CN107448269B - 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。提供了用于微粒物质传感器的方法和系统。在一个示例中，传感器可以包括用于准许排气从微粒过滤器下游的排气道进入传感器的凹形进口。

Description

用于感测微粒物质的系统

技术领域

本申请涉及感测排气系统中的微粒物质。

背景技术

微粒物质过滤器越来越多地被用于汽车排放系统中以减少发动机排气中的微粒浓度。当碳烟在微粒过滤器上积聚到阈值水平时，过滤器再生过程可以被用来在受控的发动机工况下烧掉积聚的碳烟。然而，随着时间的推移，当过滤器由于过滤器再生过程期间的不受控的温度漂移而出现裂缝时，此类微粒过滤器能够在捕集效率方面遭受不可逆的降低。微粒过滤器的捕集效率的损失可能导致增加的微粒物质排放高于规定的限制许多。

越来越严格的微粒物质排放标准和提出的政府规定的用于监测微粒过滤器的捕集效率的车载诊断(OBD)要求已经刺激用于监测微粒过滤器性能的新技术的许多研究。一种方法包括确定跨过微粒过滤器的压力差。如果压力差小于阈值压力差，那么微粒过滤器则可能正在泄漏。然而，该方法可能不适合于检测由于来自过滤器中的灰烬负载的干扰影响所引起的过滤器失效。确定微粒过滤器泄漏的其他方法包括：利用位于微粒过滤器下游的碳烟传感器来监测排气流中的碳烟负荷，并且当碳烟负荷超过碳烟阈值(例如，碳烟阈值可以根据基于微粒物质排放的可接受碳烟泄漏的阈值量)时发信号。

然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，碳烟传感器可能由于相对小部分的碳烟被沉积在碳烟传感器上而对泄漏的碳烟具有低灵敏性。这可能由于排气管几何形状和/或排气的不良混合。此外，大柴油微粒和/或水滴可能冲击碳烟传感器的表面，从而改变碳烟传感器读数。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于微粒物质传感器的系统来解决，微粒物质传感器沿着排气道被设置，包含与内管同轴的外管，内管具有带有中心开口的凹形底部，并且其中内管的穿孔面向位于外管与内管之间的环形空间中的弧形(curved)传感器元件。以此方式，排气可以流过穿孔到达传感器元件以准确地确定排气道中微粒物质传感器上游的微粒过滤器的状况。

作为一个示例，穿孔面向传感器元件的第一表面，第一表面包含彼此间隔开的一对叉指式电极。可以存在被耦连至传感器基板的第二表面的加热元件，其中第二表面面向外管的内壁。传感器基板被配置为捕获碳烟，其中碳烟可以被沉积在该对叉指式电极之间。随着碳烟积聚，分开的电极可以变得桥接(例如，被电耦连)，从而减小两个电极中的一个电极的电阻。响应于电阻正在被减小，加热元件可以被激活以烧掉传感器基板上的积聚的碳烟。此外，微粒物质传感器上游的排气道中的微粒过滤器可以响应于电极变得桥接而被再生。传感器基板的连续的再生之间的时间间隔可以被测量，其中微粒过滤器的退化可以基于时间间隔小于阈值时间间隔来确定。

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是发动机的示意图。

图2示出了微粒物质(PM)传感器组件的示意图示。

图3A和3B示出了PM传感器组件的部件的剖视图。

图3C和3D示出了PM传感器组件中的PM传感器元件的第一表面和第二表面的详细视图。

图2到图3D近似按比例示出，然而，其他尺寸也可以被使用。

图4示出了用于确定排气管中微粒过滤器的退化的方法。

图5示出了用于监测PM传感器组件的再生之间的时间间隔的操作顺序。

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道中的PM传感器可以包括第一外管和第二内管。PM传感器元件可以如在图2中示出的那样被封闭在第二内管与第一外管之间。第二内管的穿孔与PM传感器元件的位置相对应，使得由第二内管通过凹形突出部接收的排气直接朝向PM传感器元件流出穿孔。PM传感器元件的电极面向穿孔，并且可以随着来自排气的碳烟被沉积到PM传感器元件的传感器基板上而变得桥接。在图3A和3B中分别示出了第一外管、第二内管和PM传感器元件的横截面。在图3C和3D中更详细地描绘了PM传感器元件的传感器基板的表面。在图4中示出了用于基于PM传感器元件的再生确定排气道中的微粒过滤器(PF)的状况的方法。此外，该方法包括基于PM传感器元件的再生之间的时间间隔确定排气道中的PF的退化。随着PF再生的数量增加，PF可能出现裂缝。因此，更大量的微粒物质可能流过破裂的PF到达PM传感器元件，由此引起PM传感器元件再生时间间隔减小。在图5中图形地显示了PM传感器元件时间间隔的改变。

图1-3D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连，那么此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦连。被描述为在彼此的直接下游或直接上游的元件在本文中可以被限定为使得两个相当的元件之间不存在中间部件。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，彼此共面接触放置的部件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。作为又一示例，被示为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧、或彼此的左侧/右侧可以相对于彼此被称为如此。另外，如在图中示出的，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如在本文中使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于附图的竖直轴线，并且被用来描述附图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件被定位为在其他元件的正上方。作为又一示例，在附图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直的、平坦的、弧形的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示为在另一元件内或被示为在另一元件外面的元件可以被称为如此。

现在参照图1，其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可以至少部分地通过包括控制器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被安置在其中。活塞36可以被耦连至曲轴40，以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦连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)耦连至曲轴40，以实现发动机10的启动操作。

燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道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，并且可以利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(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可以通过电动气门致动而被控制。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被示出为耦连至汽缸30，以便与经由电子驱动器68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)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、或含醇的燃料混合物(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、直接或进气道喷射式发动机等。

