CN107167402B - 用于排气微粒物质感测的方法和系统 - 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和系统。提供了用于被设置在排气系统中的柴油微粒过滤器下游的微粒物质传感器的方法和系统。在一个示例中，一种微粒物质传感器可以包括外部、无穿孔的管和引导管，所述外部、无穿孔的管包括沿着内表面被形成的多个负电极，所述引导管包括穿孔中心元件和内部管，所述中心元件包括沿着外表面被形成的多个正电极。通过在不同的圆柱形表面上形成电极并且将电极分开一间隙，更均匀的电场可以在电极之间的间隙中被产生，由此提高碳烟捕获并且增加微粒物质传感器灵敏性。
Description
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
柴油燃烧可以产生排放，包括微粒物质(PM)。微粒物质可以包括柴油碳烟和诸如灰烬微粒、金属腐蚀颗粒、硫酸盐和硅酸盐的气雾。当被释放到大气中时，PM能够呈以个体颗粒或链聚集物，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，PM或碳烟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上的PM负荷并诊断DPF的运转。电阻式PM传感器通常包括基于一对电极之间的测得的电导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PM或碳烟负荷的平坦交叉指状电极。具体地，交叉指状电极被形成在共同的基板上，并且测得的跨过电极的电导率提供碳烟积聚的测量。因此，平坦电极中的静电场在电极的表面附近更强，并且相切于电极表面发生。此外，静电场在远离电极表面的距离处迅速衰减。因此，靠近电极的表面流动的碳烟微粒经历足够的静电力以被捕集到电极表面上，而其他碳烟微粒可以逸出。这能够导致差的碳烟捕获和分布。另外，由于感测电极的平坦几何形状，碳烟可以只沿着一个表面(例如，包括电极的表面)被积聚。因此，排气流中的大部分碳烟不会被检测到，从而导致降低的传感器灵敏性。
Heimann等人在WO2006027287中示出了一种示例PM传感器设计。在该设计中，交叉指状电极被径向地分布在圆柱形表面周围，由此增加用于碳烟吸附的表面积，并且进一步增加传感器灵敏性。
然而，发明人在此已经认识到这种方案的潜在问题。Heinmann等人描述的被形成在圆柱形表面上的交叉指状电极会由于位于远离传感器表面的碳烟微粒所经历的差的静电吸引而继续具有降低的碳烟捕获。具体地，即使在圆柱形表面的情况下，在电极之间产生的静电场依然相切于传感器的表面。因此，当碳烟微粒更靠近传感器表面时，碳烟微粒会经历更强的静电吸引，而其他碳烟微粒会继续逸出而不被传感器检测到。另外，传感器输出会受冲击传感器表面的污染物和/或水滴的存在影响。
发明内容
发明人已经识别了至少部分地解决这些问题同时改善PM传感器的灵敏性的方案。在一个示例方案中，PM传感器可靠性可以通过一种微粒物质传感器来增加，所述微粒物质传感器包括具有沿着内表面的多个负电极的外部、无穿孔的管；中心、穿孔的元件，其具有沿着所述中心元件的外表面的多个正电极，所述中心元件被设置在所述外部管内；以及内部管，其被附加至所述中心元件。所述外部管、所述中心元件和所述内部管中的每一个具有共同的轴线。以此方式，通过在不同的表面上形成分开一间隙的正电极和负电极，垂直于表面中的每一个的静电场可以被产生，并且该静电场可以在电极表面之间的间隙中更均匀。因此，跨过传感器的电极的碳烟分布和积聚可以更均匀。
作为一个示例，一种排气PM传感器可以被配置有传感器电极，并且可以被设置在排气管中微粒过滤器的下游。PM传感器可以包括外圆柱形保护管和内引导管。外部管可以保护传感器电极，而引导管可以朝向被设置在外部管内的传感器电极引导排气。引导管可以包括被耦接至较大中空中心元件的较小内圆柱形无穿孔的管。内部管可以进一步将排气流中的较大微粒和水滴捕集在内部管的进口处，由此阻止它们冲击传感器电极。中心元件可以包括多个穿孔，排气可以通过所述多个穿孔从内部管被释放到被形成在中心元件与外部管之间的间隙内。在一个示例中，中心元件可以是内部管的朝向外部管的中心延伸的延伸部，并且可以被中心地设置在外部管内。
传感器电极可以包括被形成在中心元件和外部管的不同表面上的多个正电极和多个负电极，并且可以彼此分开所述间隙。具体地，负电极可以被形成在外部管的内表面上，而正电极可以被形成在中心元件的外表面上。经由进口进入PM传感器的排气可以朝向穿孔中心元件被引导。排气然后可以流过中心元件的穿孔进入将传感器电极分开的间隙。由于多个正电极与多个负电极的分开，排气中的碳烟微粒可以经历间隙中的均匀的电场。因此，颗粒可以被均匀地沉积在被形成在传感器电极之间的间隙中。一旦足够量的碳烟已经被积聚在间隙中，传感器再生就可以被开始。
以此方式，通过将PM传感器的正电极和负电极设置在传感器组件的不同的构件的表面上，并且通过将正电极和负电极分开所述间隙，垂直于电极表面中的每一个的静电场可以跨过间隙被产生。将电极分开并且在电极之间的间隙中产生法向的静电场的技术效果是，可以使得在间隙中产生的静电场更均匀。因此，排气流中的碳烟可以跨过电极表面被更均匀地沉积。此外，通过跨过间隙产生静电场，静电场不在传感器电极之间的间隙中衰减，并且因此在间隙中的所有碳烟微粒都经历大体上类似的静电场。总的来说，传感器组件的这些特性可以改善PM传感器的准确性和可靠性。因此，这增加了微粒物质过滤器上的微粒物质负荷估计的准确性。此外，由于大微粒在感测电极上的冲击的PM传感器灵敏性波动可以被减少。通过实现排气DPF的更准确诊断，排气排放合规性可以被提高。
应当理解，提供以上概述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基本特征，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2示出了PM传感器的示意图。
图3A-3C示出了PM传感器的外部管、引导管的穿孔区域和无穿孔区域的剖视图。
图4示出了PM传感器的示意图，其示出了流入引导管并且从PM传感器的外部管中流出的排气。
图5示出了描绘用于在跨过被设置在PM传感器内的传感器电极的排气流中积聚微粒的方法的流程图，所述传感器电极由间隙分开。
图6是描绘用于再生PM传感器的传感器电极的示例方法的流程图。
图7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示例方法的流程图。
图8示出了PM传感器上的碳烟负荷与被设置在PM传感器上游的微粒过滤器上的碳烟负荷之间的示例关系。
具体实施方式
以下描述涉及用于测量被存储在诸如图1的车辆系统中的发动机排气微粒过滤器上的微粒物质的量的系统和方法。被配置有正电极和负电极的圆柱形微粒物质(PM)传感器可以位于排气微粒过滤器的下游，所述正电极和负电极被分布在不同的传感器元件的不同表面上并且被进一步分开一间隙(图2)。负电极可以被形成在PM传感器的外部、无穿孔的管的内表面上，而正电极可以被形成在PM传感器的引导管的穿孔区域的外表面上。因此，电极被形成在分开的圆柱形表面上，并且被所述间隙进一步分开。引导管可以进一步包括被耦接至穿孔区域的较小无穿孔区域，穿孔区域与无穿孔区域两者都被同轴地设置在外部管内。在图3A-3C中示出了外部管、引导管的穿孔区域和无穿孔区域的剖视图。引导管和外部管可以包括分别被配置为将排气引导到PM传感器内和将排气从PM传感器中引导出来的进口孔和出口孔，如在图4中示出的。引导管上的多个穿孔可以将排气引导到电极之间的间隙内，排气中的微粒可以被捕集并且被积聚在所述间隙中。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图5的示例程序)，以将微粒积聚在正电极与负电极之间的间隙中。另外，控制器可以间隙地清洁PM传感器(图6)以实现连续的PM监测。控制器也可以被配置为执行程序(诸如图7的示例程序)，以基于PM传感器再生之间的时间再生排气微粒过滤器。在图8中示出了过滤器诊断的示例。以此方式，PM传感器灵敏性可以被增加。
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最终通向将排气传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可以包括一个或更多个排放控制装置70，所述一个或更多个排放控制装置70可以以紧密耦接定位的方式被安装在排气装置中。一个或更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，所述柴油微粒过滤器(DPF)102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，DPF102是柴油微粒物质保持系统。DPF102可以具有例如由堇青石或碳化硅制作的整体结构，其中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DPF102后已经被过滤掉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是基于跨过PM传感器的电极测量的导电率的改变而估计DPF102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，如以下进一步详细描述的。
