CN107165710A - 用于排气微粒物质感测的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于排气微粒物质感测的方法和系统。提供了通过位于在排气系统中的柴油微粒过滤器下游的微粒物质传感器感测微粒物质的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括当排气流率降至阈值之下时增加微粒物质传感器的进口开口以允许更多微粒进入微粒物质传感器，并且进一步包括当排气流率升高至阈值之上时减小进口开口以减少进入传感器的微粒。通过基于排气速率调整进入传感器的微粒量，传感器的沉积速率并且因此传感器对排气流率的灵敏性可以被维持在期望的水平，并且不依赖于排气流率。

Description

用于排气微粒物质感测的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年8月25日提交的标题为“METHOD AND SYSTEM FOR EXHAUSTPARTICULATE MATTER SENSING(用于排气微粒物质感测的方法和系统)”的美国专利申请号14/835,270的部分继续申请，为了所有目的，其整个内容以引用方式被并入本文。

技术领域

本发明大体涉及排气流中的电阻型微粒物质(PM)传感器的设计和使用。

背景技术

柴油燃烧排气是规定的排放。柴油微粒物质(PM)是柴油排气的微粒成分，其包括柴油碳烟和诸如灰烬微粒、金属腐蚀颗粒、硫酸盐和硅酸盐的浮粒。当被释放到大气内时，PM能够呈以个体颗粒或链聚集物的形式，其中大部分在100纳米的不可见亚微米范围内。各种技术已经被研发用于在排气被释放到大气之前识别并过滤出排气PM。

作为一示例，碳烟传感器(也被称为PM传感器)可以被用于具有内燃发动机的车辆中。PM传感器可以位于柴油微粒过滤器(DPF)的上游和/或下游，并且可以被用来感测过滤器的PM负荷并诊断DPF的运转。通常，PM传感器可以基于被放置在传感器的平坦基板表面上的一对电极之间的测得的导电率(或电阻率)的变化与被沉积在测量电极之间的PM量之间的关系感测微粒物质或碳烟负荷。具体地，测得的导电率提供碳烟积聚的测量。因此，PM传感器测量排气中的PM的灵敏性可以依赖于排气流率，其中增加的排气流率导致增加的PM传感器灵敏性，而降低的排气流率导致降低的PM传感器灵敏性。由于对排气流率的这种增加的依赖，捕获离开DPF的PM的PM传感器不能真实地反映DPF过滤能力。此外，PM传感器会易于受存在于排气中的水滴和/或大微粒的冲击的污染，因此影响PM传感器灵敏性并且导致PM传感器的输出的误差。

Nelson在US8225648B2中示出了一种示例PM传感器设计。在其中，PM传感器包括流动转向器和被设置在PM传感器元件周围以过滤出冲击PM传感器元件的更大微粒的屏障。所述屏障因此用来阻止排气流中的更大微粒冲击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。

发明内容

然而，发明人在此已经认识到这种方案的潜在问题。作为一个示例，PM传感器灵敏性可以继续依赖于进来的排气流率。在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来部分地解决，所述方法用于响应于微粒物质传感器上游的排气流的排气流率而调整到被设置在所述排气流中的微粒物质传感器的进口的打开量，所述微粒物质传感器元件被取向为其主表面平行于排气流的方向。以此方式，微粒物质传感器的灵敏性可以变得不依赖于排气流率，并且PM传感器输出可以开始更准确地且更可靠地测量DPF过滤能力。

作为一个示例，当排气流率降至阈值之下时，PM传感器的进口的打开量可以被增加，以允许更多排气进入PM传感器以便随后沉积在被设置在PM传感器内部的PM传感器元件上。当排气流率升高至阈值之上时，进口打开量可以被减小以减少进入PM传感器的排气。在本文中，进口打开量的增加和减小可以通过调整(例如，旋转)被设置在进口处的可移动流动控制器来调节。以此方式，排气量并且由此被沉积在被设置在PM传感器的出口附近的PM传感器元件上的微粒量可以变得不依赖于进来的排气流率，由此更准确地且更可靠地测量离开DPF的PM。另外，更大微粒和/或水滴可以被第一流动转向器捕集。PM传感器元件可以被设置为平行于第一流动转向器和第二流动转向器，其中窄通道位于PM传感器元件与第二流动转向器之间。因此，可以保护PM传感器元件免受水滴和更大微粒的冲击，同时吸引更小微粒以积聚到包含电极的PM传感器元件的主表面中的一个上。总的来说，传感器的这些特性可以引起PM传感器的输出更准确，由此增加估计微粒过滤器上的微粒负荷的准确性。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中被进一步描述的一些概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附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示出了发动机和被设置在排气流中的相关联的微粒物质(PM)传感器的示意图。

图2A-图2B示出PM传感器的放大视图，其中进口开口基于排气流率而被增加或被降低。

图2C示出了在图2A和图2B中描绘的PM传感器的另一实施例。

图2D示出了具有指状电极的PM传感器元件的放大视图。

图3示出了描绘用于基于排气流率调整PM传感器的进口开口的方法的流程图。

图4示出了描绘用于执行PM传感器的再生的方法的流程图。

图5示出了描绘用于诊断被设置在PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏的方法的流程图。

图6示出了基于排气流率的PM传感器的进口开口与PM传感器负荷之间的示例关系。

具体实施方式

以下描述涉及感测发动机系统(诸如在图1中示出的发动机系统)的排气流中的微粒物质(PM)。被放置在发动机系统的排气通道中的PM传感器可以包括被设置在PM传感器的进口附近的流动控制器和第一流动转向器。PM传感器的进口开口可以基于排气流率通过如在图2A和图2B中示出的旋转PM传感器的流动控制器来调整。PM传感器包含PM传感器元件，所述PM传感器元件可以沿多个方向被取向。在图2A和图2B的实施例中示出了第一方向。在图2C的实施例中示出了第二方向。在图2D中示出了具有示例指状电极的PM传感器的顶视图。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图3的程序)，以基于排气流率调整PM传感器的进口开口的打开量。此外，控制器可以间歇地清洁PM传感器(如在图4处呈现的方法中示出的)，以实现持续的PM检测并且基于PM传感器的输出对被设置在PM传感器上游的微粒过滤器执行诊断(如在图5处呈现的方法中示出的)。参照图6描绘了基于排气流率的PM传感器进口开口与PM传感器负荷之间的示例关系。以此方式，通过基于排气流率调整进口开口，PM传感器灵敏性可以变得不依赖于进来的排气流率。另外，更大微粒和/或水滴可以被第一流动转向器捕集。因此，可以保护PM传感器元件不受水滴和更大微粒的冲击。总的来说，PM传感器估计DPF的过滤能力(并且由此检测DPF泄漏)的功能可以被改善，并且排气排放合规性可以被改善，因为排气中的PM可以被更准确地且更可靠地检测。

图1示出了车辆系统6的示意描绘。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包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括节气门62，所述节气门62经由进气通道42被流体地耦接至发动机进气歧管44。发动机排气装置25包括排气歧管48，所述排气歧管48最终通向将排气送至大气的排气通道35。节气门62可以在升压装置(诸如涡轮增压器(未示出))的下游且在后冷却器(未示出)的上游位于进气通道42中。当被包括时，后冷却器可以被配置为降低由升压装置压缩的进气空气的温度。

发动机排气装置25可以包括一个或多个排放控制装置70，所述一个或多个排放控制装置70可以以紧密耦接定位的方式被安装在排气装置中。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。发动机排气装置25还可以包括柴油微粒过滤器(DPF)102，所述柴油微粒过滤器(DPF)102从进入的气体中临时过滤出PM且被设置在排放控制装置70的上游。在一个示例中，如所描绘的，DPF 102是柴油微粒物质保持系统。DPF102可以具有由例如堇青石或碳化硅构成的整体结构，其内部具有多个通道用于从柴油排气中过滤出微粒物质。在经过DPF 102后已经过滤出PM的尾管排气可以在PM传感器106中被测量，并在排放控制装置70中被进一步处理，并且经由排气通道35被排放到大气。在所描绘的示例中，PM传感器106是基于在PM传感器的电极两端测量的导电率的改变而估计DPF 102的过滤效率的电阻式传感器。在图2处示出了PM传感器106的示意图200，这将在下面进一步详细地进行描述。

