CN107631966B - 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。提供用于定位在排气系统中的柴油微粒过滤器下游的微粒物质(PM)传感器组件的方法和系统。在一个示例中，PM传感器组件可以包括弯管，该弯管具有联接到排气通道的第一上游端和在组件的下游端处的第二向外展开端。以这种方式，弯管的第二端可以形成文氏管，该文氏管用于阻挡较大的微粒进入组件，并且还用于增加进入传感器组件的排气流。

Description

用于排气微粒物质感测的方法和系统

技术领域

本说明书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。一个示例性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(PM)传感器。在一个示例中，PM传感器可以通过随时间积聚微粒物质并且提供积聚程度的指示作为排放微粒物质水平的测量来进行操作。PM传感器可以位于柴油微粒过滤器的上游和/或下游，并且可以用于感测负载在微粒过滤器上的微粒物质，并且诊断微粒过滤器的操作。

由于横跨传感器表面的流量分布偏差，PM传感器可能会遇到在传感器上碳烟不均匀沉积的问题。进一步地，PM传感器可能容易受到来自存在于排气中的水滴和/或较大微粒的碰撞的污染。如果较大的微粒附着到传感器的电极，则PM传感器可能不再能够可靠地测量通过DPF的PM量。例如，如果冷凝水附着到传感器元件的电极，则可能损害到PM传感器的精度。此外，附着到传感器元件的冷凝水可导致传感器元件由于热应力而变得破裂。这会造成保修问题。

已经开发了各种方法来减少碳烟在PM传感器上的不均匀沉积。一个示例性PM传感器由Zhang等人在US 2015/0355067 A1中示出。在其中，PM传感器包括具有穿孔的圆柱形保护管，并且传感器元件面向穿孔定位在管的内部。PM传感器以穿孔位于保护管的下游表面上的方式被固定到微粒过滤器下游的排气通道，其面向排气通道的尾端。在此配置中，流过排气通道的排气可经历沿保护管外部的压力变化。由于相对于侧表面在下游表面处的较高静态压力，排气可以被抽向保护管的下游表面上的穿孔，并且排气可以经由穿孔在沿与排气通道内部的排气流方向相反的方向进入PM传感器。较大的微粒和水滴由于其较大的动量会无法在流动方向上发生反转并且进入PM传感器。

然而，本发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，流入PM传感器的排气的量会受到穿孔的尺寸和形状的限制。此外，由于排气必须在流动方向上经历完全反转以进入PM传感器，所以会降低进入传感器的排气的流速。这又进而会导致PM传感器的灵敏度降低。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以由一种微粒物质(PM)组件来解决，该微粒物质(PM)组件包括：具有第一封闭端和第二向外展开端(flared end)的弯管，靠近第一端形成的多个穿孔，以及面向多个穿孔定位的传感器元件，传感器元件位于第二端的上游。以这种方式，弯管的第二端可以形成文氏管，该文氏管用于阻挡较大的微粒进入组件，并且还用于增加进入传感器组件的排气流。因此，可以提高传感器的灵敏度。

作为一个示例，排气PM传感器组件可以配置有传感器电极并且可以定位在排气管中的微粒过滤器的下游。PM传感器组件可以包括形成L形的弯曲的保护管。弯管的第一端可以被封闭，并且联接到排气管。传感器元件可以在多个穿孔前面定位在组件的内部；传感器元件和多个穿孔均定位成更靠近第一端。弯管的第二端可以是开放的向外展开的端部，并且可以位于第一端(和传感器元件)的下游并且定位在排气管内。除了在第二端处，弯管还可以在整个长度上具有均匀的横截面。在第二端处，管可以包括向外成角度的部分，该部分具有一直到弯管的末端(tip)递增的(increasing)横截面，从而在弯管的第二端处形成文氏管。因此，在文氏管处，排气从管的横截面较大的末端朝向弯管的具有较小的横截面的第一端流动。因此，排气会遇到在其内排气流速增加的收缩部(constriction)。然后排气被从位于第二端处的文氏管引导通过多个穿孔朝向传感器元件，该传感器元件靠近保护管的第一端定位。具体地，排气被引导朝向传感器元件的电极。当控制器在传感器元件的电极两端施加电压时，可以横跨(across)电极捕获排气中的微粒。因此，进入文氏管中的增加的排气流可以转化成横跨传感器元件的电极的增加的PM沉积。因此，PM传感器可以给出在微粒过滤器上游的排气通道中的排气微粒的精确测量。以这种方式，PM传感器可以用于以可靠的方式诊断微粒过滤器中的泄漏。当电极上的碳烟负载达到阈值碳烟负载时，控制器可以施加电压以加热联接到传感器元件的加热元件，以燃烧沉积在电极上的微粒，从而再生PM传感器。