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(在本文中描述该传感器的各种示例)接收信息，并向多个致动器81(在本文中描述该致动器的各种示例)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328、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中的各种位置。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)、电路的开关等。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器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，并基于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。例如，在PM传感器再生期间，控制器可以闭合电路中的开关达阈值时间，以将一定的电压应用于被耦接至PM传感器的加热元件来加热传感器电极并烧掉被沉积在PM传感器电极上的碳烟颗粒。示例程序在本文中参照图5-图7进行描述。
现在转向图2，示出了微粒物质(PM)传感器202(诸如图1的PM传感器106)的示例实施例的示意图200。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，诸如在图1中示出的排气通道35)。
图2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，部件彼此共面接触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、在其之间具有空间而没有其他部件的元件可以被称为如此。
在示意图200中，PM传感器202在柴油微粒过滤器的下游被设置在排气通道204内部。排气被示为经由PM传感器从柴油微粒过滤器的下游朝向排气尾管流动(沿着X轴线)，如通过箭头206指示的。PM传感器202包括外部保护管212和内部引导管210。外部管212可以是无穿孔的中空圆柱形管，并且引导管210可以被同轴地设置在外部管212内。具体地，外部管212和引导管210可以共享共同的中心轴线Y-Y’。例如，引导管210可以是内部中空管，所述引导管210被设置在外部管212内部并且通过沿着外部管的表面设置的螺钉(未示出)被保持到外部管212。在一些示例中，外部管212也可以被称为第一圆柱形元件，并且引导管210可以被称为第二圆柱形元件。在文本中，第二圆柱形元件被同轴地设置在第一圆柱形元件内。
外部管212可以是具有直径D1(箭头240)的圆柱形管，并且可以经由传感器凸起(未示出)被安装到排气通道204。外部管212可以包括在顶部表面250上的嵌件253，电连接件(诸如254、258和222)可以通过所述嵌件253被插入外部管212。因此，外部管212的顶部表面250密封管以保护被容纳在PM传感器202内的传感器电极。外部管212可以被安装到排气通道204上，使得外部管212的中心轴线Y-Y’是沿着Y轴线。具体地，外部管212的中心轴线Y-Y’正交于排气通道204中的排气流的方向(箭头206)。
外部管212延伸到排气通道204内部的部分内。在文本中，外部管212延伸到排气通道204内达长度L1(箭头238)。外部管延伸到排气通道内的深度可以取决于排气通道的直径。在一些示例中，外部管可以延伸达排气管直径的大约三分之一到三分之二。
PM传感器202的内部引导管210被同轴地设置在外部管212内。引导管210可以包括被附加到较小无穿孔部分/区域216的较大穿孔部分/区域214。穿孔部分214(在本文中也被称为中心元件)被配置为长度为L4(箭头232)和直径为D2(箭头244)的中空圆柱形管。无穿孔部分216(在本文中也被称为内部管)是长度为L7(箭头230)和直径为D3(箭头242)的中空圆柱形管。在文本中，中心元件214的直径D2可以大于内部管216的直径D3。因此，内部管可以小于中心元件和外部管中的每一个(例如，D3<D2<D1)。
作为一示例，引导管210可以被制造为包括较大穿孔部分和较小无穿孔部分两者的单件，并且单件可以被同轴地设置在外部管内。引导管可以替代地被称为内部管，包括穿孔区域和无穿孔区域两者。作为另一示例，较小无穿孔部分和较大穿孔部分可以被单独制造，并且然后被耦接在一起以形成引导管210。
在所描绘的示例中，中心元件214的长度L4小于内部管216的长度L7。在其他示例中，中心元件214的长度L4可以长于内部管216的长度L7。在其他示例中，中心元件214和内部管216可以具有大体上相等的长度。然而，中心元件214、内部管216和外部管212中的每一个的长度可以被选择为使得内部管216的部分274延伸越过外部管212的底部表面251进入排气通道204。另外，外部管的底部表面251可以包括这样的切口，内部管216的部分274延伸通过所述切口进入排气通道204。因此，切口的直径可以大体上等于内部管216的直径D3。此外，底部表面251可以被密封。因此，排气不会经由外部管212的底部表面251进入PM传感器202。然而，排气可以经由位于内部管216上的进口226进入PM传感器202，并且排气可以经由位于外部管212上的出口孔(在本文中也被称为离开孔)228离开，这将会参照图3A-图3C和图4详细地进行描述。
现在转向图3C，示出了PM传感器202在沿着图2的线C-C’的平面中的剖视图375。在文本中，示出了PM传感器的延伸到排气管内的内部管216的剖视图。如之前描述的，内部管216可以是具有直径D3的中空圆柱形管。内部管216可以包括进口226，所述进口226被设置为使得排气的一部分经由进口226沿由箭头208指示的方向进入内部管216。具体地，排气经由进口226进入内部管216的方向可以与排气管中的排气流的方向(由箭头206指示)相反。在一个示例中，进口226可以被配置为来自内部管216的孔切口。在不偏离本公开的范围的情况下，进口226的各种其他几何形状可以是可能的。其他示例几何形状包括狭缝、孔等。
进口226被设计为沿着内部管216的更靠近排气尾管的表面，并且被设置为进一步远离例如被设置在PM传感器上游的微粒过滤器。因此，压力差可以在进口226处和进口226附近发生，所述压力差可以允许较大部分的排气进入内部管216。
进入内部管216的排气可以被容纳在内部管的区域376内。例如，排气然后沿内部管216的长度向上并且朝向中心元件214(图2)行进。返回到图2，内部管216的底部表面可以被密封。因此，排气可以例如经由位于内部管216上的进口226而不经由内部管或外部管的底部表面进入PM传感器202。经由进口226进入PM传感器的排气行进达内部管的长度(例如，内部管216内部的L7的距离)，并且然后流入中心元件214。
如之前解释的，中心元件214可以是长度为L4(箭头232)的中空汽缸，所述中空汽缸被设置在外部管212内，使得中心元件214的中心轴线与外部管212和内部管216中的每一个的中心轴线一致。具体地，中心元件214的中心轴线与外部管212的中心轴线Y-Y’一致。因此，中心元件214可以被耦接至内部管216。例如，中心元件214可以被耦接至内部管216的进一步远离进口226并且更靠近外部管212的顶部表面250的端部。中空中心元件214可以进一步包括沿着表面分布的多个穿孔224。另外，中心元件214上的多个穿孔延伸通过中心元件的厚度。在一个示例中，多个穿孔224可以是在形状上为圆形并且沿着中心元件214的表面均匀地间隔开的孔。因此，穿孔可以从中心元件214的外表面268和内表面中的每一个延伸。穿孔的各种几何形状和间距可以是可能的，包括但不限于圆柱形几何形状、球形几何形状、V形几何形状等。因此，经由内部管上的进口226流入PM传感器的排气可以流向中心元件214，并且经由穿孔224离开中心元件。在一个示例中，中心元件的顶部表面可以被密封，以阻止排气通过PM传感器的顶部逸出。因此，排气仅可以经由穿孔离开中心元件。
中心元件214在直径上小于外部管212，并且因此当被放置在外部管212内部时，中心元件214与外部管212分开一间隙。因此，该间隙可以基于外部管212和中心元件214的直径的差(例如，D1-D2)。
经由穿孔224离开中心元件214的排气可以被释放到中心元件214与外部管212之间的空间/间隙内。在文本中，排气可以遇到被形成在外部管和中心元件中的每一个的表面上的传感器电极。传感器电极的几何形状和定位将会在下面详细地进行解释。