车辆系统6可以进一步包括控制系统14。控制系统14被示为从多个传感器16(在本文中描述的传感器的各种示例)接收信息，并向多个致动器81(在本文中描述的致动器的各种示例)发送控制信号。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的排气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(位于排放控制装置70的下游)和PM传感器106。诸如额外的压力、温度、空燃比、排气流率和成分传感器的其他传感器可以被耦接到车辆系统6中的各个位置。作为另一示例，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传感器打开(例如，PM传感器的进口中的阀或板的控制器打开)的马达致动器等。控制系统14可以包括控制器12。控制器12可以被配置为具有存储在非临时性存储上的计算机可读指令。控制器12从图1的各种传感器接收信号，处理信号，并采用图1的各种致动器来基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机运转。示例程序在本文中参照图3-图5进行描述。

现在转向图2A-图2B，示出了微粒物质(PM)传感器201(诸如图1的PM传感器106)的第一实施例的示意图。图2A示出了流动控制器238在第一配置中的PM传感器201的第一示意图200，并且图2B示出了流动控制器238在第二配置中的PM传感器201的第二示意图260。PM传感器201可以被配置为测量排气中的PM质量和/或浓度，并且因此，可以在柴油微粒过滤器(诸如在图1中示出的DPF 102)的上游或下游被耦接至排气通道(例如，在图1中示出的排气通道35)。

如在图2A-2B中示出的，PM传感器106被设置在排气通道235内部，其中排气从柴油微粒过滤器的下游流向排气尾管，如通过箭头246指示的。PM传感器106包括保护管250，所述保护管250可以用来保护被容纳在内的PM传感器201的PM传感器元件254，并且可以额外地用来使PM传感器元件254上面的排气流转向，如在下面解释的。

PM传感器元件254包括形成“梳子”结构的一对平坦指状电极220。这些电极通常可以由诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等的金属、以及包含前述金属中的至少一种的氧化物、水泥、合金、和组合制造。电极220被形成在基板216上，所述基板216通常由高度电绝缘材料制造。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、以及包含前述氧化物中的至少一种的组合、或能够阻止电性连通并且提供该对指状电极的物理保护的任何类似材料。两个电极的梳子“尖齿”之间的间距通常可以在从10微米到100微米的范围内，其中每个单独的“尖齿”的线宽为大约相同值，但后者不是必要的。如在图2A-图2B中示出的，指状电极220沿着基板216的一部分延伸并且覆盖基板216的一部分。

该对指状电极220的正电极利用连接线224被连接至电路258的电压源228的正端子。该对指状电极220的负电极经由连接线222被连接至测量装置226，并且被进一步连接至电路258的电压源228的负端子。相互连接线222和224、电压源228以及测量装置226是电路258的一部分，并且被容纳在排气通道35外部(作为一个示例，<1米远)。另外，电路258的电压源228和测量装置可以由控制器(诸如图1的控制器12)控制，使得被收集在PM传感器处的微粒物质可以被用于例如诊断DPF中的泄漏。因此，测量装置226可以是能够读取电极两端的电阻变化的任何装置，诸如电压表。随着PM或碳烟颗粒被沉积在电极220之间，电极对之间的电阻会开始减小，这通过由测量装置226测得的电压的降低来指示。控制器12可以能够根据由测量装置226测得的电压确定电极220之间的电阻，并且推测PM传感器201的平坦电极220上的对应的PM或碳烟负荷。通过监测PM传感器201上的负荷，DPF下游的排气碳烟负荷可以被确定，并且由此被用来诊断并监测DPF的健康状况和功能。

PM传感器元件254还包括被集成在传感器基板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；以及包含具有铂/氧化铝、铂/钯、铂和钯的前述材料中的至少一种的合金、氧化物、和组合。加热元件218可以被用于使PM传感器元件254再生。具体地，在当PM传感器元件254的微粒物质负荷或碳烟负荷高于阈值时的状况下，加热元件218可以被运转为从传感器的表面烧掉积聚的碳烟微粒。在PM传感器再生期间，控制器12可以为被需要用于使加热元件218运转的电压源230提供电压。此外，控制器可以闭合开关232达阈值时间以经由电压源230将电压应用于加热元件218，以便升高加热元件218的温度。随后，当传感器电极足够清洁时，控制器可以断开开关232以停止对加热元件218加热。通过间歇地使PM传感器201再生，它可以被返回到更适于收集排气碳烟的状况(例如，未负载或仅部分负载的状况)。此外，关于排气碳烟水平的准确信息可以根据传感器再生来推测，并且该信息可以被控制器用于诊断微粒过滤器中的泄漏。PM传感器的灵敏性会受被沉积在PM传感器元件254上的大微粒和/或水滴影响。此外，PM传感器元件254的灵敏性可以进一步取决于排气流率。更高的灵敏性通常在更高的排气流下观察到，而更低的灵敏性通常在更低的排气流下发生。过滤出更大微粒和水滴并且通过利用用于保护管250的设计来获得不依赖流动的PM传感器可以是可能的，如在下面描述的。

保护管250可以是具有上游管壁208(例如，面向上游的壁)、下游管壁206(例如，面向下游的壁)和顶部表面212的中空圆柱形管。当被设置在排气通道(诸如在图1中示出的排气通道235)中时，其中DPF被设置在PM传感器的上游，上游管壁208可以比下游管壁206更靠近DPF。另外，流过排气通道135的排气可以首先接触PM传感器的上游管壁208。顶部表面212可以进一步包括嵌入部分252，PM传感器元件254及其伴随的电连接件可以通过所述嵌入部分252被插入到保护管250内，并且进一步被密封以保护被容纳在PM传感器201内的PM传感器元件254。保护管250可以经由传感器凸起202和204被安装到排气通道35上，使得保护管250的中心轴线是沿着Y-轴，并且还使得保护管250的中心轴线垂直于排气通道35和通过排气通道的排气流。如在图2A-图2B中示出的，保护管250延伸到排气通道35的一部分内。保护管延伸到排气通道内的深度可以取决于排气管直径。在一些示例中，保护管可以延伸达排气管直径的大约三分之一到三分之二。保护管250的底部可以以一角度(虚线210)被切割，从而形成将排气流引入到PM传感器201内的倾斜进口。在本文中，PM传感器201的倾斜底部部分(210)可以通过以对角线(例如如在图2A中示出的关于水平X-轴的30°或45°角)切割保护管250而被形成。因此，上游管壁208的长度小于下游管壁206的长度。因此，保护管250的倾斜底部部分210充当PM传感器201的进口，并且此后被称为进口210。PM传感器201还包括被设置为远离PM传感器201的进口一距离的出口214。出口214可以是沿着保护管250的后壁和前壁(未示出)中的一个或多个设置的单个孔或多个孔。因此，保护管250的前壁和后表面可以是中空圆柱形保护管250的不同于上游管壁208和下游管壁206的表面。虽然出口214在图2A中被示为椭圆形孔，但是在不脱离本公开的范围的情况下，也可以使用出口214的其他形状和尺寸。