以这种方式，通过在PM传感器组件内部产生文氏管状结构，可以增加PM组件内部的排气流，同时相应地增加传感器灵敏度。此外，当排气从弯管的下游侧流出时，可以减少撞击在传感器元件上的较大微粒和/或水滴的量。具体地，由于其较大的动量，水滴和/或较大的微粒可在不改变它们的流动方向进入文氏管的情况下流过文氏管。因此，可以保护传感器元件免受水滴和较大微粒的碰撞。总的来说，可以改善PM传感器组件的功能，并且PM传感器输出可以是更可靠的。

应当理解，提供上述总结以用简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出发动机和定位在排气流中的微粒物质(PM)传感器组件的示意图。

图2A示出第一示例性PM传感器组件的示意图，第一示例性PM传感器组件具有带有文氏管状入口和挡板的L形保护管，该挡板具有靠近传感器元件定位的多个穿孔，其中挡板和传感器元件均定位在保护管内。

图2B示出PM传感器组件的示意图，其示出通过形成在保护管上的文氏管状开口流入L形保护管。

图2C示出形成在保护管的端部处的文氏管状开口的分解图。

图3A示出第二示例性PM传感器组件的示意图，第二示例性PM传感器组件具有作为设置在外部L形管内的内管的保护管，并且该内管附加地包括形成在内管的表面上的多个穿孔，以及设置在形成在内管和外管之间的间隙中的弯曲的传感器元件。

图3B示出PM传感器组件的示意图，其示出排气流入到形成在外管上的出口中，并且反转流动方向以通过形成在内保护管上的文氏管状开口流动到内保护管。

图4A示出形成在内管表面上的多个穿孔的示意图。

图4B示出内管和外管以及面向多个穿孔定位在间隙内的传感器元件的横截面。

图4C-图4D示出弯曲传感器元件的示意图，其中交叉指形电极形成在传感器元件的一侧上，并且加热元件形成在传感器元件的相对侧上。

图5示出流程图，其描绘了用于横跨定位在PM传感器组件的保护管内的传感器元件积聚排气流中的微粒的示例方法。

图6是描绘用于使PM传感器组件的传感器元件再生的示例性方法的流程图。

图7示出描绘用于诊断定位在PM传感器组件上游的微粒过滤器中的泄漏的示例性方法的流程图。

图8示出在PM传感器组件上的碳烟负载与定位在PM传感器组件上游的微粒过滤器上的碳烟负载之间的示例性关系。

具体实施方式

以下描述涉及用于感测发动机系统(诸如图1所示的发动机系统)的排气流中的微粒物质(PM)的系统和方法。图2A所示的第一示例性PM传感器组件可以联接到发动机系统的排气通道。这样，PM传感器组件可以包括经由第一封闭端联接到排气通道的L形弯曲保护管。此外，弯管可以包括设置在排气通道内的第二向外展开端(图2C)。这里，第二端可以用作经配置将排气从排气通道引导到PM传感器组件中的开口(图2B)。具体地，排气通过形成在挡板上的多个穿孔流向传感器元件。因此，第二端可以包括文氏管状开口，该文氏管状开口经配置增加在PM传感器组件的开口处的排气流。第二示例性PM传感器组件可以包括在图2A中示出为内管的弯管。内管可以定位在外部L形弯管内，并且与外管间隔一定间隙，如图3A所示。在外管附近形成的开口可以经配置首先将排气引导到内管和外管之间的间隙中，然后进入内管的第二端。如前所述，第二端可以包括经配置增加从间隙进入内管的排气流的文氏管状开口。排气一旦在内管内部则可以朝向形成在内管的表面上的多个穿孔、朝向定位在间隙内的传感器元件流动，如图3B所示。传感器元件可以是弯曲的传感器，其中交叉指形电极面向多个穿孔形成在表面上，如图4A和图4B所示。这样，传感器元件可以是弯曲的元件，其中交叉指形电极形成在第一侧上(图4C)以及加热元件形成在第二相对表面上(图4D)。示例性PM传感器组件可以包括经配置执行控制程序的控制器，例如执行图5的示例性程序，以跨过传感器元件的电极积聚排气流中的排气微粒。控制器可以间歇地清洁PM传感器组件(图6)以实现持续的PM监测。此外，控制器可以经配置执行程序，诸如执行图7的示例性程序，以基于PM传感器再生之间的时间再生所述排气微粒过滤器。过滤器诊断的示例在图8中示出。以这种方式，可以提高PM传感器估计DPF的过滤能力(从而检测DPF泄漏)的功能。