传统的PM传感器包括被形成在共同平坦基板上的交叉指状电极，所述共同平坦基板被设置在外保护管内。通常，PM传感器的外部管用来保护被设置那里的传感器电极。由于传感器电极沿着基板相互交叉，因此在传感器电极之间产生的静电场是沿着平坦表面并且被限制于更靠近电极的表面的区域。因此，靠近电极表面流动的微粒会经历静电引力，并且被沉积在电极表面上。然而，进一步远离电极表面的微粒会经历弱静电引力，并且不会被积聚在电极表面上，微粒然后逸入到未被检测的大气内。
发明人在此已经认识到，会是可能的是，通过在不同传感器元件(或不同的传感器结构)的不同表面上形成电极而在传感器电极之间产生更强且更均匀的电场，而不向PM传感器添加额外的部件。例如，外部管212的内表面246可以包括多个电极218。类似地，中心元件214的外表面268可以包括多个电极220。多个电极218和220可以被分布为使得电极面向彼此并且被间隙进一步彼此分开。在文本中，该间隙可以不包括任何部件。通过将电极连接至电压源的正端子和负端子，均匀的静电场可以在电极之间的间隙中产生。
经由多个穿孔224离开中心元件214的排气可以进入外部管212与中心元件214之间的间隙。例如，通过包括跨过间隙的电极，排气流中的微粒可以通过在间隙中产生的均匀电场被捕集到电极上和电极之间的间隙中。在文本中，碳烟颗粒积聚在电极之间的间隙中，从而形成碳烟桥。
为了进一步说明，多个电极218可以被连接至电压源的负端子，并且在下文中被可互换地称为多个负电极218。类似地，多个电极220可以被连接至电压源的正端子，并且被称为多个正电极220。在一些示例实施例中，电极218和220的极性可以被互换。电极通常由诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等的金属、以及氧化物、水泥、合金、和包含前述金属中的至少一种的组合制造。
在一个示例中，外部管212和中心元件214可以由高绝缘材料制造。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的任何类似材料。多个负电极218和多个正电极220可以分别被直接形成在外部管212的内表面和中心元件214的外表面上。
将焦点转至多个负电极218，多个负电极218被直接形成在外部管212的内表面246上，并且因此可以与外部管212的内表面246共面接触。多个负电极218可以包括第一部分252和第二部分256，第一部分252和第二部分256两者都沿着外部管212的内表面246被形成。在文本中，第一部分252是无分支区域，并且第二部分256包括在沿着第一部分252的位置处分叉出来的多个“尖齿”。电线254可以将第一部分252和第二部分256中的每一个连接至位于外部管212外部的电压源的负端子。因此，电线254的一部分可以被容纳在外部管212内部，并且其余部分可以被容纳在排气通道204的外部(作为一个示例，<1米远)，并且被电耦接至电压源和稍后将会参照图3A进行解释的测量装置。
负电极218的第二部分256可以在相距外部管212的顶部表面250的长度L2(箭头234)处开始。长度L2可以基于外部管212在排气通道204内部的长度L1来确定。作为一示例，长度L2可以是长度L1的三分之一。第二部分256可以包括多个尖齿，长度为L3(箭头260)的每个尖齿沿着外部管212的内表面246以第一间距(W1)被形成。间距W1通常可以在10微米到100微米的范围内，其中每个个体电极的线宽为大约相同值，但后者不是必要的。第二部分256可以被均匀地间隔开，并且大体上平行于Y轴线。换言之，第二部分256的多个尖齿可以垂直于排气通道204中的排气的流动方向(箭头206)。
负电极218的第一部分252可以沿着外部管的内圆周形成。因此，第一部分252可以在相距外部管212的顶部表面250的长度L2(箭头234)处开始，并且可以沿着外部管212的内表面246被形成。第一部分252可以包括弯曲部分，并且因此，该弯曲部分可以大体上等于外部管212的弯曲部分。实际上，第一部分252的长度可以大体上等于外部管212的内圆周。另外，第二部分256的多个尖齿可以被电耦接至第一部分252。例如，第一尖齿(在本文中也被称为多个负电极中的第一个)可以在外部管212的顶部表面250之下的长度L2处(即在位置x处)开始。在位置x处，第一负电极被电耦接至第一部分252。此外，第一负电极延伸达长度L3。第二尖齿(在本文中也被称为多个负电极218中的第二个)也可以在外部管212的顶部表面250之下长度L2处开始，并且可以进一步开始位置(x+W1)，其中W1是多个负电极218的尖齿之间的第一间距。在位置(x+W1)处，第二部分256的第二负电极被电耦接至第一部分252。此外，第二部分256的第二负电极延伸达长度L3，例如所述长度L3是第一负电极延伸达的相同长度。以类似的方式，多个负电极218的相继的尖齿或负电极被形成在外部管212的内表面246上。电线254将第一部分252和第二部分256中的每一个连接至位于外部管212外部的电压源的负端子，由此将负电压应用于多个负电极218的尖齿/电极中的每一个。应注意，外部管212可以具体地在多个负电极218被形成的区域中不包括任何穿孔。因此，多个负电极218可以被形成在无穿孔的圆柱形表面上。
PM传感器202的中心元件214可以包括被形成在中心元件214的外表面268上的多个电极220。被形成在中心元件214的外表面268上的多个电极220可以被连接至电压源的正端子，并且在下文中被称为多个正电极220。多个正电极220可以被直接形成在中心元件214的外表面268上，并且因此可以与中心元件214的外表面268共面接触。多个正电极220可以包括第三无分支部分264和第四分支部分(或尖齿)266，第三无分支部分264和第四分支部分(或尖齿)266两者都沿着中心元件214的外表面268被形成并且被进一步容纳在外部管212内。尽管被称为第三部分264和第四部分266，但是应认识到，第三部分264是多个正电极220的第一无分支部分，而第四部分266是多个正电极220的第二分支部分。电线258可以将第三部分264和第四部分266中的每一个连接至位于外部管212外部的电压源的正端子。因此，电线258的一部分可以被容纳在外部管212内部，并且其余部分可以被容纳在排气通道204外部(作为一个示例，<1米远)，并且被电耦接至电压源和稍后将会参照图3A进行解释的测量装置。
多个正电极220的第四部分266可以从外部管212的顶部表面250超过长度L5(箭头270)。在一个示例中，正电极220的第四部分266在其处开始的长度L5可以大体上等于多个负电极218的第二部分256在外部管212内部在其处开始的长度L2。因此，被形成在中心元件214的外表面上的多个正电极220可以在与被形成在外部管212的内表面上的多个负电极218相同的高度处。
第四部分266可以包括多个尖齿，长度L6(箭头272)的尖齿中的每一个沿着中心元件214的外表面268以第二间距(W2)被形成。第二间距W2通常可以在10微米到100微米的范围内，其中每个个体电极的线宽为大约相同值，但后者不是必要的。在一个示例中，第二间距W2可以大体上等于第一间距W1。在另一示例中，第二间距W2可以不同于第一间距W1。在一些示例中，第二间距W2可以基于中心元件214的曲率和第一间距W1来调整，使得多个正电极220面向多个负电极218。因此，沿着外部管212的内表面246分布的多个正电极220的尖齿或正电极可以面向沿着中心元件214的外表面268分布的多个负电极218的尖齿或负电极。
多个正电极220的第四部分266可以被均匀地间隔开，并且大体上平行于多个负电极218的第二部分256，并且平行于管Y-Y’的中心轴线。换言之，多个正电极220的第二部分266可以垂直于排气通道204中的排气流的方向(箭头206)。
多个正电极220的第三部分264可以沿着中心元件214的外圆周沿平行于排气通道204中的排气的流动方向(箭头206)的方向被形成。第三部分264可以平行于多个负电极218的第一部分252。
因此，第三部分264可以在相距外部管212的顶部表面250的长度L5(箭头270)处被形成。第三部分264可以包括弯曲部分，并且因此，该弯曲部分可以大体上等于中心元件214的弯曲部分。实际上，第三部分264的长度可以大体上等于中心元件214的外圆周。另外，第四部分266可以被电耦接至第三部分264。例如，多个正电极的第一尖齿或第一个可以在外部管212的顶部表面250之下的长度L5处(即在位置y处)开始。例如，在位置y处的第一正电极可以面向在位置x处的第一负电极。在位置y处，多个正电极220的第一正电极被电耦接至第三部分264。在一个示例中，位置y可以基于第一负电极的位置x和间隙(D2-D1)来选择。因此，第一正电极可以例如从第一负电极跨过。此外，多个正电极220的第四部分266的第一正电极延伸达长度L6(箭头272)。在一个示例中，长度L6可以大体上等于多个负电极218的第二部分256的长度L3。在另一示例中，长度L6可以不同于多个负电极218的长度L3。