保护管250进一步包括被安装到中空圆柱形保护管250的内壁(例如，内表面)上的第一流动转向器234和第二流动转向器236。第一流动转向器234和第二流动转向器236可以由圆形板的多个部分制作，并且相对于保护管250的中心轴线被设置在保护管250的内部的相对侧上。例如，第一流动转向器234可以被安装在对应于保护管250的下游管壁206的保护管的内表面上，而第二流动转向器236可以被安装在对应于保护管250的上游管壁208的保护管的内表面上。在本文中，第一流动转向器234被设置在PM传感器201的进口210附近，而第二流动转向器被设置在PM传感器201的出口214附近。因此，第一流动转向器234比第二流动转向器236更靠近进口210，而第二流动转向器236比第一流动转向器234更靠近出口214。PM传感器元件254的感测部分(例如，电极220)可以被插入到保护管250内，使得传感器元件254的感测部分比第一流动转向器更靠近第二流动转向器。此外，PM传感器元件254比进口210更靠近出口214。

第二流动转向器236的一端可以被附接到保护管250的上游管壁208的内表面，而第二流动转向器236的相对端可以不被附接到保护管250的壁。例如，第二流动转向器的相对的未附接端与保护管250的内壁间隔开，并且不与保护管250的内壁接触。在本文中，第二流动转向器236的未附接端可以比进口210更靠近PM传感器201的出口214，并且被设置为远离第一流动转向器234的未附接端一距离。此外，PM传感器元件254的感测部分可以更靠近第二流动转向器236的未附接端，进一步与第二流动转向器236的附接端和下游管壁208的内表面中的每一个分开。此外，PM传感器元件254的感测部分可以与第二流动转向器236的未附接端分开一距离，由此在第二流动转向器的未附接端与PM传感器元件254的感测部分之间形成间隙。因此，第二流动转向器236的未附接端和PM传感器元件254的感测部分均比第一流动转向器234更靠近彼此，并且例如也比PM传感器201的进口210更靠近出口214。第二流动转向器236延伸穿过保护管250的一部分，然而，第二流动转向器236的未附接端与保护管250的内表面间隔开。

类似地，第一流动转向器234的一端可以被附接到保护管250的下游管壁206的内表面，而第一流动转向器234的相对端可以不被附接到保护管250的壁。例如，第一流动转向器的相对的未附接端与保护管250的内壁间隔开，并且不与保护管250的内壁接触。在本文中，第一流动转向器234的未附接端可以比出口214更靠近PM传感器201的进口210，并且被设置为远离第二流动转向器236的未附接端一距离。在一些实施例中，被确定为流动转向器沿着X-轴延伸到保护管250内部的中空空间内的距离的流动转向器234和236的长度可以相等。在其他实施例中，流动转向器234和236的长度可以不相等，其中流动转向器中的一个(第一/第二)可以比另一个流动转向器(第二/第一)延伸到保护管的中空空间内更长。

另外，第一流动转向器234和第二流动转向器236中的每一个的未附接端形成用于排气流经过的开口。如在图2A-图2B中示出的，被形成在第一流动转向器234的未附接端之间的第一开口和被形成在第二流动转向器236的未附接端之间的第二开口相对于中心轴线是在保护管250的相对侧上。另外，第一流动转向器234从保护管250的内壁沿第一方向延伸，而第二流动转向器236从保护管250的内壁沿与第一方向相反的第二方向延伸。

第一流动转向器234与第二流动转向器236分开一空间/距离。PM传感器元件254被设置在第一流动转向器234与第二流动转向器236之间，使得PM传感器元件的感测部分延伸到第一流动转向器234与第二流动转向器236之间的空间内。在本文中，PM传感器元件254的感测部分例如朝向与进来的排气流246相反的方向被引导。传感器元件254的电极220面向进来的排气流246(例如，面向上游管壁208)。本领域技术人员应认识到，PM传感器元件的感测部分可以沿其他方向(诸如在图2C中示出的方向)被取向。

通常，PM传感器遭受对通过通道的排气流率的PM传感器灵敏性依赖的问题，所述传感器被耦接在所述通道中，由此当排气流率高于阈值时，PM传感器灵敏性增加，并且随后当排气流率低于阈值时，PM传感器灵敏性降低。如在下面描述的调整PM传感器的打开以基于当排气流率高于或低于阈值时增加或减小PM传感器打开可以是可能的，由此降低对排气流率的灵敏性依赖。

返回到图2A-图2B，保护管250还包括被设置在进口210和第一流动转向器234中的一个或多个附近的流动控制器238。进入PM传感器201的内部的进口开口的尺寸例如通过流动控制器相对于第一流动转向器的位置来控制。因此，PM传感器201的进口开口的尺寸(或进口的打开量)控制通过进口210并进入PM传感器的内部的排气流的量。当进口的打开量被增加时，那么更多排气流入PM传感器，并且当PM传感器的进口的打开量被减小时，进入PM传感器的排气流被限制。PM传感器进口开口的增加和减小可以通过如在下面描述的移动和/或旋转流动控制器238来实现。因此，进口开口的增加和减小导致到感测元件254的更一致的排气流率。因此，PM传感器的灵敏性可以被维持在更一致的水平，并且对流率的传感器依赖性可以被降低。以此方式，对排气流率的PM传感器灵敏性依赖可以被降低。

如在图2A-图2B中示出的，流动控制器238是可移动板，所述可移动板在可移动板的一端经由铰链240被耦接至保护管250的上游管壁208，并且在可移动板的相对端处不被进一步附接或耦接至任何额外的结构。在替代实施例中，流动控制器238可以是挡板阀(flapper valve)或适于调整进口210的打开量的另一类型的可调元件。

可移动板的未附接端在第一流动转向器234的未附接端附近。将第一流动转向器234的未附接端和流动控制器238的可移动板的未附接端分开的距离在流动控制器238与第一流动转向器234之间产生一间隙或进口开口248。当流动控制器238被移动更靠近第一流动转向器234由此减小将第一流动转向器234的未附接端和流动控制器238的可移动板的未附接端分开的距离时，进口开口248被减小。当流动控制器238沿远离第一流动转向器234的相反方向被移动时，PM传感器的进口开口248被增加。将流动控制器238的一端连接至保护管250的壁的铰链240被设置在PM传感器201的上游侧，并且被耦接至保护管250的上游管壁208。流动控制器238被枢转以围绕铰链240的轴线旋转。如在图2A-图2B中示出的，铰链240由马达致动器256来致动，并且马达致动器256可以例如是电动马达致动器。在替代实施例中，用于致动流动控制器238的致动器可以是与控制器电子通信的替代类型的致动器。

在一些实施例中，第一流动转向器234可以被附接到上游管壁208，第二流动转向器可以被附接到下游管壁206，并且流动控制器可以被附接到下游管壁206。在这样的实施例中，PM传感器元件254可以面对与针对进来的排气流246指示的箭头相同的方向。在一些示例实施例中，多个流动转向器可以沿着保护管的内表面进行设置以朝向PM传感器元件254引导微粒。

控制器12可以向马达致动器256发送用于调整流动控制器位置的信号。这些信号可以包括朝向和远离第一流动转向器234旋转流动控制器的命令。例如，当排气流率高于阈值速率时，控制器12可以向马达致动器256发送信号，所述马达致动器256进而致动铰链，由此沿减小进口开口的第一方向旋转流动控制器238(如在图2B中通过流动控制器238的位置和更小的进口开口248示出的，这将在下面进一步讨论)。作为一示例，当排气流率高于阈值时，控制器12可以向马达致动器256发送围绕X-轴沿逆时针方向旋转流动控制器30°的信号。因此，打开的程度可以取决于排气流率。然而，当排气流率降至阈值之下时，控制器可以向马达致动器256发送沿第二方向旋转流动控制器的信号，由此增加进口开口(如在图2A中通过更大的进口开口248示出的)。因此，第二方向可以与第一方向相反，并且旋转流动控制器可以包含致动铰链由此沿第二方向移动流动控制器。作为一示例，当排气流率降至阈值之下时，控制器12可以命令马达致动器256围绕X-轴沿顺时针方向旋转流动控制器30°。以此方式，取决于排气流率是低于还是高于阈值，PM传感器201的进口开口248可以通过对流动控制器238的位置作出的主动调整而被增加或被减小。额外地或替代地，控制器12可以根据排气流率调整流动控制器238的位置。因此，当排气流率增加时，控制器12可以旋转流动控制器238更靠近第一流动转向器234，由此减小进口开口248。以此方式，流动控制器238可以基于排气流率而被调整到多个位置。