图1示出车辆系统6的示意性描绘。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可以包括具有多个气缸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包括经由进气通道42流体联接到发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气装置25包括排气歧管48，排气歧管48最终通向将排气输送到大气的排气通道35。节气门62可以位于升压装置(诸如涡轮增压器(未示出))下游和后冷却器(未示出)上游的进气通道42中。当包括后冷却器时，后冷却器可以经配置降低由升压装置压缩的进气的温度。

发动机排气装置25可以包括一个或多个排放控制装置70，其可以安装在排气装置中的紧密联接的位置。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，其临时过滤来自进入气体的PM并且定位在排放控制装置70的上游。在一个示例中，如图所示，DPF102是柴油机微粒物质保持/支持系统(retaining system)。DPF102可以具有由例如堇青石或碳化硅制成的整体结构，其内部具有多个通道以过滤来自柴油排气的微粒物质。在通过DPF102之后已过滤PM的尾管排气可以在PM传感器106中测量，并且进一步在排放控制装置70中处理，并且经由排气通道35排出到大气。在所示的示例中，PM传感器106是电阻式传感器，其基于在PM传感器的电极两端测量的电导率的变化来估计DPF102的过滤效率。PM传感器106的示意图200在图2中示出，如下面进一步详细描述的。

车辆系统6可以进一步包括控制系统14。控制系统14被示出为接收来自多个传感器16(在本文描述了其各种示例)的信息，并且将控制信号发送到多个致动器81(在本文描述了其各种示例)。作为一个示例，传感器16可以包括经配置测量通过排气通道35的排气的流速的排气流速传感器126、(位于排气歧管48中的)排气传感器、温度传感器128、(位于排放控制装置70的下游的)压力传感器129以及PM传感器106。诸如附加压力、温度、空气/燃料比、排气流速和成分传感器的其它传感器可以联接到车辆系统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传感器组件旋转的马达致动器、电路的开关等。控制系统14可以包括控制器12。控制器12可以配置有存储在非暂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，并且采用图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节发动机操作。作为示例，当操作PM传感器以积聚碳烟微粒时，控制器向电路发送控制信号以向PM传感器组件的传感器元件的电极施加电压以将带电微粒捕获到传感器元件的传感器电极的表面上。作为另一示例，在PM传感器组件再生期间，控制器可以向再生电路发送控制信号，以关闭再生电路中的开关达阈值时间以向联接到电极的加热元件施加电压从而加热传感器元件的电极。以这种方式，电极被加热以燃烧沉积在电极表面上的碳烟微粒。本文参考图5-图7描述示例性程序。

现在转向图2A，示出微粒物质(PM)传感器组件202(诸如图1的PM传感器106)的示例性实施例的示意图200。PM传感器组件202可以经配置测量排气中的PM质量和/或浓度，并且因此可以在柴油微粒过滤器(诸如图1所示的DPF 102)上游或下游联接到排气通道或管道204(例如，诸如图1所示的排气通道35)。