多个负电极220的第二尖齿或第二个可以在外部管212的顶部表面250之下长度L5处开始，并且可以进一步开始位置(y+W2)，其中W2是多个正电极220之间的第二间距。在位置(y+W2)处，多个正电极220的第二正电极被电耦接至第三部分264。此外，多个正电极220的第二正电极延伸达长度L6，例如所述长度L6是第一正电极延伸达的相同长度。以类似的方式，多个正电极220的相继的正电极被形成在中心元件214的外表面268上。电线258将第三部分264和第四部分266中的每一个连接至位于外部管212外部的电压源的正端子，由此将正电压应用于多个正电极220的电极中的每一个。应注意，多个正电极220不被电耦接至多个负电极218。因此，第三部分264与第一部分252和第二部分256中的每一个电隔离。同样地，第四部分266与第一部分252和第二部分256中的每一个电隔离。因此，正电极220不被耦接至负电极218。正电极220不被形成在与负电极218相同的表面上。因此，间隙将多个正电极220与多个负电极218分开。因此，间隙中不存在部件。当正电压和负电压被应用于相应的电极时，均匀的电场在多个正电极220与多个负电极218之间的间隙中被产生。具体地，均匀的电场沿着多个正电极和负电极的整个长度延伸，并且进一步沿垂直于多个电极的表面的方向。因此，电场垂直于中心元件214的外表面268，并且进一步垂直于外部管212的内表面246。垂直于表面发生的电场可以在排气中的带电微粒上产生更强的力，由此朝向电极推动微粒并且将微粒积聚在电极上。此外，间隙中的静电场不在间隙中衰减，并且跨过间隙更均匀。
如之前描述的，中心元件214包括被形成在中心元件214的表面上的多个穿孔224。因此，多个穿孔224可以沿着中心元件的长度穿插在多个正电极220之间。例如，一列穿孔可以被形成在第一正电极与第二负电极之间。在一个示例中，四个等间隔的穿孔可以被形成在多个正电极220的第一正电极与第二正电极之间。在其他示例中，不同数量的穿孔和/或在它们之间具有不同间距的穿孔可以被提供。
中心元件214包括被形成在中心元件214的内表面248上的加热元件222(在本文中也被称为再生电路)。因此，加热元件222可以被形成在与正电极220被形成在其上的表面不同的表面上。即，当正电极被形成在外表面上时，加热元件被形成在内表面上。此外，加热元件222与正电极220分开等于中心元件214的厚度的距离。加热元件222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222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，以及包含前述材料中的至少一种与具有铂/氧化铝、铂/钯、铂和钯的组合。加热元件222可以被用于再生PM传感器202。具体地，在当PM传感器202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222可以被运转为从传感器的表面烧掉积聚的碳烟微粒。使加热元件运转包括，闭合被耦接至加热元件的再生电路的开关以施加电流通过加热元件达阈值时间，由此升高加热元件的温度并且随后升高传感器电极的温度以烧掉被沉积在传感器电极上的碳烟微粒。
现在转向图3A，示出了PM传感器202在沿着图2的线A-A’的平面中的剖视图300。在文本中，示出了外部管212和中心元件214的横截面。如之前描述的，中心元件214可以是具有直径D2的穿孔的中空圆柱形管，而外部管212可以是具有直径D1(例如，其中D2<D1)的中空圆柱形管。中心元件214被设置在外部管212内，使得中心元件和外部管两者共享共同的中心轴线，使得中心元件和外部管中的每一个的圆形横截面具有共同的中心。
如之前描述的，多个负电极218沿着外部管212的内表面246被形成。多个负电极的相继的电极分开第一间距W1。多个负电极218被连接至电路304的电压源308的负端子。简言之，多个负电极218经由电线254、经由测量装置318被连接至电压源308的负端子。测量装置318可以是电流表、电压表等。
多个正电极220沿着中心元件214的外表面268被形成。多个正电极的相继的尖齿/电极分开第二间距W2。多个正电极220经由电线258被连接至电路304的电压源308的正端子。
如之前描述的，一部分排气经由PM传感器202的内部管内的进口进入PM传感器202。内部管内部的该部分排气然后沿着内部管流入中心元件214(在区域320内)。在中心元件214内的区域320中流动的该部分排气正在沿正交于排气通道内部的排气流的方向流动。区域320中的该部分排气然后流过多个穿孔224，如通过箭头306指示的。因此，通过沿着中心元件214的多个穿孔224，排气被引导到电极之间的间隙302中。当电场被应用在电极之间时，排气中的微粒例如可以被捕集在电极的表面上和在电极之间的间隙302中。因此，PM传感器202上的微粒负荷或碳烟负荷可以如在下面描述的那样基于电极之间的电阻(或电流)的变化来确定。
电路304的电压源308和测量装置318可以由控制器(诸如图1的控制器12)来进行控制，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。电线254和258、电压源308和测量装置318是电路304的一部分，并且被容纳在图2的排气通道204的外部。测量装置318可以是能够读取跨过电极的电阻(或电流)的任何装置，诸如电压表(电流表)。随着PM或碳烟颗粒被沉积在正电极与负电极之间的间隙302中，通过测量装置318测得的电流可以开始增加。控制器12可以能够确定电流，并且推测PM传感器202上的对应的PM或碳烟负荷。通过监测PM传感器202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。
如之前描述的，中心元件214包括沿着中心元件214的内表面248形成的加热元件222。加热元件222可以被用于再生PM传感器202。具体地，在当PM传感器202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222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可以经由电压源310为加热元件222提供电压。此外，控制器可以闭合开关312达阈值时间以经由电压源310将电压应用于加热元件222，以便升高加热元件222的温度。随后，当电极和电极之间的间隙302足够清洁时，控制器可以断开开关312以停止对加热元件222进行加热。通过间歇地再生PM传感器202，它可以被返回到更适于收集排气碳烟的状况(例如，未负载或部分负载的状况)。以此方式，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。
经由多个穿孔224离开中心元件214的排气然后可以流入外部管212，并且此后被排入到排气通道内，如参照图3B描述的。出口孔228可以被设置为使得排气可以沿正交于排气通道204中的排气流的方向(由箭头206指示)的方向离开PM传感器202。沿着在图3B中示出的线B-B’获得的剖视图描绘了外部管212中的出口孔相对于排气流方向的位置。
现在转向图3B，示出了PM传感器202在沿着图2的线B-B’的平面中的剖视图350。在文本中，示出了外部管212和内部管216的横截面。如之前描述的，内部管216可以是具有直径D3的中空圆柱形管，并且外部管212可以是具有直径D1的中空圆柱形管。内部管216被设置在外部管212内，使得内部管和外部管两者共享共同的中心轴线。
通过排气通道的排气流是沿着X轴线，如通过箭头206指示的。一部分排气经由内部管的进口226进入PM传感器202。该部分排气然后沿着内部管内部的Y轴线流动(在区域356内)并且流向中心元件214。在沿着线B-B’获得的剖视图350中，排气被限制于内部管216，并且进一步垂直于纸张平面流动并且从纸张平面中流出(沿着Y轴线)。排气可以经由被散布在正电极之间的穿孔离开中心元件。因此，排气可以首先行进通过被形成在中心元件与外部管之间的间隙(例如，电极之间的间隙)，并且然后在被形成在外部管与内部管之间的环形空间/区域354中行进。在视图350中，排气被限制在环形空间354中，并且正在流入纸张平面(沿着Y轴线)。因此，排气在环形空间354中沿与内部管216的区域356中的排气流相反的方向流动。
外部管212可以包括被设置在外部管212的径向相对的表面上的出口孔228。具体地，在外部管与内部管之间的环形空间354内流动的该部分排气可以经由出口孔228离开。在一个示例中，出口孔228可以是在外部管212的径向相对的表面上切出的孔。在不偏离本公开的范围的情况下，出口孔228的各种其他几何形状可以是可能的。其他示例几何形状包括狭缝、孔等。
