盘状件的开口沿竖直轴线向上在直径上减小。第一电极被安装在多个盘状件中的交替的盘状件的外表面上，并且第二电极安装在多个盘状件中的其余盘状件的外表面上。第一和第二电极被盘状件的外缘彼此间隔开。由于入口将一部分排气从排气通道向上引导到内部通道内，因此微粒物质可以积聚到盘状件的外缘上。如果积聚的微粒物质超过阈值负荷，那么电极可以变得桥接。PM传感器的加热元件可以响应于桥接而使传感器元件再生。排气通道的微粒过滤器也可以响应于桥接而被再生，如将会在下面进行描述的。

图4示出了PM传感器组件400的示例实施例的示意图。PM传感器组件400可以被用作图1的PM传感器162。PM传感器组件400包含与图2的PM传感器组件200的电气部件大体上完全相同的电气部件。因此，类似的部件被类似地编号，并且为了简洁的原因而不再被介绍。PM传感器组件400分别与图2和3的PM传感器组件200和300类似地运行，但是包含如将会在本文中描述的不同的结构模体(motif)。

轴线系统490被示为包含两个轴线，沿水平方向的x-轴线和沿竖直方向的y-轴线。排气通道480的中心轴线495平行于x-轴线。传感器中心轴线499平行于y-轴线(垂直于中心轴线495)。箭头498指示在排气通道480中从微粒过滤器(例如，图1的PF 72)流至PM传感器组件400的进来的排气流。虚线箭头描绘了通过PM传感器组件400的排气流的方向。圆形497指示大微粒和水滴。

PM传感器组件400可以包括被固定到排气管482的柱形外管450，所述柱形外管450具有分别位于上游侧408、下游侧406和底部侧410上的第一开口452、第二开口454和第三开口456。第一开口452和第二开口454平行并且在共用的水平轴线上被对齐。第三开口456位于外管450的下部上，并且垂直于第一开口452和第二开口454。侧面是彼此连续的，并且形成柱形外管450的主体。在一些实施例中，开口可以在形状和尺寸上大体相同。在其他实施例中，开口可以在形状和/或尺寸上不同。在一个示例中，开口是椭圆形的，然而，其他形状可以被使用而不脱离本公开的范围。上游侧452大体上垂直于排气通道480中的进来的排气流(箭头498)并且面向排气通道480中的进来的排气流(箭头498)。因此，上游侧452可以与排气流直接接触，并且离开PF(例如，图1的微粒过滤器72)的排气可以以不受阻碍的方式流向上游面452。另外，没有部件可以阻止或偏转从PF到PM传感器组件400的排气的流动。因此，用于采样的排气部分可以经由第一开口452被引导到外管450的内部通道484内，所述第一开口452面向进来的排气流的方向。因此，第一开口452在本文中可以被称为入口452。入口452可以不间断地接收更大PM、水滴和更小PM。内部通道484中的排气可以流过第二开口454或内管460，内管460与外管450关于传感器中心轴线499同中心。内管入口462竖直地高于第一开口452、第二开口454和第三开口456。以此方式，由于与更小PM相比，更大PM和水滴的更大的动量，更大PM和水滴可以流出第二开口454并流入排气通道480而不流入内管460。

内管460是中空的，其中内部通道466与传感器中心轴线499对齐。入口462接近外管450的顶部表面412，并且出口464接近中空盘状件472。中空盘状件472是圆形的，并且在第一开口452和第二开口454下方的外管450区域处与外管450的内表面共面接触。因此，中空盘状件472的直径对应地小于外管450的直径。中空盘状件472可以不透排气流，以便防止排气直接从内部通道484流入下腔室486并流出第三开口456。此外，中空盘状件472包含沿着其中心的传感器衬底470。盘状件472和传感器衬底470关于传感器中心轴线499同中心。以此方式，传感器衬底470与内管460对齐，使得流过内管出口464的排气直接流至衬底470，其中PM可以冲击衬底470的表面。内管出口464与传感器衬底470之间的距离476可以在30到50微米的范围内，然而，其他距离可以被使用而不脱离本公开的范围。在一个示例中，距离476可以基于较大微粒和/或水滴的尺寸，其中该距离小于较大微粒和/或水滴的尺寸。以此方式，较大微粒和/或水滴可以不流过距离476。传感器衬底470可以是陶瓷的，具有小于60％的孔隙率。传感器衬底470的直径可以大体上等于内管460的直径。直径可以不相等而不脱离本公开的范围。被集成到内管460的内表面内的第一电极220可以被桥接到被集成到传感器衬底470的顶部表面的第二电极222。如在上面描述的，桥接电极可以改变由测量装置226测量的电压，从而提供关于排气通道480中的PF的状况的诊断信息，如将会在下面更详细地描述的。此外，传感器衬底470可以响应于桥接电极而经由加热元件218被再生，其中加热元件围绕传感器衬底470的顶部表面形成加热轴环(collar)474。从传感器衬底470流出的排气流入下腔室486并通过第三开口456流出。