在示意图200中，PM传感器组件202设置在排气通道204的内部，其中排气从柴油微粒过滤器的下游朝向排气尾管流动(沿X轴)，如由箭头248所指示的。参考PM传感器组件202，排气沿箭头248所示的方向从组件的上游侧朝向下游侧流动。例如，下游侧可以更靠近排气尾管。示出了包括三个轴的坐标系，即平行于水平方向的x轴，平行于垂直方向的y轴和垂直于x轴和y轴的z轴。在视图200上所示的坐标系可以用于描述PM传感器组件202的部件的相对定位。PM传感器组件202和/或其部件的“高度/长度”可用于定义部件的沿y轴的范围。类似地，PM传感器组件202的部件的“长度/直径”可以用于指代部件沿x轴的物理范围。部件沿Z轴的物理范围可以称为“宽度”。

PM传感器组件202包括形成L形保护管或壳体的弯管(或弯管组件)203。PM传感器组件202包括定位在弯管203内部的传感器元件214。因此，传感器元件214定位在弯管203的壁(未突出)的内部。通过将传感器元件214完全设置在弯管203的内部，传感器元件214的电极可以与排气通道204内的恶劣环境屏蔽开来，从而增强了传感器元件214的整体功能。

弯管203包括流体联接到第二管(或部分)208的第一管(或部分)206。因此，第一管206是长度为L1直径为D1的中空圆柱形管，其中中心轴Y-Y’与排气通道内部的排气流(由箭头248表示)正交。此后，第一管206也可以称为竖直管/部分。第一管206可以包括具有均匀横截面的长度L1的笔直部分。具体地，第一管206的直径D1可以在第一管206的整个长度L1上相同。

第一管206包括联接到排气通道204的第一封闭端210和流体联接到第二管208的第二开口端226。由于第一端被封闭，在排出通道204内部流动的排气不能经由第一端210进入PM传感器组件202。然而，由于第二端226没有被封闭，而是联接到第二管208，因此排气可以流过第一管206的第二端226。第一管206可以包括在排气通道204内部从排气通道204顶部向下(平行于Y轴)延伸长度L1的第一竖直表面222(例如，面向上游的壁/表面)。第一管206可以额外地包括平行于第一竖直表面222从排气通道204的顶部延伸长度L1’进入排气通道204的第二竖直表面220(例如，面向下游的壁/表面)。因此，L1’可以小于L1(见下文)。这里，第一管的中心轴Y-Y’可以是竖直的，因此可以在重力方向上定向；所述重力被定义为当车辆在地面(平坦，但不倾斜)上并且车辆不移动时作用在被定位在车辆的排气通道内的PM传感器组件上的力。

PM传感器组件202的第二管208包括长度为L2直径为D2的中空圆柱形管(笔直的部分209)，在第二端212处具有变化的直径的部分(不均匀部分)。第二管208具有与第一管206的中心轴Y-Y’正交的中心轴X-X’。进一步地，第二管的中心轴X-X’平行于排气通道内部的排气流方向(由箭头248表示)。这里，直径D2和长度L2的笔直部分209是具有均匀横截面的中空圆柱形管，其在整个长度L2上具有相同的直径D2。如参考图2C所述，第二端212可以互换地称为第二管208的不均匀部分，其具有递增的横截面。

此后，第二管208也可以被称为水平管/部分。为了详细说明，第二管208可以在与排气通道内部的排气流平行、正交于第一管206的方向上延伸。第二管208包括流体联接到第一管206的第二端226的第一端230。具体地，第一管206的竖直表面220(例如，面向下游的壁/表面)联接到第二管208的水平表面232(例如，顶壁/表面)。同样地，第一管206的竖直表面222(面向上游的壁/表面)联接到第二管208的水平表面234(例如，底壁/表面)。当PM传感器组件202定位在排气通道(诸如图1所示的排气通道35)中时，竖直表面222可以比PM传感器组件202的任何其他表面更靠近微粒过滤器(PF)，其中PM定位在PM传感器组件202的上游。这里，竖直表面222的长度可以等于L1，而竖直表面220的长度可以等于L1-D2，其中D2是第二管208的均匀部分的直径。类似地，水平表面234的长度可以等于L2，而水平表面232的长度可以等于L2-D1，其中D1是第一管206的直径。