出口孔228被设置为使得在环形空间354中流动的该部分排气沿着Z轴线离开PM传感器(如通过箭头352指示的)。因此，流出的该部分排气可以沿正交于排气流方向(箭头206)的方向离开外部管212。
因此，一种示例微粒物质传感器可以包括：外部、无穿孔的管，其具有沿着内表面的多个负电极；中心、穿孔的元件，其具有沿着所述中心元件的外表面的多个正电极，所述中心元件被设置在所述外部管内；以及内部管，其被附加至所述中心元件，所述外部管、所述中心元件和所述内部管中的每一个具有共同的轴线。额外地或替代地，所述中心元件可以包括被耦接至所述中心元件的内表面用于加热所述中心元件的再生电路，并且其中所述中心元件包含多个穿孔，所述多个穿孔延伸通过所述中心元件的所述外表面和所述内表面中的每一个。额外地或替代地，所述内部管的直径可以小于所述外部管的直径和所述中心元件的直径中的每一个。额外地或替代地，所述多个正电极可以面向所述多个负电极，并且与所述多个负电极分开一间隙。额外地或替代地，所述多个负电极可以沿着所述外部管的所述内表面以第一间距被分布，并且其中所述多个正电极可以沿着所述中心元件的所述外表面以第二间距被分布，所述中心元件的所述多个穿孔穿插在所述多个正电极之间。额外地或替代地，所述第一间距可以大体上等于所述第二间距。额外地或替代地，所述第一间距可以不同于所述第二间距。额外地或替代地，所述内部管可以包含第一区域和第二区域，并且其中第一区域被设置在所述外部管内，并且所述第二区域从所述外部管延伸出来进入排气管，所述中心元件在所述内部管的所述第一区域处被附加至所述内部管。额外地或替代地，所述第二区域可以包含进口，所述进口被配置为允许所述排气管中的排气经由所述进口沿与所述排气管中的排气流的方向相反的方向进入所述PM传感器组件并且从所述第二区域流向所述第一区域、所述中心元件和所述间隙中的每一个，所述排气通过所述多个穿孔从所述中心元件流至所述间隙。额外地或替代地，所述外部管可以包括出口孔，所述出口孔沿正交于所述排气管中的排气流的所述方向和所述排气经由所述进口进入所述组件的方向中的每一个的方向将所述排气从所述组件引导到所述排气管内。
因此，PM传感器的灵敏性会受被沉积在正电极和负电极上大微粒和/或水滴影响。如在图4中示出的那样在内部管的进口处过滤出较大微粒和水滴可以是可能的。
现在转向图4，示意图400示出了通过PM传感器202的排气流。具体地，视图400描绘经由内部管216的进口226流入PM传感器202并且随即流入引导管210的排气。视图400进一步描绘了经由外部管212的出口孔228从PM传感器202中流出的排气。
类似于图2，图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，被示为彼此邻近或彼此相邻的元件可以分别是彼此邻近或彼此相邻的。作为一示例，部件彼此共面接触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、在其之间具有空间而没有其他部件的元件可以被称为如此。
例如，排气沿着X轴线在排气通道204内部如通过箭头206指示的那样从微粒过滤器的上游流向PM传感器202。排气可以包括污染物402，诸如较大微粒和水滴。进口226被设置在内部管216中，使得排气沿由箭头208指示的与排气通道204中的排气的流动(206)相反的方向进入进口。进口226被设置为更靠近排气尾管的端部并且进一步远离PM传感器202上游的微粒过滤器。当排气在排气通道204中、在进口226周围的区域中流动时，静压力梯度产生。在文本中，在进口226处和附近存在比在远离进口226的区域处较高的静压力，并且因此，排气经由进口226被引导到PM传感器202内。经由进口226进入的该部分排气在进入传感器之前经历流动方向的反向。污染物402可以在尺寸上较大，并且因此可以不受在进口226处和附近产生的静压力梯度影响。污染物402可以继续流经排气通道中的PM传感器202，并且从排气管中被排出。因此，可以保护被设置在外部管212内的PM传感器的传感器电极不受水滴和较大微粒的冲击。以此方式，通过在进口处产生静压力梯度并且经由进口沿反向方向将排气引导到PM传感器内，过滤出较大微粒和水滴由此减少进入PM传感器202的污染物的量可以是可能的。以此方式，可以保护PM传感器不受水滴和较大微粒的冲击，并且可以使PM传感器更可靠。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)的功能可以被增加，并且排气排放合规性可以被提高，因为排气中的微粒可以被更准确地且更可靠地检测。
如之前描述的，经由进口226进入PM传感器202的该部分排气可以在内部管内的区域中如通过箭头404指示的那样流动(沿着Y轴线)并且进入中心元件214。排气然后可以从中心元件214的内部流过多个穿孔224进入电极之间的间隙(如通过箭头406指示的)。因此，排气可以径向地流过多个穿孔224进入间隙，其中排气中的微粒可以经历均匀的电场并且被沉积在间隙中和在电极表面上。排气然后流入外部管212(如通过箭头408指示的)。外部管212包括被设置在外部管212的径向相对的表面上的出口孔228。排气然后经由出口孔228流出PM传感器202，如通过箭头410指示的。在文本中，排气沿正交于经由进口226进入PM传感器202的排气流的方向的方向离开PM传感器202。此外，排气沿正交于排气通道中的排气流(由箭头206指示)的方向离开PM传感器202。
因此，一种示例微粒物质传感器包括，被形成在第一圆柱形元件上的均匀地间隔开的负电极；被形成在第二圆柱形元件上的均匀地间隔开的正电极，所述正电极与负电极分开一间隙并且所述正电极被设置为面向所述负电极；以及被形成在所述第二元件上的加热元件，所述正电极和所述加热元件被形成在所述第二元件的不同表面上。额外地或替代地，所述第二元件可以被设置在所述第一元件内并且与所述第一元件同轴。额外地或替代地，所述第二元件可以包含穿孔区域，所述穿孔区域包含所述正电极、所述加热元件和多个穿孔，并且其中所述正电极被形成在所述穿孔区域的外表面上，所述加热元件被形成在所述穿孔区域的内表面上，并且所述多个穿孔被散布在所述正电极与所述加热元件之间。额外地或替代地，所述第二元件可以进一步包含无穿孔区域，所述无穿孔区域不同于所述穿孔区域，并且其中所述无穿孔区域与所述穿孔区域同轴，并且在直径上小于所述穿孔区域。额外地或替代地，所述无穿孔区域可以包含进口，所述进口被配置为允许排气进入所述传感器并且从所述无穿孔区域流向所述穿孔区域并且经由所述多个穿孔流出进入所述间隙。额外地或替代地，所述第一元件可以包含出口孔，所述出口孔被配置为允许所述排气离开所述传感器。
现在转向图5，示出了用于跨过被设置在PM传感器(例如，在图1处示出的PM传感器106、和/或图2的PM传感器202)内的传感器电极来积聚排气流中的微粒的方法500。具体地，排气流中的微粒可以被捕集在被形成在PM传感器的正电极与负电极之间的间隙中。在文本中，正电极被形成在穿孔的中心元件的外表面上，而负电极被形成在无穿孔的外部管的内表面上。中心元件可以是被同轴地设置在圆柱形外部管内的穿孔的中空圆柱形管。
用于执行方法500以及本文中包括的其余的方法600和700的指令可以由控制器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4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。
在502处，方法500包括确定和/或估计发动机工况。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、自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。
方法500进入到504，在504处一部分排气经由进口流入PM传感器。使排气流入PM传感器进口包括，在使排气流入传感器进口之前使流过排气通道的排气的方向反向。因此，进口可以被形成在内部管上，特别地在内部管的延伸到排气通道内的部分上。内部管可以包括被耦接至较小无穿孔部分的较大穿孔部分。在文本中，进口被形成在较小无穿孔部分上。另外，进口可以被形成在内部管上，使得排气沿与排气通道内部的排气流的方向相反的方向进入进口。较高的静压力在内部管中的进口中和周围产生。因此，较大部分的排气经由进口流入PM传感器。此外，排气中的较大微粒和水滴保持不受较高的静压力影响。因此，较大微粒和水滴不经由进口进入PM传感器，由此减少例如由于沉积在灵敏电极表面上的这些微粒的传感器误差。
该方法进入到506。在506处，经由进口进入的该部分排气通过内部管中的穿孔朝向传感器电极之间的空间或间隙被引导。如之前描述的，传感器电极包括被形成在PM传感器的外部管的内表面上的多个负电极。传感器电极进一步包括被形成在内部管的穿孔部分的外表面上的多个正电极。因此，被设置在外部管内的内部管与外部管分开一间隙。因此，多个正电极与多个负电极分开所述间隙。内部管的无穿孔部分内部的该部分排气行进到内部管的穿孔部分内，并且经由多个穿孔被释放到外部管与内部管之间的间隙内。该方法然后进入到508。