进气道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，节流板64的位置可以通过控制器12经由提供给包括在节气门62中的电动马达或致动器(一种通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造)的信号而被改变。以此方式，节气门62可以被操作以改变向燃烧室30以及其他发动机汽缸提供的进气。节流板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和歧管空气质量传感器122，用于向控制器12提供相应的信号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道48送至进气歧管44。被提供的EGR量可以通过控制器12经由EGR阀142来改变。通过将排气引入到发动机10，减少了可用于燃烧的氧气量，由此降低燃烧火焰温度并且例如减少NOx的形成。如所描绘的，EGR系统进一步包括EGR传感器144，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内的空气与燃料混合物的温度，因此提供了一种用于在一些燃烧模式下控制点火正时的方法。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的上游被耦连至排气道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可以被安置在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可以被提供在任何合适的位置中。

如参照图2更详细地描述的，传感器162可以是PM传感器，并且可以测量PF 72下游的微粒物质和/或碳烟的质量或浓度。例如，传感器162可以是碳烟传感器。传感器162可以被可操作地耦连至控制器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可以检测来自PF 72的泄漏。在本文中的描述中，微粒物质和碳烟可以被可互换地使用。

另外，在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排放控制装置70可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比内操作而被周期性地重置。

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片106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以与耦连至发动机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；来自耦连至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦连至曲轴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。

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、燃料喷射器、火花塞等。

图2示出了排气传感器162的外侧透视图200。因此，之前介绍的部件在随后的图中被类似地编号。在一个示例中，排气传感器162是微粒物质(PM)传感器，如将会在下面描述的。PM传感器元件254和其部件以比在图2中描绘的PM传感器162的其他部分更粗的线来描绘。更粗线厚于更细线。以虚线指示的PM传感器162的部分在以实线指示的PM传感器162的部分后面。

轴线系统290被示为包含三个轴线，即，平行于水平方向的x轴线、平行于竖直方向的y轴线、以及垂直于x轴线和y轴线的z轴线。轴线系统290可以被用来描述PM传感器162的部件的相对定位。PM传感器162和/或其部件的“高度”可以被用来限定部件沿着y轴线的范围。类似地，PM传感器162的部件的“长度”可以被用来指代部件沿着x轴线的物理范围。部件沿着z轴线的物理范围可以被称为“宽度”。

PM传感器元件254包括形成“梳子”结构的一对平坦的叉指式电极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。电极220被形成在基板216上，基板216可以由高电绝缘材料制造。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、或能够阻止电连通并且提供对这对叉指式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，其中每个个体“尖齿”的线宽为大约相同值，但后者不是必要的。如在图2中示出的，叉指式电极220沿着基板216的一部分延伸并且覆盖基板216的一部分。

该对叉指式电极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。该对叉指式电极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。互连线222和224、电压源228以及测量装置226是电路258的一部分，并且被容纳在排气道48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)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排气传感器上游的PF(例如，图1的实施例中的PF 72)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。随着PM或碳烟微粒被沉积在电极220之间，电极对之间的电阻会开始减小，这通过由用于固定电压(通常45V)电源228的测量装置226测得的电流的增加来指示。控制器12可以能够根据由测量装置226测得的电流确定电极220之间的电阻，并且推测PM传感器162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162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、钯和诸如此类；以及合金、氧化物、和包含前述材料中的至少一种的组合，具有铂/氧化铝、铂/钯、铂和钯。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可以被操作以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操作的电压源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进行加热。通过间歇地使PM传感器162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传感器的灵敏性可能受被沉积在PM传感器元件254上的大微粒和/或水滴影响。第一外管250和第二内管240可以被配置为限制或防止大微粒和/或水滴的流动。

第一外管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)、前壁和后壁(与前壁相对)的中空圆柱形管。当被设置在排气道(诸如在图1中示出的排气道48，其中PF被设置在PM传感器162的上游)中时，上游管壁208可以比第一外管250的任何其他壁更靠近PF。第一外管250的顶部表面210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嵌入部分252被插入到PM传感器162内，并且进一步被密封以保护被容纳在PM传感器162内的PM传感器元件254。第一外管250可以经由一个或更多个传感器凸起或其他合适的耦连元件被安装到排气道48的排气管202上，使得第一外管250的中心轴线295垂直于排气道48和通过排气道的排气流的方向(由箭头298指示)。第一外管250延伸到排气道内的深度可以取决于排气管202直径。在一些示例中，第一外管250可以延伸达排气管202的直径的三分之一到三分之二。第一外管250的底部212平行于相对于由箭头299所示的重力方向的水平方向。第一外管250的底部212被闭合(例如，被封闭)，使得排气不可以从排气道48直接流至第一外管250。第一外管250包括在前壁上的第一出口280和在后壁上的第二出口282。出口沿着共同轴线位于彼此正对面，并且面向垂直于箭头298的方向。因此，由于出口位于其上，第一外管250的前壁和后壁可以是中空第一外管250的不同于上游壁208和下游壁206的表面。虽然出口280和282被示为椭圆形孔，但是出口280和282的其他形状和尺寸也可以被使用而不脱离本公开的范围。此外，在一些示例中，出口280和282可以在形状上不匹配并且不相等，而在其他示例中相同。

PM传感器162进一步包括围绕中心轴线295与第一外管250同中心的第二内管240。第二内管240被部分地封闭在第一外管250中，其中第二内管240的直径小于第一外管250的直径。因此，环形空间270可以被形成在第一外管250与第二内管240之间。具体地，环形空间270可以被形成在第二内管240的外表面与第一外管250的内表面之间。在替代实施例中，第一外管250的中心轴线可以不与第二内管240的中心轴线一致，但是可以平行于第二内管240的中心轴线。然而，第一外管与第二内管之间的环形空间270可以被维持。