在另一表示中，PM传感器组件的第一示例包含同中心的外管和内管，其中外管被配置为接收和排出排气样品，并且内管被配置为将一部分排气样品朝向被集成在外管内部的中空盘状件中的传感器衬底引导。PM传感器组件的第一示例进一步包括，其中内管和传感器衬底的直径大体上相等，并且其中内管和传感器衬底沿着传感器中心轴线被对齐。PM传感器的第一示例进一步包括，其中传感器衬底沿着y-轴线沿向下方向与内管间隔开。PM传感器的第一示例进一步包括沿着内管的底部部分接近传感器衬底设置的第一电极和沿着传感器衬底的顶部部分接近内管设置的第二电极。PM传感器的第一示例进一步包括第一和第二电极响应于PM负荷超过阈值PM负荷而被电连接。PM传感器的第一示例进一步包括内管，并且传感器衬底被配置为接收排气，并且传感器衬底被进一步配置为存储排气中的PM。PM传感器的第一示例进一步包括被环形地集成在传感器衬底周围的加热元件，并且其中加热元件从传感器衬底烧掉PM。PM传感器的第一示例进一步包括沿着外管的上游面、下游面和底部面定位的开口，并且其中每个面的开口被流体地耦接至排气通道。

现在转向图5，描绘了用于确定PM传感器组件的微粒负荷是否大于阈值微粒负荷以便使PM传感器再生的方法500。方法500可以进一步描绘排气通道中的微粒过滤器的再生基于PM传感器再生之间的时间间隔小于阈值时间间隔而退化。用于执行方法500的指令可以由控制器(例如，在图1中示出的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图1和2描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运转。

方法500可以参照在图1、2、3和4中描绘的部件进行描述。具体地，方法500可以参照图1、2、3和4利用控制器12、PF 72、排气传感器162、PM传感器组件200、300和400、第一电极220和第二电极222、加热元件218、以及电路258进行描述。

方法500在502处确定、估计、和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括但不限于发动机负荷、发动机转速、车辆速度、歧管真空、节气门位置、排气压力和空燃比。

在504处，方法500包括测量第一和第二电极的电阻。在图5的实施例中，第一电极可以具有比第二电极更大的电阻。然而，本领域技术人员应认识到，第二电极可以具有比第一电极更大的电阻。

在506处，方法500包括确定电极是否被电连接(例如，被桥接)。随着碳烟被沉积到电极之间的传感器衬底的外表面上，电极可以变得桥接。如在上面描述的，碳烟可以沉积到外缘(图2的外缘262)上并连接电极。此外，碳烟可以在传感器衬底与内管(内管460)之间沉积到传感器衬底(传感器衬底470)的顶部表面上。随着碳烟堆积在第一与第二电极之间，碳烟可以同时触碰两个电极，并且因此电极被桥接。当电极被桥接时，由于碳烟的导电性，第一电极的电阻可以减小至第二电极的电阻。如果第一电极的电阻大于第二电极的电阻，那么电极未被桥接，并且方法500进入到508，以维持当前发动机运转参数并且不使PM组件中的PM传感器再生。此外，排气通道中的微粒过滤器(PF)可能不是正在泄漏或被完全装载有PM(例如，PF PM负荷小于阈值PF PM负荷)。因此，排气通道中的PF可以不被再生。