在508处，流过穿孔的该部分排气中的微粒被保持/被积聚在传感器电极之间的间隙中。在文本中，传感器电极包括沿着内部管的外表面分布的多个正电极和沿着PM传感器的外部管的内表面分布的多个负电极。应认识到，多个正电极沿着内部管的穿孔部分被形成。因此，多个穿孔可以穿插在被形成在内部管上的多个正电极之间。
如之前解释的，多个正电极和多个负电极被设置为面向彼此。被形成在中心元件的外表面上的多个正电极被连接至电压源的正端子。类似地，被形成在外部管的内表面上的多个负电极被连接至测量装置，并且然后被连接至电压源的负端子。当控制器将电压应用于传感器电极时，均匀的电场在电极之间的间隙中产生。因此，经由内部管上个多个穿孔进入间隙的微粒可以经历间隙中的强的且均匀的电场，从而使得它们能够被积聚为电极之间的间隙中的碳烟桥。该方法然后进入到512。
在512处，传感器电极上的负荷基于在传感器电极中产生的电流来估计。当微粒积聚在传感器电极的表面上并且碳烟桥形成在传感器电极之间的间隙中时，电极的电阻开始减小，并且通过测量装置测得的电流开始增加。控制器可以能够基于跨过电极测得的电流推断传感器电极上的负荷。
方法500然后进入到514，在514处离开传感器电极的该部分排气被引导到外部管内，然后通过被设置在外部管的侧表面上的出口孔或离开孔进入排气通道。因此，外部管上的出口孔可以沿正交于排气管中的排气的流动和经由进口进入传感器的该部分排气的流动方向中的每一个的方向引导排气。方法500进入到516。
在516处，方法500包括确定传感器电极再生条件是否满足。具体地，当PM传感器上的碳烟负荷大于阈值时，或当PM传感器的电阻(针对温度进行调整)降至阈值电阻时，或当PM传感器的电流大于阈值电流时，可以认为满足PM传感器再生条件。在一些示例中，如果自立即之前的传感器再生以后已经逝去阈值时间，再生条件可以被认为满足。PM传感器会需要再生以实现进一步的PM检测。
如果再生条件满足(例如，在516处为“是”)，那么方法500进入到520，在520处PM传感器可以通过执行在图6中描述的方法而被再生。简言之，PM传感器的再生可以通过加热传感器而被开始。例如，PM传感器可以通过致动被热耦接至内部穿孔的管(被称为中心元件)的内表面的加热元件来加热。在文本中，控制器可以闭合电路中的开关，由此将电压应用于加热元件，从而引起加热元件加热。另外，当再生传感器时，控制器可以不将电压应用于传感器电极。因此，传感器电极可以不在传感器再生期间积聚碳烟。因此，加热元件可以被致动，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。
然而，如果PM传感器再生条件不满足(例如，在516处为“否”)，那么该方法进入到518，在518处微粒可以继续被收集在传感器电极上。
因此，示出了一种用于微粒物质感测的示例方法。所述方法包括，使一部分排气经由内部管的进口沿与排气在排气管中的流动相反的方向从微粒过滤器的下游流入传感器；通过所述内部管的多个穿孔朝向传感器电极之间的空间引导所述部分排气，所述多个穿孔位于所述内部管的所述进口的远侧；将所述部分排气中的微粒积聚在所述传感器电极之间的所述空间中；以及经由被设置在外部管上的出口孔沿正交于所述排气管中的排气的流动和所述部分排气经由所述进口进入所述传感器的流动方向中的每一个的方向将所述部分排气从所述传感器中引导出来。额外地或替代地，所述传感器电极可以包含被形成在所述内部管的外表面上的多个正电极和被形成在所述外部管的内表面上的多个负电极，所述内部管被设置在所述外部管内并且被所述空间进一步分开。额外地或替代地，所述方法包括基于在所述传感器电极中产生的电流确定所述传感器电极上的负荷，并且进一步包含当所述传感器电极上的所述负荷高于阈值负荷时，通过加热被形成在所述内部管的内表面上的电元件而使所述传感器电极再生。
因此，所述PM传感器可以包括控制器，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：通过将正电压应用于所述正电极并且将负电压应用于所述负电极而将所述排气中的微粒积聚在所述间隙中；基于在所述正电极与所述负电极之间产生的电流确定所述传感器上的负荷；以及响应于所述负荷高于第一阈值，通过将电压应用于所述加热元件而再生所述传感器(如在图6中示出的)，直至所述碳烟负荷低于第二阈值，所述第二阈值低于所述第一阈值。
现在转向图6，示出了用于再生PM传感器(例如，在图1处示出的PM传感器106、和/或图2的PM传感器202)的方法600。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传感器会需要再生以实现进一步的PM检测。在602处，PM传感器的再生可以被开始，并且在604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加热元件(诸如被形成在图2的中心元件214的内表面248上的加热元件222)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602处针对阈值持续时间被设定。替代地，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控制传感器再生。当计时器被用于PM传感器再生时，那么在606处，方法600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(例如，在606处为“否”)，那么方法600进入到608，在608处，再生电路可以被保持开启以继续再生。如果已经逝去阈值持续时间(例如，在606处为“是”)，那么方法600进入到610，在610处，PM传感器再生可以被确定，并且在612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600进入到614，在614处，PM传感器负荷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，并且该方法结束。
发动机排气通道可以包括被设置在DPF的上游和/或下游的用于确定DPF的碳烟负荷的一个或更多个PM传感器。当PM传感器被设置在DPF的上游时，基于在碳烟被沉积在PM传感器的多个电极上后的电阻变化，传感器上的碳烟负荷可以被推测。因此被确定的碳烟负荷可以被用来例如更新DPF上的碳烟负荷。如果DPF上的碳烟负荷大于用于DPF再生的阈值，那么控制器可以调整发动机运转参数以再生DPF。具体地，响应于满足过滤器再生条件，过滤器(或过滤器附近)的温度可以被充分升高以烧掉存储的碳烟。这可以包括使被耦接至DPF的加热器运转、或升高流入DPF的发动机排气的温度(例如，通过浓运转)。
现在转向图7，示出了用于基于PM传感器的再生时间诊断DPF功能的示例方法700。在702处，可以由控制器通过校准来计算用于PM传感器的再生的时间t(i)_regen(t(i)_再生)，t(i)_regen是从PM传感器的之前再生的结束到PM传感器的当前再生的开始测得的时间。在704处，比较t(i)_regen与t(i-1)_regen(t(i-1)_再生)，t(i-1)_regen是之前校准的PM传感器的再生的时间。据此，可以推测碳烟传感器可以通过再生循环多次，以便诊断DPF。如果t(i)_regen小于t(i-1)_regen的值的一半，那么在708处指示DPF正在泄漏，并且发起DPF退化信号。替代地或除了上面提到的过程外，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。此外，在710处，方法700包括基于指示DPF中的泄漏而调整发动机运转。在712处，调整发动机运转可以包括例如限制发动机扭矩。在一个示例中，响应于检测到DPF中的泄漏，发动机功率和扭矩可以被降低。降低发动机功率和扭矩可以减少排气中的PM排放量。例如，调整发动机运转可以包括在重负荷状况下减少在柴油发动机中喷射的燃料由此降低扭矩。额外地或替代地，响应于检测到DPF中的泄漏，可以减少EGR使用。额外地或替代地，发动机警告标志可以出现在仪表盘上，以指示车辆可能在DPF维修检查之前行进的距离。
小于之前再生时间的一半的当前再生时间可以指示电路达到R_regen(R_再生)阈值的时间显著较短，并且因此再生的频率较高。PM传感器中的较高再生频率可以指示流出的排气由比以正常工作的DPF实现的较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达到阈值t_regen，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达到阈值t_再生，那么在706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在微粒物质传感器电极上的微粒的沉积速率来检测。