在一些实施例中，流动控制器238可以基于由进来的排气施加在流动控制器238的可移动板的外表面上的压力而被动调整。在本文中，流动控制器238可以经由能够轴向旋转的弹簧铰链被耦接至上游管壁208的内表面。当排气流率高于阈值时，由进来的排气施加在流动控制器上的压力会更高，并且将会引起弹簧铰链沿第一方向(例如逆时针方向)旋转，由此移动流动控制器238更靠近第一流动转向器234并且减小进口开口248。在该实施例中，流动控制器238旋转或移动的程度或量可以取决于弹簧铰链的弹簧常数和由进来的排气施加的压力。然而，当排气流率降至阈值之下时，由进来的排气施加在流动控制器上的压力会更低，从而引起弹簧铰链沿与第一方向相反的第二方向(例如，沿顺时针方向)旋转，由此移动流动控制器238远离第一流动转向器并且增加进口开口248。此外，流动控制器238旋转或移动的程度或量可以取决于弹簧铰链的弹簧常数和由进来的排气施加的压力。在一些示例中，当排气流率低于阈值时，弹簧铰链可以在其平衡位置中，由此进口开口可以被最大地打开。在该示例中，流动控制器被动地移动，并不由控制器控制。

通过基于排气流率移动流动控制器位置，调整PM传感器的进口开口使得进入PM传感器的排气量并且因此微粒被沉积在PM传感器元件254上的速率几乎恒定(例如，被维持在相对恒定的水平)可以是可能的。因此，流动控制器可以通过致动马达致动器256而主动地移动，或通过由进来的排气流施加在流动控制器上的压力而被动地移动。不管流动控制器调整是主动的还是被动的，微粒在PM传感器元件上的沉积速率都不依赖于排气流率，由此使PM传感器灵敏性不依赖于进来的排气流率。这关于PM传感器201内部的排气流动路径进一步阐明。

进来的排气流246(也称为进来的排气)指的是PM传感器201上游的进入PM传感器201的进口210的排气。因此，排气流246例如是离开DPF的排气。由于在PM传感器201的进口210附近存在流动控制器238，所以进来的排气流246的一部分被阻挡，并且进来的排气流246的被指示为排气流247的仅仅其余部分流入PM传感器进口开口248。流入进口开口248的排气流247例如经由流动控制器238的未附接端与下游管壁206之间的空间流入PM传感器进口开口248。排气流247可以包括进来的排气流246的一部分。基于进来的排气246的流率，流动控制器238可以如之前描述的那样经由马达致动器256而主动地旋转或经由弹簧铰链而被动地旋转。当进来的排气246的排气流率低于阈值时，那么流动控制器238可以被调整以如在图2A的视图200中示出的那样增加进口开口248。因此，流动控制器238的调整包括远离第一流动转向器234沿第一(例如，顺时针)方向移动流动控制器238，由此增加进口开口248。排气流247通过进口开口248进入PM传感器201。第一流动转向器234于是将排气流247中的第一组微粒捕集在第一流动转向器234的面向PM传感器201的进口210的底部表面处。第一组微粒包括排气流247中的大于阈值尺寸的微粒。被捕集在第一流动转向器234处的更大微粒和/或水滴242因此可以经由进口210离开PM传感器201，由此减少沉积在PM传感器元件254上的更大微粒的量。以此方式，可以保护PM传感器元件不受水滴和更大微粒的冲击，并且可以使PM传感器更可靠。

第一流动转向器234进一步将排气流(249)的一部分从进口开口248引导到第二流动转向器236和PM传感器元件254中的一个或多个。排气流249可以包括通过第一流动转向器234朝向PM传感器201的PM传感器元件254被引导的进来的排气流246的一部分(和排气流247的一部分)。例如，第一流动转向器234可以朝向PM传感器元件254引导排气流249中的第二组微粒244，其中它们随后被沉积。因此，例如，相比于之前在第一流动转向器234处被阻挡的第一组微粒242，第二组微粒244可以在尺寸上更小。

当进来的排气246的排气流率高于阈值时，那么流动控制器238可以被调整以如在图2B的视图250中示出的那样减小进口开口248。因此，流动控制器238的调整包括朝向第一流动转向器234沿第二(例如，逆时针)方向移动流动控制器238，由此减小进口开口248。排气流247通过受限制的进口开口248(图2B)进入PM传感器201。如关于图2A解释的，第一流动转向器234将排气流247中的第一组微粒捕集在第一流动转向器234的面向PM传感器201的进口210的底部表面处。由于进口开口被减小，进入PM传感器进口开口248的排气249的量被减少。

第一流动转向器234进一步将排气流249的一部分从进口开口248引导到第二流动转向器236和PM传感器元件254中的一个或多个(参见图2A和图2B)。排气流249指的是通过第一流动转向器234朝向PM传感器201的PM传感器元件254被引导的进来的排气流246的一部分(以及排气流247的一部分)。因此，流过图2A中的更大开口248的排气流249会大于流过图2B中的受限制的开口248的排气流249。然而，在两个视图200和250中，第一流动转向器234可以朝向PM传感器元件254引导第二组微粒244，其中它们随后被沉积。被设置在高于PM传感器元件254的感测部分的水平处的第二流动转向器236进一步朝向PM传感器元件254引导第二组微粒244。在排气流从PM传感器201中逸出之前，第二流动转向器236可以进一步将排气流引导到感测元件254。因此，例如，相比于之前在第一流动转向器234处被阻挡的第一组微粒242，第二组微粒244可以在尺寸上更小。然而，通过调整PM传感器的进口开口，进入PM传感器的排气量可以被调整以便PM传感器元件254上的微粒沉积速率保持恒定。当第二组微粒244被沉积在PM传感器元件254上(特别地在传感器基板216上的电极220上)时，通过测量装置226在电路258中测得的电阻减小。控制器12可以基于通过测量装置(例如，图2A和图2B的测量装置226)测得的电阻计算PM传感器电极220上的碳烟负荷。当碳烟负荷达到阈值负荷时，PM传感器电极220可以被再生以从电极表面清除掉被沉积在它们上的任何微粒。通过监测沉积速率和/或到PM传感器的再生的时间，诊断位于PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏可以是可能的。因此，第二流动转向器236进一步引导排气流251的一部分通过PM传感器201的出口214。因此，排气流251可以是进来的排气246的经由出口214离开PM传感器电极的一部分。

图2A和图2B示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。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。

因此，响应于排气流通道中的排气流的排气流率低于阈值，可以增加到被设置在所述PM传感器内部的PM传感器元件的排气流，其中所述PM传感器被设置在所述排气流通道中。响应于所述排气流率高于所述阈值，可以进一步减少到所述PM传感器的所述排气流。增加所述排气流包括沿第一方向旋转位于所述PM传感器的进口开口附近的流动控制器，并且此外减小所述排气流包括沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述流率控制器。沿所述第一方向旋转所述流动控制器进一步包括远离被设置在所述PM传感器的所述进口开口处或附近的第一流动板或第一流动转向器移动所述流率控制器，并且沿所述第二方向旋转所述流动控制器进一步包括朝向所述PM传感器组件的所述第一流动板移动所述流率控制器。在一个示例中，所述流动控制器的所述旋转可以通过控制器和马达致动器来进行控制，所述马达致动器可以由所述控制器来致动以旋转被耦接至流动控制器的铰链。在其他示例中，流动控制器旋转可以在没有来自控制器的任何信号的情况下被动地发生。在本文中，由进来的排气施加的压力例如可以旋转经由弹簧铰链被耦接至PM传感器的流动控制器。所述PM传感器可以进一步包括位于所述PM传感器的出口附近的第二流动板或第二流动转向器，并且所述第二流动板可以与所述第一流动板分开一距离。所述第一流动转向器的功能可以包括将所述排气流中的第一组微粒捕集在所述PM传感器的所述进口开口处，以及将所述排气流中的第二组微粒从所述进口朝向被设置在所述第二流动板处或附近的PM传感器元件引导以促进所述第二组微粒沉积到所述PM传感器元件上中的一个或多个，所述第一组微粒大于所述第二组微粒。当所述第二组微粒在所述PM传感器元件上的沉积速率超过阈值速率时，可以指示位于所述PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏。在本文中，所述第一流动板进一步朝向所述第二流动板引导所述排气流，并且其中所述第二流动板进一步朝向所述PM传感器的所述出口转向所述排气流。