第二内管240包含与第一外管250的表面类似的表面。具体地，第二内管240包含上游面242、下游面244、前面和背面，其中上游面242、下游面244、前面和背面分别面向类似于第一外管250的上游壁208、下游壁206、前壁和后壁的方向。第二内管240的顶部表面246与第一外管250的顶部210共面，其中顶部表面构成嵌入部分252。此外，第二内管240的顶部表面246经由焊接、融合、粘合剂、或其他合适的耦连元件被物理耦连至第一外管250的顶部210。顶部210和顶部表面246被气密地密封到排气管202，使得PM传感器162中的排气不可以直接从第一外管250或第二内管240中流出来，流过排气管202，并且流至发动机和/或环境大气。第二内管240进一步包含指向被耦连至传感器基板216的叉指式电极220的多个穿孔268。穿孔268可以基本上相同，并且彼此等距离地间隔开。在一个示例中，存在被分成八行和五列的40个穿孔268。在替代示例中，穿孔268可以被间隔开，并且被不同地布置，同时仍然指向传感器基板216。因此，传感器基板216可以位于第一外管250与第二内管240之间的环形空间270中。在一个示例中，传感器基板216是弧形的，其中传感器基板216的曲率类似于第一外管250和第二内管240的曲率。在其他示例中，传感器基板216的曲率可以比第一外管250和第二内管240中的一个或更多个的曲率更极端。替代地，传感器基板216可以是平坦的(例如，不是弧形的)而不脱离本公开的范围。

传感器基板216横越第二内管240的周边的一部分。传感器基板216的弧长可以小于第二内管240的周长的一半。在一个示例中，传感器基板216的弧长在第二内管240的周长的一半的50％至80％之间。来自穿孔268的排气可以直接流至传感器基板216。因此，穿孔268可以围绕第二内管240的周边的一部分延伸小于或等于传感器基板216的弧长。

第二内管240的底部部分260在第一外管250的下方且外面延伸到排气道48内。在一个示例中，第二内管240的底部部分260可以被限定为第二内管240位于第一外管250的底部212与第二内管240的外表面之间的密封耦连件下方的部分。以此方式，第二内管240的底部部分260可以是第二内管240直接暴露于排气道48中的排气的唯一部分。底部部分260包含突入到第二内管240的内部内的凹形突出部(concave projection)262。突出部262是钟形的，在直径上从其基部减小至被配置为准许排气进入第二内管240的开口和/或进口264。应认识到，突出部可以是适合于准许排气进入第二内管240而限制大微粒和/或水滴流入第二内管的其他形状。具体地，突出部可以是球形、锥体形、圆顶形或其他形状而不脱离本公开的范围。在一个示例中，开口264与第一外管250的底部212的平面共面。在替代实施例中，开口264可以在竖直方向上高于或低于第一外管250的底部212。

由于突出部262的形状(例如，凹状和/或弯曲)，突出部262可以阻止大微粒和/或水滴流入第二内管240。大微粒和/或水滴的动量大于较小微粒的动量。因此，由于大微粒和/或水滴的动量，大微粒和/或水滴可以流经突出部262而不流过开口264，从而降低方向的改变的可能性。通过这样做，较小微粒可以进入第二内管240的中空空间，并且沿与箭头298成角度的方向转弯，而大微粒和/或水滴被基本上防止进入中空空间并且基本上平行于箭头298流动。

排气可以经由位于突出部262上的开口264进入第二内管240的内部。在直接朝向环形空间270中的PM传感器元件254流出穿孔268之前，排气朝向嵌入部分252向上流动。在朝向第一外管250的底部212流动之前，排气可以使其微粒物质的一部分沉积到传感器基板216上。排气然后流过第一出口280或第二出口282，并且进入排气道48。排气进入PM传感器162的流动在下面更详细地进行描述。

因此，PM传感器可以包含部分地容纳第二内管的第一外管。这些管同中心并且被不同地定尺寸，使得弧形传感器基板可以位于形成在两个管之间的环形空间270中。传感器基板包含在第一表面上的一对空间分开的电极，其中电极的电阻不相等(例如，第一电极的电阻大于第二电极的电阻)。传感器基板可以被配置为捕获经由位于第二内管的突出部上的开口由第二内管接收的排气中的PM。第二内管中的排气流过面向传感器基板的第一表面的多个穿孔进入环形空间270。排气可以在流过第一外管的出口之前使PM沉积到基板上。随着PM积聚在传感器基板上，电极可以桥接，由此将具有较大电阻的电极的电阻减小至基本上等于另一个电极的较低电阻的电阻。响应于测得的增加的电流，被耦连至传感器基板的第二表面的加热元件可以被激活以烧掉积聚的PM，其中测得的增加的电流是响应于减小的电阻。此外，响应于电极的桥接，一个或更多个汽缸工况可以被改变，以促进PM传感器上游的排气道中的微粒过滤器的再生。这可以开始微粒过滤器和PM传感器的再生。

图3A示出了PM传感器162的外侧透视图300。图3B示出了PM传感器162的俯视图325。PM传感器162的多个部分在外侧透视图300中是透明的，从而暴露出PM传感器162的内部，包括PM传感器元件254和第二内管240。图3C和3D描述了PM传感器元件254的详细图示。

现在转向图3A，它示出了具有通过PM传感器162的示例排气流的外部视图300。来自发动机(例如，在图1中示出的发动机10)的排气被排到PM传感器162被耦连至的排气道(例如，在图1中示出的排气道48)内。

排气道中的排气经由实线箭头来指示。第二内管240中的排气通过小虚线箭头来指示，而第一外管250与第二内管240之间的环形空间270中的排气通过大虚线箭头来指示。大虚线大于(例如，长于)小虚线。