现在转向图8，映射图800示出了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，映射图800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，具体地示出了PM传感器再生可以如何指示DPF退化。竖直标记t0、t1、t2、t3、t4、t5和t6识别PM传感器和DPF的运转和系统中的有意义时间。
图8的第一曲线示出了PM传感器上的碳烟负荷。如之前描述的，PM被沉积跨过多个正电极与负电极之间的间隙。在文本中，电极被形成在不同的圆柱形表面上。因此，碳烟被积聚在电极之间的间隙中，从而形成碳烟桥。随着碳烟被积聚，跨过电极测得的电流开始增加(或电极的电阻开始减小)。控制器可能能够基于测得的电流/电阻确定碳烟负荷(曲线802)。因此，碳烟负荷在曲线的底部处于其最低值，并且在量值上沿竖直方向朝向曲线的顶部增加。水平方向表示时间，并且时间从曲线的左侧向右侧增加。水平标记806表示顶部曲线中的用于PM传感器的再生的阈值负荷。曲线804表示DPF上的碳烟负荷，并且水平标记808表示第二曲线中的DPF的阈值碳烟负荷。
在t0与t1之间，示出了PM传感器再生循环。在时间t0处，PM传感器在相对清洁的状况下，如通过低PM负荷测得的(曲线802)。例如，被耦接至PM传感器的控制器基于跨过传感器电极测得的电流/电阻确定PM传感器的碳烟负荷。当控制器确定碳烟负荷极少时，它可以向再生电路发送结束供应热的指令，使得检测电路可以开始检测PM负荷积聚。随着传感器上的PM负荷增加，碳烟被积聚在传感器电极之间的间隙中。
在t0与t1之间，PM继续积聚，碳烟负荷(曲线802)相应地增加，并且进一步的，DPF上的碳烟负荷也增加(曲线804)。在一些示例中，当PM传感器例如位于DPF的上游时，DPF上的碳烟负荷可以基于PM传感器负荷。
在t1处，PM传感器上的碳烟负荷(曲线802)达到用于PM传感器的再生的阈值负荷(标记806)。阈值负荷可以是传感器会需要再生的负荷。在t1处，PM传感器再生可以如之前解释的那样被开始。简言之，控制器可以闭合电路中的开关，以将电压应用于例如沿着中心元件的内表面形成的加热元件。此外，PM传感器可以不在PM积聚模式下进行运转，因此控制器可以不将任何电压应用于传感器电极。
因此，在t1与t2之间，PM传感器可以通过开启用于再生的电路而被再生。在t2处，PM传感器可以足够凉，并且可以开始积聚碳烟并继续在t2与t3之间积聚(DPF再生循环)，例如。在t2与t3之间的时间期间，DPF碳烟负荷继续增加(曲线804)。然而，在t3处，DPF上的碳烟负荷(曲线804)达到用于DPF再生的阈值碳烟负荷(标记808)。在t3与t4之间，DPF可以被再生以烧掉被沉积在DPF上的碳烟。进一步的，在t4处，PM传感器再生频率可以与之前估计的PM传感器的再生频率进行比较。基于PM传感器再生频率保持类似于之前的循环，可以确定DPF未正在泄漏。以此方式，基于PM传感器输出，DPF健康状况可以针对泄漏进行监测和诊断。
在t5与t6之间，示出了另一DPF循环。在文本中，在t5与t6之间，DPF上的碳烟负荷逐渐增加(曲线804)。在该时间期间，PM传感器上的碳烟负荷(曲线802)可以被监测。曲线802示出了PM传感器如之前描述的那样经历多个再生循环。然而，PM传感器的再生频率已经几乎加倍(曲线802)。PM传感器中的较高再生频率可以指示流出的排气由比以正常工作的DPF实现的较高量的微粒物质组成。因此在t6处，可以指示DPF泄漏。
以此方式，排气PM负荷并且由此DPF碳烟负荷的更准确测量能够被确定。因此，这增加了过滤器再生运转的效率。此外，通过实现排气DPF的更准确诊断，排气排放合规性可以提高。因此，这降低了更换功能微粒过滤器的高保证成本，并且排气部件寿命被延长。
以此方式，通过将PM传感器的正电极和负电极分开一间隙并且在PM传感器的不同的圆柱形表面上形成电极，静电场可以跨过间隙并且垂直于圆柱形表面中的每一个被产生。将电极分开并且在电极之间的间隙中产生法向的静电场的技术效果是，在间隙中产生的静电场可以更均匀，从而提高碳烟捕获。通过改善碳烟积聚，PM传感器灵敏性被增加，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，并且排气排放被改善。
上述的系统和方法提供了一种微粒物质传感器，所述微粒物质传感器包含外部、无穿孔的管，其具有沿着内表面的多个负电极；中心、穿孔的元件，其具有沿着所述中心元件的外表面的多个正电极，所述中心元件被设置在所述外部管内；以及内部管，其被附加至所述中心元件，所述外部管、所述中心元件和所述内部管中的每一个具有共同的轴线。在所述微粒物质传感器的第一示例中，传感器可以额外地或替代地包括，其中所述中心元件包含被耦接至所述中心元件的内表面用于加热所述中心元件的再生电路，并且其中所述中心元件包含多个穿孔，所述多个穿孔延伸通过所述中心元件的所述外表面和所述内表面中的每一个。所述微粒物质传感器的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中所述内部管的直径小于所述外部管的直径和所述中心元件的直径中的每一个。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更多个，并且进一步包括，其中所述多个正电极面向所述多个负电极，并且所述多个正电极与所述多个负电极分开一间隙。所述微粒物质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更多个，并且进一步包括，其中所述多个负电极沿着所述外部管的所述内表面以第一间距被分布，并且其中所述多个正电极沿着所述中心元件的所述外表面以第二间距被分布，所述中心元件的所述多个穿孔穿插在所述多个正电极之间。所述微粒物质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更多个，并且进一步包括，其中所述第一间距大体上等于所述第二间距。所述微粒物质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更多个，并且进一步包括，其中所述第一间距不同于所述第二间距。所述微粒物质传感器的第七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，其中所述内部管包含第一区域和第二区域，并且其中第一区域被设置在所述外部管内，并且所述第二区域从所述外部管延伸出来进入排气管，所述中心元件在所述内部管的所述第一区域处被附加至所述内部管。所述微粒物质传感器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，其中所述第二区域包含进口，所述进口被配置为允许所述排气管中的排气经由所述进口沿与所述排气管中的排气流的方向相反的方向进入所述微粒物质传感器并且从所述第二区域流向所述第一区域、所述中心元件和所述间隙中的每一个，所述排气通过所述多个穿孔从所述中心元件流向所述间隙。所述微粒物质传感器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，其中所述外部管包括出口孔，所述出口孔沿正交于在所述排气管中的排气流的所述方向和所述排气经由所述进口进入所述微粒物质传感器的方向中的每一个的方向将所述排气从所述微粒物质传感器引导到所述排气管内。
上述的系统和方法还提供了一种用于微粒物质传感器系统中的微粒物质感测的方法，所述方法包含使一部分排气经由内部管的进口沿与排气管中的排气的流动相反的方向从微粒过滤器的下游流入传感器；通过所述内部管的多个穿孔朝向传感器电极之间的空间引导所述部分排气，所述多个穿孔位于所述内部管的所述进口的远侧；将所述部分排气中的微粒积聚在所述传感器电极之间的所述空间中；以及经由被设置在外部管上的出口孔沿正交于所述排气管中的排气流和所述部分排气经由所述进口进入所述传感器的流动方向中的每一个的方向将所述部分排气从所述传感器中引导出来。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，其中所述传感器电极包含被形成在所述内部管的外表面上的多个正电极和被形成在所述外部管的内表面上的多个负电极，所述内部管被设置在所述外部管内并且进一步与所述外部管分开所述空间。所述方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包含基于在所述传感器电极中产生的电流确定所述传感器电极上的负荷，并且进一步包含当所述传感器电极上的所述负荷高于阈值负荷时，通过加热被形成在所述内部管的内表面上的电元件而再生所述传感器电极。