控制器可以执行在下面参照图3描述的方法300以基于排气流率来调整PM传感器进口开口。用于执行方法300以及本文中包括的其余的方法的指令可以由控制器(诸如在图1和图2A-图2B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配合从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图1、图2A和图2B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。

图2C示出了PM传感器201的第二实施例的示意图270。第二实施例大体上类似于在上面关于图2A和图2B描述的第一实施例。然而，第二实施例包含PM传感器元件254，该PM传感器元件254沿垂直于第一实施例中的PM传感器元件254的方向的方向被取向。

如图所示，PM传感器元件254包含位于基板216的相对侧上的指状电极220和加热元件218。PM传感器元件254被设置在第一流动转向器234与第二流动转向器236之间，使得PM传感器元件的感测部分平行于第一流动转向器234和第二流动转向器236延伸。在本文中，PM传感器元件254的感测部分例如朝向平行于进来的排气流246的方向被引导。PM传感器元件254的电极220面向顶部表面212。因此，加热元件218面向倾斜底部部分210(例如，面向第一流动转向器234)。以此方式，PM传感器元件254相对于重力方向(箭头299)大体上沿平行于x-轴的水平方向设置。

这样一来，在PM传感器元件254的电极220与第二流动转向器236之间产生通道262。来自第一流动转向器234与第二流动转向器236之间的空间的排气在流过出口214之前流过通道262。通道的宽度264在第二流动转向器236的底部表面与电极220的顶部表面之间被测量。宽度264可以是0.1至0.2毫米之间的范围。在一个示例中，宽度恰好为0.15毫米。因此，相比于第一流动转向器234，PM传感器元件254更靠近第二流动转向器236。因此，相比于图2A和图2B的第一实施例，用于排气流过第二流动转向器236与PM传感器元件254之间的面积被减小。以此方式，微粒(例如，第二组微粒244)更多地被电极220的电荷所吸引，这可以促进横跨电极220的表面的微粒积聚。

在一个示例中，电极220和加热元件218可以被设置在基板的主表面上，意味着它们具有比元件的侧面(例如，圆柱形侧表面的表面积)更大的表面积。因此，基板216的侧表面可以作为基板的表面部分，所述表面部分不包括电极220或加热元件218并且是与具有电极220或加热元件218的那些不同的表面。在所描绘的示例中，侧表面的平面垂直于主表面的平面。因此，主表面的平面平行于进来的排气流246，而副表面的平面垂直于进来的排气流246。

图2D示出了包含保护管250和指状电极220的PM传感器201的顶视图280。基板(例如，基板216)的侧表面被压在保护管250的内表面上。电极包含分别对应于连接线224和222的正和负端。正线224通过实线来示出，而负线222通过虚线来示出。如在上面描述的，线222和224彼此间隔开一定的距离。随着PM沉积到电极220上，PM可以将线222桥接到线224，从而指示上游微粒过滤器的退化。

在该示例中，线222的大部分是弧形的，源自线222的单个线性线。同样地，线224的大部分是弧形的，源自线222的单个线性线。线222和224的弧长在径向向外的方向上更长，使得保护管250近侧的弧长长于保护管远侧的弧长。线222和线224沿相反的方向延伸，沿着基板(例如，图2A、图2B和图2C的基板216)的表面交替。在当前实施例中描绘的线222和224可以在图2A和图2B的第一实施例或图2C的第二实施例中被使用。

现在转向图3，描述了用于基于排气流率调整PM传感器(诸如图1、图2A和图2B的PM传感器201)的进口开口的方法300。具体地，当微粒物质传感器上游的排气流的排气流率分别高于或低于阈值时，到被设置在排气流中的PM传感器的进口的打开量可以被增加或被减小。

在302处，方法300包括确定和/或测量发动机工况。被确定的发动机工况可以包括例如发动机转速、排气流率、发动机温度、排气空燃比、排气温度、DPF的上一次再生以后逝去的持续时间(或距离)、PM传感器上的PM负荷、升压水平、环境状况(诸如大气压力和环境温度)等。

发动机排气通道可以包括被设置在DPF的上游和/或下游用于确定排气流率的一个或多个传感器。例如，发动机可以包括用于排气质量流量测量和确定PM传感器的进口处的排气流率的流量计。在一些示例中，PM传感器的进口处的进来的排气流率可以基于进气排气流率来确定。因此，在一些示例中，通过PM传感器被安装在其中的排气通道的排气流率可以基于替代的发动机传感器和/或工况来估计。

在304处，该方法包括确定排气流率是否高于阈值。在一个示例中，阈值可以是基于微粒在微粒物质传感器元件上的期望沉积速率的阈值速率。在其他示例中，阈值可以基于到PM传感器的再生阈值的时间。通常，当进来的排气流率高时，达到PM传感器的再生阈值的时间低于当排气流率低时。

如果排气流率低于阈值，那么方法300进入到306，其中PM传感器进口的打开量被增加。如在上面关于图2A-图2B讨论的，PM传感器可以包括被设置在进口处的第一流动转向器和流动控制器(诸如在图2A-图2B中示出的流动控制器238)，其中流动控制器的端部被设置为远离第一流动转向器一距离以在进口处产生间隙。因此，增加打开量包含通过在308处沿远离第一流动转向器的第一方向旋转流动控制器来增加第一流动转向器与流动控制器之间的间隙。沿第一方向旋转流动控制器包括向马达致动器发送使将流动控制器耦接至保护管的铰链沿第一方向旋转阈值量的信号。在一个示例中，流动控制器可以围绕PM传感器的中心轴线沿逆时针被旋转30°。增加流动控制器与第一流动转向器之间的间隙允许更多排气流入PM传感器，由此增加流入PM传感器的微粒量，这进而例如增加微粒在PM传感器上的沉积速率。然而，如果排气流率高于阈值，那么方法300进入到310，在310处进口的打开量被减小。因此，减小打开量包含通过在312处沿与第一方向相反的第二方向并且远离第一流动转向器旋转流动控制器来减小第一流动转向器与流动控制器之间的间隙。沿第二方向旋转流动控制器包括向马达致动器发送使将流动控制器耦接至保护管的铰链沿第二方向旋转阈值量的信号。在一个示例中，流动控制器可以围绕PM传感器的中心轴线沿逆时针被旋转30°。例如，减小流动控制器与第一流动转向器之间的间隙限制排气流入PM传感器，由此减少微粒量并且由此降低微粒在PM传感器上的沉积速率。

在一个示例中，开口通过使流动控制器旋转阈值量而被增加(在306处)或被减小(在310处)，所述阈值量是进一步基于排气流率的固定量。例如，当排气流率在阈值之上时，那么流动控制器可以沿第二方向被旋转30°(在312处)，然而，如果排气流率低于阈值，流率控制器可以沿第一方向被旋转30°(在308处)。在其他示例中，流率控制器可以被旋转阈值量，其中所述阈值量是可变的并且进一步基于排气流率。例如，在312处，如果排气流率超过阈值一定量，打开量将会随着排气流率在阈值之上的量增加而被减小更大量。类似地，在308处，如果排气流率在阈值之下一定量，打开量将会随着排气流率在阈值之下的量减小而被增加更大量。换言之，打开量可以取决于排气流率不同于阈值的量。