进来的排气流302(也被称为进来的排气或进来的排气气体)指的是PM传感器162上游的排气，排气流302进入PM传感器的开口264。因此，排气流302例如是离开PF(例如，在图1中示出的PF 72)的排气。此外，向PM传感器162输送的微粒可能已经经过PF。进来的排气流302可以流过排气道而不接触或流入PM传感器162。进来的排气流302的一部分被第一外管250的上游壁208和/或沿着第二内管240的底部部分260的上游面242阻挡，并且仅进来的排气流302的其余部分(被指示为排气流304)流入开口264。因此，排气的其余部分如箭头314示出的那样流向PM传感器162的下游(在本文中被称为下游排气流314)。

当排气流304偏离进来的排气流302时，大微粒和/或水滴(如通过圆形320示出的)可以继续随着进来的排气流302沿水平方向流经PM传感器162。因此，大微粒和/或水滴的较大动量阻止进入突出部262的开口264的大微粒和/或水滴的转弯和/或方向改变。

排气流304在流过开口264并流入第二内管240的内部空间之前流入突出部262。排气流304在流过第二内管240的前面上的穿孔268之前沿第二内管240向上逆着重力方向299流动。在一个示例中，穿孔268是将第二内管240的内部流体耦连至环形空间270的唯一开口。以此方式，第二内管240中的排气流304在不流过穿孔268的情况下不能与环形空间270中的排气混合。

现在转向图3B，它示出了排气经由穿孔268从第二内管240中流出来并流入第一外管250与第二内管240之间的环形空间270的详细图示。排气流304经由穿孔268沿朝向传感器基板216的电极220的径向向外方向离开第二内管240。排气流304与传感器基板216碰撞，其中传感器基板216中的微粒可以被沉积到传感器基板216包含电极220的第一表面360上。如图所示，传感器基板216的第一表面360面向第二内管240的外表面，并且第二表面362面向第一外管250的内表面。微粒可以积聚到电极220的各个电极上或之间。响应于带相反电荷的电极由于沉积的碳烟而变成桥接，电极可以被电耦连。在与传感器基板216碰撞之后，排气流304可以沿圆形方向流进环形空间270。环形空间270中的排气可以接触第二表面362上的加热元件218。然而，在一些示例中，从第二内管240进入环形空间270的排气在不环绕传感器基板216流动的情况下不能直接流入加热元件。

具体地，如在图3C中示出的，PM传感器元件254的第一表面360包含一对叉指式电极222和224。电极222和224被固定到传感器基板216，传感器基板216被配置为捕获来自从第二内管240的穿孔268中流出的排气的碳烟。该对电极222和224横越传感器基板216的弯曲部分的一部分，使得电极222和224位于穿孔268的正对面。碳烟(例如，微粒物质)可以积聚在该对叉指式电极222和224之间，其中在到达阈值碳烟负荷时，碳烟电耦连(例如，桥接)电极222和224。图3D示出了PM传感器元件254的第二表面362，该第二表面362具有被物理地耦连至传感器基板216的加热元件218。第二表面262与第一表面260相对，使得加热元件218面向该对电极222和224面向的相反方向。具体地，第一表面260面向第二内管240的外表面上的穿孔268，而第二表面262面向第一外管250的内表面。

返回到图3A，排气流304在环形空间270中向下流动。具体地，环形空间270中的排气流304的方向与第二内管240中的排气流304的方向基本上相反，尽管两个方向平行于PM传感器162的中心轴线295。环形空间270中的排气流304可以在流过第一出口280或第二出口(例如，第二出口282)之后与排气道48中的排气混合。从第一出口280或第二出口中流出来的排气在转弯并平行于进来的排气流302流动之前最初如通过箭头306示出的那样沿与进来的排气流302的方向垂直的方向流动。

因此，图3A和3B图示了被配置为接收通过被部分地容纳在外管内的内管的排气的一部分的PM传感器。排气流过内管的突出部，该突出部适合于限制或防止大微粒和/或水滴进入PM传感器。通过这样做，小微粒可以沿内管向上流过多个穿孔并流入传感器基板，而不沉积大微粒和/或水滴。由于到传感器基板上的更均匀的微粒沉积，这可以改善PM传感器上游的PF的诊断测量。电极被耦连至环形空间中的穿孔正对面的传感器基板的第一表面。因此，流过穿孔的排气可以在与传感器基板碰撞并流过环形空间的其余部分之前直接流向传感器基板的第一表面。排气然后向下流过环形空间到达位于外管上的出口。因此，排气从环形空间流过出口并流入排气道，在排气道中来自PM传感器的排气与排气道中的排气混合。

现在转向图4，示出了用于经由比较PM传感器的再生时间间隔与阈值时间间隔来确定排气道中的微粒过滤器是否退化的方法400。用于执行方法400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配合从发动机系统的各种传感器(诸如在上面参照图1、2、3A和3B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操作。

在402处，方法400包括确定和/或估计和/或测量当前发动机操作参数。当前发动机操作参数可以包括但不限于发动机温度、车辆速度、发动机负荷、歧管真空、EGR流速、节气门位置和空燃比。

在404处，方法400包括测量被耦连至传感器元件的一对电极中的一个或更多个的电阻。如在上面描述的，电极中的一个可以具有比另一个电极更高的电阻。一旦电极被桥接电极的碳烟电耦连，具有较高电阻的电极的电阻就可以被减小。在一些示例中，两个电极的电阻响应于电极被桥接而基本上相等。