如果第一电极的电阻大体上等于第二电极的电阻，那么电极被桥接，并且方法500进入到510，以激活PM传感器的电路以便使PM传感器再生。电路可以被电连接至第一和第二电极中的一个或更多个。因此，响应于第一和第二电极被桥接，加热元件可以被第一和第二电极中的一个或更多个激活。可替代地，响应于确定第一和第二电极被桥接，加热元件可以经由控制器被激活(例如，打开)。控制器可以响应于激活电路而进一步调整发动机的致动器。例如，控制器可以调整发动机运转，以便使位于排气通道中的微粒过滤器再生。调整可以包括延迟火花，减小一个或更多个汽缸的空燃比，增加一个或更多个汽缸的空燃比，和/或增加喷射后体积。以此方式，PM传感器组件的PM传感器的再生可以基于第一和第二电极被桥接而触发位于排气通道中的PF的再生。

在512处，方法500包括响应于第一和第二电极不再被桥接而停用PM传感器再生。在加热元件使PM传感器再生并且因此烧掉PM传感器上的积聚的碳烟的一部分之后，第一和第二电极可以不再被桥接。通过烧掉碳烟，第一与第二电极之间的桥接也可以被烧掉，并且第一电极的电阻可以变得大于第二电极的电阻。控制器可以响应于确定第一电极的电阻大于第二电极的电阻而停用电路。可替代地，第一和第二电极可以被电耦合至电路，并且电路可以响应于电极不再被桥接而被第一和第二电极停用。

排气通道中的PF的再生也可以响应于停用加热元件而被终止。控制器可以基于当前发动机负荷而将发动机运转调整回到最佳发动机运转。因此，用于PM传感器和PF的再生的持续时间大体上相等。额外地或可替代地，在加热元件的终止之后阈值持续时间已经逝去之后，排气通道中的PF的再生可以被终止。例如，加热元件被停用，并且然后在阈值持续时间已经逝去之后，控制器以信号告知发动机的致动器返回到标称运转，以便停用PF再生。

在一个示例中，额外地或可替代地，PF传感器的再生和PF的再生可以分别运转达第一阈值和第二阈值的长度。以此方式，PF传感器和PF的再生的长度可以是独立的。换言之，第一阈值可以不等于第二阈值。在一个实施例中，第一阈值可以小于第二阈值(例如，PF再生所达的时间长度大于PM传感器的时间长度)。在另一实施例中，第一阈值可以大于第二阈值(例如，PF传感器再生所达的时间量比PF更大)。

在514处，该方法包括确定PM传感器的上一次再生与当前再生之间的时间间隔。上一次再生被定义为刚好在当前再生事件之前发生的再生事件。时间间隔可以基于上一次再生的开始与当前再生的开始之间的持续时间(例如，120分钟)来计算。当排气通道中的PF(例如，图1的微粒过滤器72)变得退化并且捕获更少碳烟时，时间间隔可以小于之前的时间间隔。例如，微粒过滤器出现泄漏(例如，裂缝)，这可以允许更大量的碳烟流至PF传感器，导致PF传感器的更频繁再生。

在516处，方法500确定测量的时间间隔是否小于阈值时间间隔。阈值时间间隔可以基于设定阈值(例如，200分钟)、被测量的上一次时间间隔、或被测量的上一次时间间隔的百分比(例如，上一次时间间隔的50％)。另外，阈值时间间隔可以基于指示时间间隔正在减小并且PF传感器必须以增加的速率被再生的阈值。额外地或可替代地，阈值时间间隔可以基于发动机运转参数来调整。例如，阈值时间间隔可以随着发动机负荷增加而被减小。

如果时间间隔不小于阈值时间间隔，那么方法500进入到508，以维持当前发动机运转并继续监测PM传感器的电极。

如果时间间隔小于阈值时间间隔，那么方法500进入到518，以指示在PM传感器组件上游的排气通道的PF正在泄漏。PF泄漏的指示包括调整发动机运转，并且激活指示灯520(例如，以便向车辆操作者指示PF退化并且需要被更换)。