一旦进口开口基于排气流率被调整(在306处被增加或在310处被减小)，方法300就进入到314。在314处，在排气流中行进的微粒可以基于尺寸而与流至PM传感器感测元件的排气流分开。更大微粒和/或水滴可以例如被捕集在第一流动转向器(诸如在图2A-图2B中示出的第一流动转向器234)处，由此仅允许排气中的更小微粒进入(例如，经过)PM传感器进口开口。这些更小微粒然后可以如在图2A和图2B中描述的那样朝向PM传感器元件被引导，并且随后被沉积在PM传感器元件(例如，在图2A-图2B中示出的传感器元件254)上。

其次在316处，该方法包括确定PM传感器再生条件是否满足。具体地，当PM传感器元件上的PM负荷大于阈值时，或当PM传感器的电阻降至阈值电阻时，PM传感器再生条件可以被认为满足，并且PM传感器会需要被再生以实现进一步的PM检测。如果PM传感器再生条件满足，那么方法300进入到320，在320处PM传感器可以如在图4的方法400中描述的那样被再生。然而，如果当在316处被检查时PM传感器再生条件不满足，那么方法300进入到318，在318处PM传感器继续将PM收集在PM传感器上。因此，不被沉积在PM传感器上的任何PM都经由PM传感器的出口从PM传感器中被引导出来。

上述的方法300可以由控制器执行以通过调整PM传感器的进口开口来维持PM传感器沉积速率。在PM传感器包括将流动控制器耦接至PM传感器的保护管的弹簧铰链的其他实施例中，PM传感器进口开口的调整可以在没有通过控制器的介入的情况下被动地实现。在本文中，基于由进来的排气施加的压力，弹簧铰链可以旋转流动控制器，并且由此控制PM传感器的进口处的打开量。

因此，一种示例方法包括响应于微粒物质传感器上游的排气流的排气流率而调整到被设置在所述排气流中的微粒物质传感器的进口的打开量。所述调整包括当所述排气流率降至阈值速率之下时增加所述进口的所述打开量，并且所述调整进一步包括当所述排气流率超过所述阈值速率时减小所述进口的所述打开量。所述微粒物质传感器包括被设置在所述进口处的第一流动转向器和流动控制器，其中所述流动控制器的端部被设置为远离所述第一流动转向器一距离以在所述进口处产生间隙。增加所述打开量包含通过远离所述第一流动转向器沿第一方向旋转所述流动控制器来增加所述第一流动转向器与所述流动控制器之间的所述间隙，并且减小所述打开量包含通过朝向所述第一流动转向器沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述流动控制器来减小所述第一流动转向器与所述流动控制器之间的所述间隙。所述微粒物质传感器进一步包括被设置在所述微粒物质传感器的出口附近的第二流动转向器，所述第二流动转向器与所述第一流动转向器分开一距离。所述第二流动转向器经由所述第一流动转向器和所述第二流动转向器引导排气通过所述微粒物质传感器并且朝向被设置在所述微粒物质传感器的所述出口附近的微粒物质传感器元件。

现在转向图4，示出了用于使PM传感器(例如，在图1处示出的PM传感器106)再生的方法400。具体地，当PM传感器上的碳烟负荷大于阈值时，或当针对温度调整的PM传感器的电阻降至阈值电阻时，PM传感器再生条件可以被认为满足，并且PM传感器会需要被再生以实现进一步的PM检测。在402处，PM传感器的再生可以被开始，并且在404处，PM传感器可以通过加热传感器而被再生。PM传感器可以通过致动被热耦接至传感器电极表面的加热元件(诸如被嵌入在传感器中的加热元件)而被加热，直至传感器的碳烟负荷通过电极之间的碳颗粒的氧化而已经被充分降低。PM传感器再生通常通过利用计时器来进行控制，并且计时器可以在402处针对阈值持续时间被设定。替代地，传感器再生可以利用传感器顶端的温度测量、或通过到加热器的功率的控制、或这些中的任一个或全部来进行控制。当计时器被用于PM传感器再生时，那么在406处，方法400包括检查是否已经逝去阈值持续时间。如果还未逝去阈值持续时间，那么方法400进入到408，在408处可以继续PM传感器再生。如果已经逝去阈值持续时间，那么方法400进入到410，在410处碳烟传感器再生可以被终止，并且在412处，电路可以被关闭。另外，传感器电极可以例如被冷却至排气温度。方法400进入到414，在414处碳烟传感器的电极之间的电阻被测量。根据针对温度可能补偿的测得电阻，PM传感器的PM或碳烟负荷(即，PM传感器的电极之间的积聚的PM或碳烟)可以在416处被计算，并且该方法进入到418。在418处，PM传感器的计算的碳烟负荷可以与下限阈值_Thr进行比较。下限阈值_Thr可以是低于再生阈值的更低阈值，例如，指示电极充分清除掉碳烟颗粒。在一个示例中，该阈值可以是在其之下再生可以被终止的阈值。如果碳烟负荷继续大于下限阈值_Thr，指示进一步的再生会被需要，方法400进入到408，在408处PM传感器再生可以被重复。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来指示PM传感器会退化或碳烟传感器中的加热元件会退化。如果碳烟负荷低于下限阈值_Thr，指示电极表面是清洁的，方法400进入到420，在420处碳烟传感器电阻和再生历史可以被更新并且被存储在存储器中。例如，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可以被更新。在422处，各种模型然后可以被控制器用来计算DPF碳烟过滤的百分比效率。以此方式，PM传感器可以执行DPF的车载诊断。

图5图示了用于基于PM传感器的再生时间诊断DPF功能的示例程序500。在502处，可以由控制器通过校准来计算用于PM传感器的再生时间t(i)_再生，t(i)_再生是从之前再生的结束到PM传感器的当前再生的开始测得的时间。在504处，比较t(i)_再生与t(i-1)_再生，t(i-1)_再生是之前校准的PM传感器的再生时间。据此，可以推测碳烟传感器会需要通过再生多次而循环，以便诊断DPF。如果t(i)_再生小于t(i-l)_再生的值的一半，那么在508处指示DPF正在泄漏，并且DPF退化信号被开始。替代或加之上面提到的过程，DPF可以利用诸如排气温度、发动机转速/负荷等的其他参数来诊断。退化信号可以通过例如诊断代码上的故障指示灯而被开始。

小于之前再生时间的一半的当前再生时间可以指示电路到达R_再生阈值的时间更短，并且因此再生频率更高。PM传感器中的更高再生频率可以指示流出的排气由比以正常功能的DPF实现的更高量的微粒物质组成。因此，如果碳烟传感器中的再生时间的变化到达阈值t_再生，其中PM传感器的当前再生时间小于之前再生时间的一半，例如经由显示器向操作者和/或经由设定被存储在被耦接至处理器的非临时性存储器中的标志指示DPF退化或泄漏，所述标志可以被发送给被耦接至处理器的诊断工具。如果碳烟传感器的再生时间的变化未到达阈值t_再生，那么在506处不指示DPF泄漏。以此方式，被设置在微粒物质传感器上游的微粒过滤器中的泄漏可以基于微粒在微粒物质传感器元件上的沉积速率来检测。

现在转向图6，映射图600示出了排气流率、PM传感器进口开口与PM传感器上的PM负荷之间的示例关系。映射图600的第一曲线602示出了如通过被设置在PM传感器上游的流率传感器确定的排气流率。第二曲线604示出了如通过旋转如在图2A和图2B中描述的那样被设置在PM传感器的进口附近的流动控制器确定的PM传感器进口开口。第三曲线606示出了PM传感器上的PM负荷。虚线612指示PM再生阈值，而虚线614指示下限_Thr，指示PM传感器电极是清洁的，如在图4中描述的。虚线608和610分别指示阈值排气速率和阈值进口开口。对于每个曲线，时间沿着x(水平)轴进行描绘，而每个相应参数的值沿着y(垂直)轴进行描绘。