上述的系统和方法提供了一种微粒物质传感器，所述微粒物质传感器包含被形成在第一圆柱形元件上的均匀地间隔开的负电极；被形成在第二圆柱形元件上的均匀地间隔开的正电极，所述正电极与负电极分开一间隙并且所述正电极被设置为面向所述负电极；以及被形成在所述第二元件上的加热元件，所述正电极和所述加热元件被形成在所述第二元件的不同表面上。在所述微粒物质传感器的第一示例中，传感器可以额外地或替代地包括，其中所述第二元件被设置在所述第一元件内并且与所述第一元件同轴。所述微粒物质传感器的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中所述第二元件包含穿孔区域，所述穿孔区域包含所述正电极、所述加热元件和多个穿孔，并且其中所述正电极被形成在所述穿孔区域的外表面上，所述加热元件被形成在所述穿孔区域的内表面上，并且所述多个穿孔被散布在所述正电极与所述加热元件之间。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更多个，并且进一步包括，其中所述第二元件进一步包含无穿孔区域，所述无穿孔区域不同于所述穿孔区域，并且其中所述无穿孔区域与所述穿孔区域同轴，并且在直径上小于所述穿孔区域。所述微粒物质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更多个，并且进一步包括，其中所述无穿孔区域包含进口，所述进口被配置为允许排气进入所述传感器并且从所述无穿孔区域流向所述穿孔区域并且经由所述多个穿孔出来进入所述间隙。所述微粒物质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更多个，并且进一步包括控制器，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：通过将正电压应用于所述正电极并且将负电压应用于所述负电极而将所述排气中的微粒积聚在所述间隙中；基于在所述正电极与所述负电极之间产生的电流确定所述传感器上的负荷；以及响应于所述负荷高于第一阈值，通过将电压应用于所述加热元件而再生所述传感器，直至所述碳烟负荷低于第二阈值，所述第二阈值低于所述第一阈值。所述微粒物质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更多个，并且进一步包括，其中所述第一元件包含出口孔，所述出口孔被配置为允许所述排气离开所述传感器。
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/或功能可以按所示顺序、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中的代码，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以及其他的特征、功能和/或属性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被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。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本申请或关联申请中提出新的权利要求而要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求相比范围更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。
Claims (19)
1.一种微粒物质传感器，其特征在于，所述微粒物质传感器包含：
无穿孔的外部管，其具有沿着内表面的多个负电极；
穿孔的中心元件，其具有沿着所述中心元件的外表面的多个正电极，所述中心元件被设置在所述外部管内；以及
内部管，其具有进口，所述进口用于使一部分排气流入所述微粒物质传感器，所述内部管被附加至所述中心元件，所述外部管、所述中心元件和所述内部管中的每一个具有共同的轴线，
其中，在所述多个负电极与所述多个正电极之间限定用于积聚所述部分排气中的微粒的空间。
2.根据权利要求1所述的微粒物质传感器，其中所述中心元件包含被耦接至所述中心元件的内表面的用于加热所述中心元件的再生电路，并且其中所述中心元件包含多个穿孔，所述多个穿孔延伸通过所述中心元件的所述外表面和所述内表面中的每一个。
3.根据权利要求1所述的微粒物质传感器，其中所述内部管的直径小于所述外部管的直径和所述中心元件的直径中的每一个。
4.根据权利要求2所述的微粒物质传感器，其中所述多个正电极面向所述多个负电极，并且所述多个正电极与所述多个负电极分开一间隙。
5.根据权利要求2所述的微粒物质传感器，其中所述多个负电极沿着所述外部管的所述内表面以第一间距被分布，并且其中所述多个正电极沿着所述中心元件的所述外表面以第二间距被分布，所述中心元件的所述多个穿孔穿插在所述多个正电极之间。
6.根据权利要求5所述的微粒物质传感器，其中所述第一间距实质上等于所述第二间距。
7.根据权利要求5所述的微粒物质传感器，其中所述第一间距不同于所述第二间距。
8.根据权利要求4所述的微粒物质传感器，其中所述内部管包含第一区域和第二区域，并且其中所述第一区域被设置在所述外部管内，并且所述第二区域从所述外部管延伸出来进入排气管，所述中心元件在所述内部管的所述第一区域处被附加至所述内部管。
9.根据权利要求8所述的微粒物质传感器，其中所述进口在所述第二区域中，所述进口被配置为允许所述排气管中的排气经由所述进口沿与所述排气管中的排气流的方向相反的方向进入所述微粒物质传感器并且从所述第二区域流向所述第一区域、所述中心元件和所述间隙中的每一个，所述排气通过所述多个穿孔从所述中心元件流至所述间隙。
10.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述外部管包括出口孔，所述出口孔沿正交于所述排气管中的排气流的所述方向和所述排气经由所述进口进入所述微粒物质传感器的方向中的每一个的方向将所述排气从所述微粒物质传感器引导到所述排气管内。
11.一种用于排气微粒物质感测的方法，其特征在于，所述方法包含：
使一部分排气经由内部管的进口，沿着与排气管中的排气的流动相反的方向从微粒过滤器的下游流入传感器；
通过所述内部管的多个穿孔，朝向传感器电极之间的空间引导所述部分排气，所述多个穿孔位于所述内部管的所述进口的远侧，
其中所述传感器电极包含被形成在所述内部管的外表面上的多个正电极和被形成在外部管的内表面上的多个负电极，所述内部管被设置在所述外部管内并且所述内部管进一步与所述外部管分开所述空间；
将所述部分排气中的微粒积聚在所述传感器电极之间的所述空间中；以及
经由被设置在所述外部管上的出口孔，沿着正交于所述排气管中的所述排气的流动和所述部分排气的经由所述进口进入所述微粒物质传感器的流动方向中的每一个的方向将所述部分排气从所述传感器中引导出来。
12.根据权利要求11所述的方法，其包含基于在所述传感器电极中产生的电流确定所述传感器电极上的负荷，并且所述方法进一步包含当所述传感器电极上的所述负荷高于阈值负荷时，通过加热被形成在所述内部管的内表面上的电元件而再生所述传感器电极。
13.一种微粒物质传感器，其特征在于，所述传感器包含：
被形成在圆柱形的第一元件上的均匀地间隔开的负电极；
被形成在圆柱形的第二元件上的均匀地间隔开的正电极，所述第二元件具有进口，所述进口用于使一部分排气流入所述传感器，所述正电极与负电极分开一间隙以用于积聚所述部分排气中的微粒并且所述正电极设置为面向所述负电极；以及
被形成在所述第二元件上的加热元件，所述正电极和所述加热元件被形成在所述第二元件的不同表面上。
14.根据权利要求13所述的传感器，其中所述第二元件被设置在所述第一元件内并且与所述第一元件同轴。
15.根据权利要求13所述的传感器，其中所述第二元件包含穿孔区域，所述穿孔区域包含所述正电极、所述加热元件和多个穿孔，并且其中所述正电极被形成在所述穿孔区域的外表面上，所述加热元件被形成在所述穿孔区域的内表面上，并且所述多个穿孔被散布在所述正电极与所述加热元件之间。
16.根据权利要求15所述的传感器，其中所述第二元件进一步包含无穿孔区域，所述无穿孔区域不同于所述穿孔区域，并且其中所述无穿孔区域与所述穿孔区域同轴，并且所述无穿孔区域在直径上小于所述穿孔区域。
17.根据权利要求16所述的传感器，其中所述进口被设置在所述无穿孔区域中，所述进口被配置为允许排气从所述无穿孔区域流向所述穿孔区域并且经由所述多个穿孔出来进入所述间隙。
18.根据权利要求17所述的传感器，其进一步包含控制器，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：
通过将正电压应用于所述正电极并且将负电压应用于所述负电极，将所述排气中的微粒积聚在所述间隙中；
基于在所述正电极与所述负电极之间产生的电流，确定所述传感器上的碳烟负荷；以及
响应于所述碳烟负荷高于第一阈值，
通过将电压应用于所述加热元件而再生所述传感器，直至所述碳烟负荷低于第二阈值，所述第二阈值低于所述第一阈值。
19.根据权利要求17所述的传感器，其中所述第一元件包含出口孔，所述出口孔被配置为允许所述排气离开所述传感器。
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