作为一示例，控制器(例如，控制器12)可以以信号告知发动机的各种致动器(例如，发动机10的节气门62)限制发动机的扭矩输出，以便减少被产生的排气以满足排放标准。作为另一示例，额外地或可替代地，方法500可以提前火花正时和燃料喷射中的一个或更多个，增加空燃比，和/或增加EGR。通过增加到发动机的一个或更多个汽缸的EGR流，(一个或更多个)燃烧混合物温度被降低，并且燃料喷射的体积可以被减小。通过这样做，正在从发动机的一个或更多个汽缸排出的碳烟量可以被减少。

因此，图5的方法提供了一种方法，其包含将排气从排气管引导到PM传感器组件，其中PM传感器组件包括具有在下游表面上的电极和在上游表面上的电路的PM传感器。该方法包括基于PM传感器的电极被桥接(例如，被连接)而调整发动机运转。桥接基于变得大体上相等的电极的电阻。

以此方式，PM传感器组件可以从排气通道接收采样排气流，以便确定排气通道中的PF的PM负荷。来自排气的PM积聚到位于PM传感器组件内的PM传感器的表面上，以便以信号告知PF的再生和/或退化。使用保护管的技术效果是防止较大微粒和/或水滴冲击传感器衬底的表面，使得PM传感器可以提供关于排气通道中的PF的状态的准确诊断信息。通过这样做，被完全装载和/或退化的PF的确定的准确性被增加。

一种系统，其包含：多个中空盘状件，其沿着竖直轴线在尺寸上增加；第一电极，其被安装在所述多个盘状件中的每个交替的盘状件的表面上；第二电极，其被安装在所述多个盘状件的每个其余盘状件的表面上；以及管，其具有相对于发动机排气流面向下游方向的入口。系统的第一示例进一步包括，所述盘状件沿所述竖直轴线向上在直径上增加。系统的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中所述盘状件与所述管的内部间隔开，所述管具有位于其中的内部通道。系统的第三示例可选地包括第一和/或第二示例，并且进一步包括其中所述盘状件是圆形的，所述系统进一步包含与所述电极耦合的传感器输出。系统的第四示例包括第一至第三示例中的一个或更多个，并且进一步包括所述盘状件与所述管的内部共面接触，并且内部通道延伸通过所述盘状件的开口。系统的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述盘状件是环状的，并且所述开口沿所述竖直轴线向上在直径上减小，系统进一步包含与所述电极耦合的传感器输出。系统的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述盘状件包含位于所述第一与第二电极之间的外缘，所述外缘被配置为捕获所述排气流中的微粒物质。系统的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中加热元件被集成到所述盘状件内，其中所述加热元件被构建为烧掉被存储到所述盘状件上的积聚的微粒物质。系统的第八示例可选地包括第一至第七示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述管是圆柱形的，并且包含位于所述盘状件上方的出口，并且其中所述出口面向垂直于排气流的方向。系统的第九示例可选地包括第一至第八示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述管包含用于引导排气流的内部通道，并且其中所述内部通道沿所述竖直轴线向上在尺寸上减小。

一种方法，其包含：通过保护管的底部上的倾斜开口将一部分排气导向到保护管内；使所述部分排气流过保护管的内部通道，与多个同中心堆叠的中空盘状件的表面接触；以及将来自所述部分排气的微粒物质积聚到所述盘状件的表面上。方法的第一示例进一步包括产生表示所述排气中的微粒物质的传感器输出信号，其中积聚微粒物质超过阈值负荷桥接集成到交替的中空盘状件的第一和第二电极。方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括桥接所述第一和第二电极以信号告知所述中空盘状件的再生。