在时间T0处，PM传感器是相对清洁的(曲线606)，其中低PM负荷低于下限_Thr(线614)，指示PM传感器最近已经被再生。排气流率(曲线602)高于阈值排气速率(线608)。当排气速率高于阈值时，PM传感器进口开口可以通过将可移动板(诸如图2A和图2B中的流动控制器238)调整至第一(关闭)位置与第二(打开)位置之间的最终位置来调整。因此，最终位置可以比第二位置更靠近第一位置。在本文中，可移动板可以通过致动马达以朝向在PM传感器的进口附近的第一流动转向器沿第一方向(例如，逆时针)旋转将可移动板耦接至PM传感器的铰链来调整。将PM传感器进口开口调整到更靠近第一关闭位置的最终位置的技术效果是，可移动板与第一流动转向器之间的间隙被减小，由此减少进入PM传感器并且随后被沉积在PM传感器电极上的PM量。以此方式，PM传感器沉积速率可以被维持在期望的水平。在本文中，线606的斜率指示PM在PM传感器电极上的沉积速率。

在t0与t1之间，排气流(曲线602)继续保持高于阈值排气速率(线608)，因此，PM传感器进口开口被维持更靠近第一关闭位置。在t0与t1之间的时间期间，PM传感器继续以由线606指示的恒定速率收集微粒。

在t1处，PM传感器上的PM负荷达到再生阈值(虚线612)。在t1与t2之间的时间期间，PM传感器可以被再生。控制器可以具有响应于PM水平数据而向再生电路发送再生信号的指令。使PM传感器再生例如包括如在图4中描述的那样使电路的再生部分运转达阈值时间和/或阈值持续时间以烧掉被沉积在PM传感器的电极之间的PM。

在t2处，PM传感器是相对清洁的，如通过低PM负荷指示的(曲线606)。然而，排气流率(曲线602)在时间t2处降至阈值速率(线608)之下。在t2与t3之间，当排气速率低于阈值时，PM传感器进口开口可以通过将可移动板(诸如图2A和图2B中的流动控制器238)调整到比第一位置更靠近第二位置的最终位置来调整(曲线604)。在本文中，可移动板可以通过致动马达以远离在PM传感器的进口附近的第一流动转向器沿第二方向(例如，顺时针)旋转将可移动板耦接至PM传感器的铰链来调整。将PM传感器进口开口调整到更靠近第二打开位置的最终位置的技术效果是，可移动板与第一流动转向器之间的间隙被增加，由此增加进入PM传感器并且随后被沉积在PM传感器电极上的PM量。以此方式，PM传感器沉积速率可以被维持在线606的斜率所指示的期望的水平。因此，在t2与t4之间的线606的斜率类似于在t0与t1之间的线606的斜率。以此方式，通过基于排气流率来调整进口开口，PM传感器负荷可以被维持在恒定的速率。

在t3与t4之间，排气流率(曲线602)升高至阈值速率(线608)附近。通过如之前解释的那样将PM传感器进口开口调整到更靠近第一关闭位置的最终位置，PM传感器负荷被维持在期望的速率(线606的斜率)。以类似的方式，当排气流在t4与t5之间升高至阈值附近时，PM传感器进口开口被调整到更靠近第二打开位置的最终位置。通过基于排气流率主动调整进口开口，PM传感器负荷可以被维持在期望的水平。以此方式，PM传感器灵敏性可以变得不依赖于排气流率。

在t5处，PM负荷(曲线606)再次达到再生阈值(虚线612)。因此在t5与t6之间，PM传感器可以如之前解释的那样被再生。在t6处，PM传感器是相对清洁的。此外，当排气流(曲线602)保持高于阈值(线608)时，PM传感器进口开口被调整到更靠近第二打开位置的最终位置。然而，不管是否主动调整PM传感器进口开口，PM传感器上的PM负荷(曲线606)都急剧增加，指示微粒在PM传感器上的沉积速率高于期望的沉积速率，指示位于PM传感器上游的DPF正在泄漏。因此，响应于微粒在PM传感器上的当前沉积速率升高至微粒在PM传感器上的期望沉积速率之上，DPF泄漏可以被确定并且诊断代码可以被设定。例如，MIL可以被设定，指示DPF需要被更换。由于PM传感器不依赖于排气速率，DPF泄漏可以以及时的方式被检测，由此降低使发动机在泄漏的微粒过滤器的情况下运转的可能性并且因此减少排气中的碳烟颗粒排放。

以此方式，通过基于排气流率调整进口开口，PM传感器负荷可以被维持在恒定的速率，并且PM传感器灵敏性对排气流率的依赖可以被进一步降低。因此，当排气流率降至阈值之下时增加PM传感器进口开口并且当排气流率升高至阈值之上时减小开口的技术效果是，微粒在PM传感器电极上的沉积速率几乎保持恒定。PM传感器灵敏性不依赖于进来的排气流率，由此更准确地且更可靠地测量离开DPF的PM。因此，DPF的任何泄漏或退化可以被更高效地且更有效地被检测。

上述的系统和方法还提供了一种排气系统中的微粒物质感测的方法，所述方法包含，响应于微粒物质传感器上游的排气流的排气流率而调整到被设置在所述排气流中的微粒物质传感器的进口的打开量，所述微粒物质传感器元件被取向为其主表面平行于排气流的方向。在所述方法的第一示例中，所述方法可以额外地或替代地包括，其中所述调整包括当所述排气流率降至阈值速率之下时增加所述进口的所述打开量，并且所述调整进一步包括当所述排气流率超过所述阈值速率时减小所述进口的所述打开量。所述方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中所述微粒物质传感器包括被设置在所述进口处的第一流动转向器和流动控制器，其中所述流动控制器的端部被设置为远离所述第一流动转向器一距离以在所述进口处产生间隙。所述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，并且进一步包括，其中所述增加所述打开量包含通过远离所述第一流动转向器沿第一方向旋转所述流动控制器来增加所述第一流动转向器与所述流动控制器之间的所述间隙。所述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，并且进一步包括，其中所述减小所述打开量包含通过朝向所述第一流动转向器沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述流动控制器来减小所述第一流动转向器与所述流动控制器之间的所述间隙。所述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，并且进一步包括，其中所述微粒物质传感器进一步包括被设置在所述微粒物质传感器的出口附近的第二流动转向器，所述第二流动转向器与所述第一流动转向器分开一距离。所述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，并且进一步包含，经由所述第一流动转向器和所述第二流动转向器引导排气通过所述微粒物质传感器并且朝向被设置在所述微粒物质传感器的所述出口附近的微粒物质传感器元件，其中所述微粒物质传感器元件沿平行于所述第一和第二流动转向器的方向被取向。所述方法的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括，检测被设置在所述微粒物质传感器上游的微粒过滤器中的泄漏，并且基于所述微粒在所述微粒物质传感器元件上的沉积速率而指示所述微粒过滤器的退化。所述方法的第八示例可选地包括第一至第七示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述阈值速率基于所述微粒在所述微粒物质传感器元件上的期望沉积速率。