在406处，方法400包括确定电极是否被耦连。这可以通过减小的电阻来确定，所述减小的电阻由通过用于固定电压源的测量装置(例如，在图2中示出的测量装置226和固定电压源228)测得的电流的增加来指示。如果电阻还未减小，那么方法400进入到408，以维持当前发动机操作并且不使传感器元件再生。方法400还维持电耦连至加热元件的电路的开关保持断开。例如，控制器12发信号以维持如在图2中示出的电压源230的开关232断开，使得传感器基板216的再生不发生(例如，在图2中示出的加热元件18不被激活)。

如果电极被耦连，那么方法400进入到410，以通过闭合电压源来激活加热元件从而使传感器元件再生。例如，控制器12发信号以将电路电压源230的开关232致动到闭合位置，以允许加热元件218对传感器元件进行加热。如在上面描述的，通过加热传感器元件，传感器元件的温度可以高到足以烧掉被积聚到传感器元件的传感器基板上的一些或所有碳烟。这可以使这对电极去耦连。

在一个示例中，开关保持在闭合位置中直至再生完成。完全再生可以包括烧掉被存储在传感器元件的传感器基板上基本上所有碳烟。部分再生可以包括烧掉被存储在传感器元件上的一些碳烟。完全再生可以长于部分再生。在412处，方法400包括终止再生。再生可以响应于电极不再被桥接而被终止，当电极的电阻再次不相等(如由通过到固定电压源的测量装置测得的电流的减小指示的)时，确定电极不再被桥接。在一些实施例中，额外地或替代地，再生可以在设定的持续时间(例如，20秒)之后被终止。持续时间可以基于使传感器基板返回到相对低的碳烟负荷(例如，电极不被桥接并且碳烟负荷基本上等于零)所使用的再生时间的平均量。

在一些示例中，不再被桥接的电极可以指示传感器元件的部分再生，其中被存储在传感器基板上的一些PM已经被烧掉。因此，再生可以在PM传感器碳烟负荷到达阈值再生碳烟负荷后被终止，其中阈值再生碳烟负荷基于相对低的传感器基板的碳烟负荷(例如，基本上等于零，如在上面描述的)。这可以被定义为完全再生。在一些示例中，该方法可以基于满足PM传感器再生条件和/或基于发动机状况而采用部分再生和完全再生。在一些实施例中，传感器元件可以在发动机被关闭的开关断开事件(key-off event)后被完全再生。因此，在再生的终止后被停用之前，控制器可以在再生的持续时间内保持激活。

额外地或替代地，当电极被桥接时，方法400可以进一步开始主排气道中的微粒过滤器(例如，排气道48中的微粒过滤器72)的再生。以此方式，微粒过滤器和传感器元件可以被同时再生。使微粒过滤器再生可以包括调整一个或更多个发动机状况的组合，包括延迟燃料喷射、增加燃料喷射压力、延迟火花、增加空燃比等。在一些示例中，通过以此方式调整发动机操作，传感器元件也可以在不激活加热元件的情况下被再生。发动机操作可以响应于踩加速器踏板而返回到标称发动机操作(例如，化学计量比空燃比、期望的燃料喷射正时、期望的燃料喷射压力、最佳的火花正时等)。因此，微粒过滤器和传感器元件的再生可以被同时开始和终止。在其他示例中，微粒过滤器的再生可以通过耦连至微粒过滤器的加热元件来执行。在一个示例中，微粒过滤器的再生可以响应于传感器元件的再生被终止而被终止。在另一示例中，微粒过滤器的再生可以响应于微粒过滤器的直接上游与微粒过滤器的直接下游之间的压力差小于阈值差而被终止。以此方式，微粒过滤器上游的背压被充分降低，使得排气可以以期望的流速流过过滤器。传感器元件的再生也可以响应于PF的上游与下游之间的压力差小于阈值差而被终止。在一些示例中，传感器元件和微粒过滤器可以被彼此独立地再生。

在414处，方法400包括确定传感器元件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直接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来计算(例如，120分钟)。当主排气道中的微粒过滤器变得退化并且捕获较少碳烟时，时间间隔可以小于之前的时间间隔。例如，微粒过滤器由于高再生温度、道路状况等而出现泄漏，这可以允许更大量的碳烟流至PM传感器，从而导致传感器元件的更频繁再生。

在416处，方法400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传感器元件正在以增加的速率被再生的阈值。额外地或替代地，阈值时间间隔可以基于发动机操作参数来调整。例如，阈值时间间隔可以随着发动机负荷增加而减小。其他示例可以包括，其中如果PF和/或传感器基板由于发动机操作参数而被动地再生，阈值时间间隔可以增加。

如果时间间隔不小于阈值时间间隔，那么方法400进入到408，以维持当前发动机操作并且不将微粒过滤器标记为正在退化。

如果时间间隔小于阈值时间间隔，那么方法400进入到418，以指示(例如，标记)在PM传感器上游的主排气道的微粒过滤器退化。正在退化的微粒过滤的指示可以包括调整发动机操作，并且激活指示灯420(例如，以便向车辆操作者指示微粒过滤器退化并且需要被更换)。

作为示例，控制器(例如，控制器12)可以发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，额外地或替代地，方法400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气流，(一个或多个)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4的方法提供了一种方法，该方法包含，在当传感器元件再生条件被满足时的第一状况期间并且响应于时间间隔大于阈值时间间隔，经由延迟火花和减小空燃比中的一个或更多个的组合使发动机排气管中的微粒过滤器再生，同时经由加热元件使传感器元件再生。在第二状况下并且响应于时间间隔小于阈值时间间隔，向操作者指示微粒过滤器的退化，并且调整发动机致动器以降低扭矩输出。