一种系统，其包含：传感器管，其被设置在发动机排气通道的最高点；多个同中心堆叠的中空盘状件，其沿所述管的竖直轴线向上在宽度上增加，并且具有被安装在所述多个盘状件中的交替的盘状件的外表面上的第一电极和被安装在所述多个盘状件中的其余盘状件的外表面上的第二电极，所述多个盘状件的外缘位于所述第一与第二电极之间。所述系统的第一示例进一步包括，其中所述管包含倾斜于所述竖直轴线的入口，所述入口相对于排气流的方向面向下游方向并且被配置为将一部分排气向上引导到所述管的内部通道内。系统的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中所述盘状件被设置为使得所述部分排气中的一部分微粒物质积聚到所述盘状件的所述外缘和外表面上。系统的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述管的内部通道环绕所述盘状件。系统的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述盘状件环绕所述管的内部通道的一部分。系统的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述第一和第二电极响应于微粒物质负荷超过阈值负荷而被电耦合。系统的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或更多个，并且进一步包括其中所述中空盘状件关于所述管的所述竖直轴线对称。

注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中，并且可以通过包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示出的各种动作、操作或/或功能可以以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不是实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必须需要的，而是为了便于图释和说明而提供。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。

应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或更多个这种元件的并入，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过修改现有权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于感测微粒物质的系统，其包含：

具有多个中空盘状件的管，所述中空盘状件沿着所述管的竖直轴线在尺寸上增加，

第一电极，其被安装在所述多个盘状件中的每个交替的盘状件的表面上，以及

第二电极，其被安装在所述多个盘状件的每个其余盘状件的表面上，

其中所述管的入口面向相对于发动机排气流的下游方向，所述管的轴线垂直于排气流的方向。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述盘状件沿所述竖直轴线向上在直径上增加。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述盘状件与所述管的内部间隔开，所述管具有位于其中的内部通道。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述盘状件是圆形的，所述系统进一步包含与所述电极耦合的传感器输出。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述盘状件与所述管的内部共面接触，并且内部通道延伸通过所述盘状件的开口。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述盘状件是环状的，并且所述开口沿所述竖直轴线向上在直径上减小，所述系统进一步包含与所述电极耦合的传感器输出。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述盘状件包含位于所述第一电极与所述第二电极之间的外缘，所述外缘被配置为捕获所述排气流中的微粒物质。

8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含被集成到所述盘状件内的加热元件，其中所述加热元件被构建为烧掉被存储到所述盘状件上的积聚的微粒物质。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述管是柱形的，并且包含位于所述盘状件上方的出口，并且其中所述出口面向垂直于排气流的方向。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述管包含用于引导排气流的内部通道，并且其中所述内部通道沿所述竖直轴线向上在尺寸上减小。

11.一种用于感测微粒物质的方法，其包含：

通过保护管的底部上的倾斜开口将一部分排气导向到所述保护管内；

使所述部分排气流过所述保护管的内部通道，与多个同中心堆叠的中空盘状件的表面接触，所述中空盘状件的直径沿着竖直轴线在尺寸上增加；以及

将来自所述部分排气的微粒物质积聚到所述盘状件的所述表面上。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含产生表示所述排气中的微粒物质的传感器输出信号，其中积聚微粒物质超过阈值负荷桥接被集成到交替的中空盘状件中的第一和第二电极。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述桥接所述第一和第二电极以信号告知所述中空盘状件的再生。

14.一种用于感测微粒物质的系统，其包含：

传感器管，其被设置在发动机排气通道的最高点；以及

多个同中心堆叠的中空盘状件，其沿所述管的竖直轴线向上在宽度上增加，并且具有被安装在所述多个盘状件中的交替的盘状件的外表面上的第一电极和被安装在所述多个盘状件中的其余盘状件的外表面上的第二电极，

所述多个盘状件的外缘，其位于所述第一与第二电极之间。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述管包含倾斜于所述竖直轴线的入口，所述入口相对于排气流的方向面向下游方向并且被配置为将一部分排气向上引导到所述管的内部通道内。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述盘状件被设置为使得所述部分排气中的一部分微粒物质积聚到所述盘状件的所述外缘和外表面上。

17.根据权利要求14所述的系统，其中所述管的内部通道环绕所述盘状件。

18.根据权利要求14所述的系统，其中所述盘状件环绕所述管的内部通道的一部分。

19.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一和第二电极响应于微粒物质负荷超过阈值负荷而被电耦合。

20.根据权利要求14所述的系统，其中所述中空盘状件关于所述管的所述竖直轴线对称。

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