上述的系统和方法还提供了一种微粒物质传感器系统中的微粒物质感测的方法，所述方法包含，响应于排气流通道中的排气流的排气流率低于阈值而增加到被设置在所述PM传感器内部的PM传感器元件的排气流，其中所述PM传感器被设置在所述排气流通道中，所述PM传感器元件被取向为其主表面平行于排气流的方向，以及响应于所述排气流率高于所述阈值而减少到所述PM传感器元件的所述排气流。在所述方法的第一示例中，所述方法可以额外地或替代地包括，其中所述增加排气流包括沿第一方向旋转位于所述PM传感器的进口开口附近的流率控制器，并且其中所述减小所述排气流包括沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述流率控制器。所述方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中所述沿所述第一方向旋转所述流动控制器进一步包括远离被设置在所述PM传感器的所述进口开口处或附近的第一流动板移动所述流率控制器，并且其中所述沿所述第二方向旋转所述流动控制器进一步包括朝向所述PM传感器组件的所述第一流动板移动所述流率控制器。所述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，并且进一步包括，其中所述PM传感器进一步包含位于所述PM传感器的出口附近的第二流动板，并且其中所述第二流动板与所述第一流动板分开一距离。所述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，并且进一步包括，将所述排气流中的第一组微粒捕集在所述PM传感器的所述进口开口处，以及将所述排气流中的第二组微粒从所述进口朝向被设置在所述第二流动板处或附近的PM传感器元件引导以促进所述第二组微粒沉积到所述PM传感器元件上，所述第一组微粒大于所述第二组微粒。所述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，并且进一步包含，当所述第二组微粒在所述PM传感器元件上的沉积速率超过阈值速率时指示位于所述PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏。所述方法的第六示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所述第一流动板进一步朝向所述第二流动板引导所述排气流，并且其中所述第二流动板进一步朝向所述PM传感器的所述出口转向所述排气流。

上述的系统和方法还提供了一种微粒物质传感器，所述微粒物质传感器包含，第一流动转向器，其在所述PM传感器的进口附近；第二流动转向器，其在所述PM传感器的出口附近，所述第二流动转向器与所述第一流动转向器分开一距离；PM传感器元件，其平行于所述第一和第二流动转向器，其中所述PM传感器元件的至少一部分被设置在所述第一流动转向器与所述第二流动转向器之间；以及可移动板，其被设置在所述PM传感器的所述进口处或附近，适于调整所述进口的进口开口。在所述微粒物质传感器的第一示例中，所述传感器可以额外地或替代地包括控制器，所述控制器具有被存储在非临时性存储器上用于以下的计算机可读指令：基于所述PM传感器上游的排气的排气流率将所述可移动板调整到在具有更小进口打开量的第一位置与具有更大进口打开量的第二位置处或之间的最终位置。所述微粒物质传感器的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步地，其中将所述可移动板调整到所述最终位置包括随着所述排气流率增加而调整所述可移动板比所述第二位置更靠近所述第一位置，并且进一步包括随着所述排气流率降低而调整所述流动控制器比所述第一位置更靠近所述第二位置。所述微粒物质传感器的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括用于当微粒在所述PM传感器上的当前沉积速率超过微粒在所述PM传感器上的期望沉积速率时指示位于所述PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏的指令。

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，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统执行。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，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。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，其中通过配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配置和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

以下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多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联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)

1.一种方法，其包含：

响应于微粒物质传感器上游的排气流的排气流率而调整到被设置在所述排气流中的所述微粒物质传感器的进口的打开量，微粒物质传感器元件被取向为其主表面平行于排气流的方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整包括当所述排气流率降至阈值速率之下时增加所述进口的所述打开量，并且所述调整进一步包括当所述排气流率超过所述阈值速率时减小所述进口的所述打开量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述微粒物质传感器包括被设置在所述进口处的第一流动转向器和流动控制器，其中所述流动控制器的端部被设置为远离所述第一流动转向器一距离以在所述进口处产生间隙。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述增加所述打开量包含通过远离所述第一流动转向器沿第一方向旋转所述流动控制器来增加所述第一流动转向器与所述流动控制器之间的所述间隙。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述减小所述打开量包含通过朝向所述第一流动转向器沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述流动控制器来减小所述第一流动转向器与所述流动控制器之间的所述间隙。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述微粒物质传感器进一步包括被设置在所述微粒物质传感器的出口附近的第二流动转向器，所述第二流动转向器与所述第一流动转向器分开一距离。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包含，经由所述第一流动转向器和所述第二流动转向器引导排气通过所述微粒物质传感器并且朝向被设置在所述微粒物质传感器的所述出口附近的微粒物质传感器元件，其中所述微粒物质传感器元件沿平行于所述第一流动转向器和所述第二流动转向器的方向被取向。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括，检测被设置在所述微粒物质传感器上游的微粒过滤器中的泄漏，并且基于所述微粒在所述微粒物质传感器元件上的沉积速率而指示所述微粒过滤器的退化。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述阈值速率基于所述微粒在所述微粒物质传感器元件上的期望沉积速率。

10.一种用于微粒物质传感器即PM传感器的方法，其包含：

响应于排气流通道中的排气流的排气流率低于阈值而增加到被设置在所述PM传感器内部的PM传感器元件的排气流，其中所述PM传感器被设置在所述排气流通道中；以及

响应于所述排气流率高于所述阈值而减少到所述PM传感器元件的所述排气流，所述PM传感器元件被取向为其主表面平行于排气流的方向。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述增加排气流包括沿第一方向旋转位于所述PM传感器的进口开口附近的流率控制器，并且其中所述减小所述排气流包括沿与所述第一方向相反的第二方向旋转所述流率控制器。

12.根据权利要求11所述的方法，其中沿所述第一方向旋转所述流动控制器进一步包括远离被设置在所述PM传感器的所述进口开口处或附近的第一流动板移动所述流率控制器，并且其中沿所述第二方向旋转所述流动控制器进一步包括朝向所述PM传感器组件的所述第一流动板移动所述流率控制器。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述PM传感器进一步包含位于所述PM传感器的出口附近的第二流动板，并且其中所述第二流动板与所述第一流动板分开一距离，并且其中PM传感器元件平行于所述第一流动板和所述第二流动板位于所述第二流动板附近的所述距离处。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包含：

将所述排气流中的第一组微粒捕集在所述PM传感器的所述进口开口处；以及

将所述排气流中的第二组微粒从所述进口朝向被设置在所述第二流动板处或附近并且平行于所述第二流动板的PM传感器元件引导以促进所述第二组微粒沉积到所述PM传感器元件上，所述第一组微粒大于所述第二组微粒。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含，当所述第二组微粒在所述PM传感器元件上的沉积速率超过阈值速率时指示位于所述PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一流动板进一步朝向所述第二流动板引导所述排气流，并且其中所述第二流动板进一步朝向所述PM传感器的所述出口转向所述排气流。

17.一种微粒物质传感器即PM传感器，其包含：

第一流动转向器，其在所述PM传感器的进口附近；

第二流动转向器，其在所述PM传感器的出口附近，所述第二流动转向器与所述第一流动转向器分开一距离；

PM传感器元件，其平行于所述第一流动转向器和所述第二流动转向器，其中所述PM传感器元件的至少一部分被设置在所述第一流动转向器与所述第二流动转向器之间；以及

可移动板，其被设置在所述PM传感器的所述进口处或附近，适于调整所述进口的进口开口。

18.根据权利要求17所述的传感器，其进一步包括控制器，所述控制器具有被存储在非临时性存储器上用于以下的计算机可读指令：

基于所述PM传感器上游的排气的排气流率将所述可移动板调整到在具有更小进口打开量的第一位置与具有更大进口打开量的第二位置处或之间的最终位置；以及

当微粒在所述PM传感器上的当前沉积速率超过微粒在所述PM传感器上的期望沉积速率时指示位于所述PM传感器上游的微粒过滤器中的泄漏。

19.根据权利要求18所述的传感器，其中将所述可移动板调整到所述最终位置包括随着所述排气流率增加而调整所述可移动板比所述第二位置更靠近所述第一位置，并且进一步包括随着所述排气流率降低而调整所述流动控制器比所述第一位置更靠近所述第二位置。

20.根据权利要求19所述的传感器，其中PM传感器元件平行于所述第一流动转向器和所述第二流动转向器，并且其中所述PM传感器元件与所述第二流动转向器之间的通道包含0.1至0.2毫米之间的宽度。