现在转向图5，其示出了图示包括在PF下游的PM传感器(例如，诸如在图1的实施例中示出的PF 72下游的PM传感器162)的发动机的示例结果的操作顺序500。500的第一曲线502示出了PM传感器的PM传感器元件是否正在再生(例如，加热器是否被激活)。第二曲线504示出了排气道中PM传感器上游的PF是否退化。第三曲线506示出了PM传感器元件PM负荷。虚线508描绘了阈值PM负荷，而虚线510描绘了阈值再生PM(碳烟)负荷。双箭头I1、I2和I3表示测得的传感器元件的上一次再生与当前再生之间的时间间隔。每个曲线的水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。

图5本质上是图示性的，并且PM传感器元件的再生之间的时间间隔可以大于或小于所描绘的时间间隔。额外地或替代地，主排气道中的微粒过滤器的退化可以在阈值里程(例如，25,000英里)内发生。

在t1之前，由于PM传感器元件负荷小于阈值PM负荷(分别是曲线506和线508)，PM传感器元件相对干净。PM传感器元件负荷正在从基本上等于阈值再生PM负荷(线510)的负荷增加，指示PM传感器元件最近已经再生。由于PM传感器元件负荷小于阈值PM负荷(线508)，再生(线502)不会发生。此外，足够的再生还未发生以能够比较两次再生之间的时间间隔与阈值时间间隔。因此，PF未退化，如通过线504示出的。

在t1处，PM传感器元件负荷到达阈值PM负荷。因此，PM传感器元件的电极可以由于PM传感器元件的第一表面上的积聚的碳烟而被桥接。因此，PM传感器元件的再生通过激活耦连至PM传感器元件的第二表面的加热元件而开始。加热元件可以对PM传感器元件的传感器基板进行加热，这可以烧掉被存储在PM传感器元件的表面上的一些微粒物质。排气道中PM传感器上游的PF的再生也可以被激活。PF未被确定为退化。

在t1之后并且在t2之前，PM传感器元件负荷朝向阈值再生PM负荷降至阈值PM负荷以下。再生保持激活(例如，加热元件仍然在开启位置中)。在一些示例中，再生可以在PM传感器元件负荷降至阈值PM负荷以下后被终止。因此，再生可以是部分再生。此外，在PM传感器元件的再生之间测得的阈值时间间隔可以在部分再生后被调整。具体地，阈值时间间隔在PM传感器元件的部分再生后被减小。以此方式，与在部分再生后的阈值时间间隔相比，在完全再生(例如，在PM传感器元件碳烟负荷降至阈值再生PM负荷以下后被终止的再生)后的阈值时间间隔可以等于更大时间量。PF未被确定为退化。

在t2处，PM传感器元件相对干净，通过PM传感器元件负荷等于阈值再生PM负荷来指示。因此，再生被终止(例如，加热元件被停用)。因此，阈值再生PM负荷可以表示在PM传感器元件的完全再生后的PM负荷。PF未被确定为退化。在t2与t3之间，PM传感器元件负荷朝向阈值PM负荷增加经过阈值再生PM负荷。PF未退化。

在t3处，PM传感器元件负荷超过阈值碳烟负荷，并且作为响应，再生被开始。在金属过滤器再生的过程期间，当前再生的开始与上一次再生的开始之间的时间间隔被测量，如通过I1示出的。I1测量t1与t3之间的时间间隔。如果时间间隔小于阈值时间间隔，那么排气道的微粒过滤器可能退化，如在上面描述的。在该示例中，I1大于阈值时间间隔(例如，之前再生的三分之二)，并且排气道中的微粒过滤器未退化。该图的示例中的时间间隔被描绘为阈值时间量。如在上面描述的，时间间隔可以基于发动机状况而改变，或可以基于连续的再生之间的之前的时间间隔。

在t3与t4之间，PM传感器元件的再生继续。因此，PM传感器元件负荷朝向阈值再生PM负荷降至阈值PM负荷以下。PF未退化。在t4处，PM传感器元件已经被完全再生，如通过PM传感器元件负荷基本上等于阈值再生PM负荷指示的。再生被终止。PF未退化。

在t4之后并且在t5之前，在PM传感器的再生的终止后，PM传感器元件负荷开始从阈值再生PM负荷增加至阈值再生负荷。再生仍然被禁用，并且PF未退化。

在t5处，PM传感器元件负荷超过阈值PM负荷。作为响应，传感器元件的再生被开始。I2与I1的测量类似地被测量，除了它测量t5与t3之间的时间间隔。I2大于阈值时间间隔，并且排气道中的微粒过滤器未退化。在t5与t6之间，再生继续，并且因此，PM传感器元件上的PM被烧掉。因此，PM传感器元件负荷朝向阈值再生PM负荷降至阈值PM负荷以下。PF未退化。

在t6处，PM传感器元件负荷基本上等于阈值再生PM负荷。作为响应，再生被终止。排气道中的PF未退化。

在t6之后并且在t7之前，PM传感器元件负荷朝向阈值PM负荷增加。如图所示，t6与t7之间的PM传感器元件负荷增加的速率大于t4与t5和t2与t3两者之间的增加的速率。这可以指示流过排气道中的PF的较大量的PM。

在t7处，PM传感器元件负荷大于或等于阈值PM负荷。因此，再生被开始。I3测量t7与t5之间的时间间隔。I3小于阈值时间间隔，并且因此，排气道中的PF退化，如通过线504描绘的。控制器(例如，控制器12)可以响应于时间间隔降至阈值时间间隔以下而指示在PM传感器上游被设置在排气道中的PF的退化。此外，控制器可以响应于退化的微粒过滤器而调整发动机操作。所述调整可以包括打开指示灯和限制车辆扭矩输出中的一个或更多个，如在上面关于图4描述的。

因此，在电极被桥接并且时间间隔不小于阈值时间间隔的第一状况下，PM传感器元件被再生而不指示PF正在退化。在电极被桥接并且时间间隔小于阈值时间间隔的第二状况期间，PM传感器元件被再生并且PF被标记为正在退化，这可以进一步包括调整发动机操作以适应PF的退化。在一些示例中，基于测得的时间间隔与阈值时间间隔之间的差，调整可以更极端(例如，更大的扭矩降低)。换句话说，远小于阈值时间间隔的时间间隔可以导致比稍微小于阈值时间间隔的时间间隔更大的扭矩降低。

在t7之后并且在t8之前，PM传感器元件的再生继续。随着再生发生，PM传感器元件负荷朝向阈值再生PM负荷降低。排气道中的PF依然退化。

在t8处，响应于PM传感器元件负荷降至阈值再生PM负荷以下，PM传感器元件的再生经由将电路的开关致动到断开位置而被终止，如在上面描述的。排气道中的PF依然退化。

在t8之后，调整被维持。再生被禁用，并且PM传感器元件负荷基本上等于阈值再生PM负荷。排气管道中的微粒过滤器依然退化。

以此方式，在微粒过滤器下游位于排气道中的微粒物质传感器可以被用来确定微粒过滤器的退化。微粒物质传感器可以包括第一外管以及位于第一外管内部的第二内管。第二内管被配置为经由突入到第二内管的内部空间内的凹形突出部接收微粒过滤器下游的排气的一部分。第二内管进一步包含用于将排气从第二内管排到位于管之间的环形空间的多个穿孔。PM传感器元件位于环形空间中，在穿孔正对面，其中一对电极面向穿孔，其中PM传感器元件被配置为捕获来自从第二内管排出的排气的微粒物质。随着PM积聚在电极上，电极可以桥接并指示PM传感器或微粒过滤器的再生需求。此外，连续的再生之间的时间间隔可以被测量。测量连续的再生之间的时间间隔的技术效果是确定微粒过滤器的退化。由于形成在微粒过滤器中的裂缝和/或孔，增加量的微粒物质可以流过微粒过滤器到达微粒物质传感器。因此，当微粒过滤器退化时，连续的再生之间的时间间隔可以降至阈值时间间隔以下。通过这样做，微粒物质传感器可以指示再生需求和排气道中的微粒过滤器的退化中的一个或更多个。

一种用于发动机的系统包括微粒物质传感器，其沿着排气道被设置，包含与内管同轴的外管，内管具有带有中心开口的凹形底部，并且其中内管的穿孔面向位于外管与内管之间的环形空间中的弧形传感器元件。系统的第一示例进一步包括，其中内管被部分地容纳在外管内，并且其中内管与外管径向地间隔开，并且其中传感器元件被形成在弧形基板表面上，弧形基板表面被安置在外管与内管之间的间隙中。可选地包括第一示例的系统的第二示例进一步包括，其中传感器元件包含在面向内管的穿孔的第一表面上的电表面，传感器元件进一步包含在面向外管的内表面的第二表面上的加热元件。可选地包括第二和/或第一示例的系统的第三示例进一步包括，其中当被耦连在道路上行进的车辆的排气道中时，外管和内管中的每个在竖直方向的其顶部处被密封。可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个的系统的第四示例进一步包括，其中外管具有被物理地耦连至内管的密封底部，并且其中内管的下部在密封底部的正下方延伸到排气道内。可选地包括第一至第四示例中的一个或更多个的系统的第五示例进一步包括，其中凹形底部是朝向内管的内部空间延伸的钟形突出部，并且其中中心开口位于突出部与外管的底部共面的平面上。可选地包括第一至第五示例中的一个或更多个的系统的第六示例进一步包括，其中外管包含两个出口，两个出口包括在前面上的第一出口和在背面上的第二出口，并且其中第一和第二出口在彼此正对面。可选地包括第一至第六示例中的一个或更多个的系统的第七示例进一步包括，其中内管和外管的上游表面垂直于并且面向排气道中的进来的排气流。可选地包括第一至第七示例中的一个或更多个的系统的第八示例进一步包括，其中外管和内管是中空的，并且彼此同中心。

一种用于发动机的方法包括，基于发动机排气管中的微粒过滤器的退化调整发动机操作，所述退化基于弧形微粒物质传感器元件的第一再生与第二再生之间的时间间隔来确定，弧形微粒物质传感器元件位于同中心的中空内管与外管之间的环形空间中。方法的第一示例进一步包括，其中内管的进口被流体地耦连至排气道，位于突入到内管的内部空间内的弧形突出部上，位于内管的前表面上的内管的多个穿孔面向微粒物质传感器元件的第一表面上的一对叉指式电极。可选地包括第一示例的方法的第二示例进一步包括，其中微粒物质传感器元件与内管和外管间隔开，并且被配置为捕获流过穿孔的排气中的微粒物质。可选地包括第一和/或第二示例的方法的第三示例进一步包括，其中响应于一对电极的电阻的变化，使微粒物质传感器元件再生，其中电阻响应于这对电极被电耦连而减小。可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个的方法的第四示例进一步包括，其中在当微粒过滤器再生条件满足时的第一状况期间并且响应于时间间隔大于阈值时间间隔，经由延迟火花和减小空燃比中的一个或更多个的组合使发动机排气管中的微粒过滤器再生；以及在第二状况期间并且响应于时间间隔小于阈值时间间隔，向操作者指示微粒过滤器的退化，并且调整发动机致动器以降低扭矩输出。

一种发动机排气系统包括排气道，排气道包含微粒物质传感器，微粒物质传感器包含中空圆柱形内管和外管以及位于其之间的环形空间，传感器进一步包含位于环形空间中的传感器基板，传感器基板具有包含叉指式电极的第一表面，叉指式电极面向内管的外表面上的多个穿孔。发动机排气系统进一步包含具有计算机可读指令的控制器，计算机可读指令用于：确定该对电极何时被耦连，响应于电极被耦连而激活传感器基板的再生，并且当连续的再生之间的时间间隔小于阈值时间间隔时，指示排气道中的微粒物质传感器上游的微粒过滤器的退化。发动机排气系统的第一示例进一步包括，其中排气经由位于内管的钟形突出部上的开口进入微粒物质传感器，并且其中排气经由位于外管上的一对出口离开微粒物质传感器。可选地包括第一示例的发动机排气系统的第二示例进一步包括，其中开口与外管的密封底部共面并且竖直地等于外管的密封底部，外管的密封底部被物理地耦连至内管的外表面。可选地包括第一和/或第二示例的发动机排气系统的第三示例进一步包括，传感器基板被配置为捕获微粒物质，并且其中传感器基板的第二表面包含使传感器基板再生的加热元件。可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个的发动机排气系统的第四示例进一步包括，其中内管和外管共有中心轴线，并且其中管在被物理地耦连至排气管的顶部处被密封。可选地包括第一至第四示例中的一个或更多个的发动机排气系统的第五示例进一步包括，其中传感器基板横越内管的周边的一部分。

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，处理顺序不是实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必须需要的，而是为了便于说明和描述被提供。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，来实现所描述的动作。

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/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

随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以通过修改本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、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于微粒物质传感器的系统，其包含：

微粒物质传感器，其沿着排气道被设置，并且包含与内管同轴的外管，所述内管具有带有中心开口的凹形底部，并且其中所述内管的穿孔面向位于所述外管与所述内管之间的环形空间中的弧形传感器元件。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述内管被部分地容纳在所述外管内，并且其中所述内管与所述外管径向地间隔开，并且其中所述传感器元件被形成在弧形基板表面上，所述弧形基板表面被安置在所述外管与所述内管之间的间隙中。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器元件包含在面向所述内管的所述穿孔的第一表面上的电表面，所述传感器元件进一步包含在面向所述外管的内表面的第二表面上的加热元件。

4.根据权利要求1所述的系统，其中当被耦连在道路上行进的车辆的所述排气道中时，所述外管和所述内管中的每个在竖直方向的共同顶部处被密封。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述外管具有被物理地耦连至所述内管的密封底部，并且其中所述内管的下部在所述密封底部的正下方延伸到所述排气道内。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述凹形底部是朝向所述内管的内部空间延伸的钟形突出部，并且其中所述中心开口位于所述突出部与所述外管的底部共面的平面上。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述外管包含两个出口，所述两个出口包括在前面上的第一出口和在背面上的第二出口，并且其中所述第一出口和第二出口在彼此正对面。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述内管和所述外管的上游表面垂直于并且面向所述排气道中的进来的排气流。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述外管和所述内管是中空的，并且彼此同中心。

10.一种用于微粒物质传感器的方法，其包含：

基于发动机排气管中的微粒过滤器的退化调整发动机操作，所述退化基于弧形微粒物质传感器元件的第一再生与第二再生之间的时间间隔确定，所述弧形微粒物质传感器元件位于同中心的中空的内管与外管之间的环形空间中。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含所述内管的进口，所述进口被流体地耦连至所述排气管，并且位于突入到所述内管的内部空间内的弧形突出部上，位于所述内管的前表面上的所述内管的多个穿孔面向所述微粒物质传感器元件的第一表面上的一对叉指式电极。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述微粒物质传感器元件与所述内管和所述外管间隔开，并且被配置为捕获流过所述多个穿孔的所述排气中的微粒物质。

13.根据权利要求10所述的方法，其中使所述微粒物质传感器元件再生是响应于一对电极的电阻的变化，并且其中所述电阻响应于所述一对电极被电耦连而减小。

14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含，

在当微粒过滤器再生条件被满足时的第一状况期间并且响应于所述时间间隔大于阈值时间间隔，经由延迟火花和减小空燃比中的一个或多个的组合使所述发动机排气管中的所述微粒过滤器再生；以及

在第二状况期间并且响应于所述时间间隔小于所述阈值时间间隔，向操作者指示所述微粒过滤器的退化，并且调整发动机致动器以降低扭矩输出。

15.一种发动机排气系统，其包含：

排气道，其包含微粒物质传感器，所述微粒物质传感器包含中空圆柱形的内管和外管以及位于其之间的环形空间，所述传感器进一步包含位于所述环形空间中的传感器基板，所述传感器基板具有包含一对叉指式电极的第一表面，所述一对叉指式电极面向所述内管的外表面上的多个穿孔；以及

具有计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令用于：确定所述一对叉指式电极何时被耦连，响应于所述一对叉指式电极被耦连而激活所述传感器基板的再生，并且当连续的再生之间的时间间隔小于阈值时间间隔时，指示所述排气道中的所述微粒物质传感器上游的微粒过滤器的退化。

16.根据权利要求15所述的发动机排气系统，其中排气经由位于所述内管的钟形突出部上的开口进入所述微粒物质传感器，并且其中排气经由位于所述外管上的一对出口离开所述微粒物质传感器。

17.根据权利要求16所述的发动机排气系统，其中所述开口与所述外管的密封底部共面并且竖直地等于所述外管的密封底部，所述外管的密封底部被物理地耦连至所述内管的外表面。

18.根据权利要求15所述的发动机排气系统，其中所述传感器基板被配置为捕获微粒物质，并且其中所述传感器基板的第二表面包含使所述传感器基板再生的加热元件。

19.根据权利要求15所述的发动机排气系统，其中所述内管和所述外管共有中心轴线，并且其中所述内管和所述外管在被物理地耦连至排气管的顶部处被密封。

20.根据权利要求15所述的发动机排气系统，其中所述传感器基板横越所述内管的周边的一部分。

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