在一个示例中，第一管和第二管的长度和直径可以相等。在另一示例中，第一管和第二管可以具有不相等的长度和/或直径。弯管203可以由单个中空圆柱形管制成，该管沿着管的长度(例如，中间、或三分之一或三分之二)以接近90°的角度(例如，从85度到95度)弯曲，从而形成弯管203的L形。第一管和第二管形成连续的L形管。

在又一示例中，第一管和第二管可以联接在一起以形成单个连续的L形管，其中第一管206包括形成在第一管的竖直表面220上的靠近第二端226的直径为D2的圆形切口，并且第二管208包括形成在水平表面232上的更接近第二管208的第一端230的直径为D1的圆形切口。第一管206的竖直表面222可以更接近第二管208的第一端230联接(例如，焊接)到第二管208的水平表面234。第一管的竖直表面220可以更接近第二管208的第一端230联接(例如，焊接)到第二管208的水平表面232。以这种方式，可以形成弯管203，并且第一管206可以与第二管208流体连通。

在一个示例中，第一管206和第二管208可以相对于彼此成90°角。在此示例中，夹在第一管206和第二管208的中心轴之间的角度β为90°。这里，角度β额外地指的是夹在第一管206的竖直表面220和第二管208的水平表面234之间以及夹在第一管206的竖直表面222和第二管208的水平表面232之间的角度。在其他示例中，第一管206和第二管208可以不彼此垂直，但是管可以相对于彼此成一个角度。因此，角度β可以在由0<β<180°给出的范围内。

第二管208包括位于第一端210下游的第二向外展开端212。这里，第二管208的第二端212是定位在第一管206的第二端226和第二管208的第一端230下游的开口端。另外，第二管208的第二端212没有联接到第一管206的第一端210、第一管206的第二端226和第二管208的第一端230中的任何一个。第二管208的第二端212是作为PM传感器组件202的入口的开口端，其将参考图2C详细描述。因此，排气可以仅经由形成在第二管208的第二端212处的开口进入PM传感器组件202。

现在转向图2C，示出了第二管208的第二端212的分解图275。因此，先前在图2A中介绍的部件在图2C中类似地编号。第二端212包括分别联接到第二管208的水平表面232和234的向外展开的凸缘278和280。这里，水平表面232和234分别是第二管208的笔直部分209的顶表面/壁和底表面/壁。两个水平表面232和234彼此分开距离D2。具体地，凸缘278可以相对于中心轴X-X’以+α的角度在第二管208的笔直部分209的端部282处联接到水平表面232。同样地，凸缘280可以相对于中心轴X-X’以-α的角度在第二管208的笔直部分209的端部284处联接到水平表面234。这里，用于角度α的正号表示沿逆时针方向测量的角度，并且用于角度α的负号表示沿顺时针方向测量的角度。因此，凸缘278沿逆时针方向远离凸缘280(和中心轴X-X’)旋转，然而凸缘280沿相反的(例如，顺时针)方向远离凸缘274(和中心轴X-X’)旋转。在一个示例中，第二端212可以被描述为在最内端(例如，联接到笔直部分209的端部)处具有直径为D2并且在最外端处具有直径为D3的中空锥体276。这里，D3>D2，因此，锥体276的外横截面大于锥体276的内横截面。因此，第二端包括具有递增面积且因此具有递增的横截面的部分。凸缘的斜率(或角度α)可以取决于中空锥体的直径D2和D3以及凸缘278和280(也称为锥体276的侧面)的长度L3。在数学上，角度α能够写成如下所示的等式(1)：

在一个示例中，α的值例如可以固定为30°。在其他示例中，α的值可以是可调节的。在这种示例中，凸缘可以是经由铰链和马达联接到第二管的笔直部分的板。控制器(诸如图1的控制器12)可以通过调节联接到所述板的马达的输出水平，来使凸缘中的每个围绕中心轴X-X’旋转以调节角度α。以这种方式，可以基于排气流条件调节到PM传感器组件202的开口的横截面。在一个示例中，当排气通道内部的排气流速降低到阈值以下时，控制器可以致动马达以使凸缘向外转动以增加α，从而增加到PM传感器组件202的开口的横截面。这进而增加经由开口流入到PM传感器组件的排气流速。因此，当排气流速在排气通道内部减少时，排气PM可以横跨传感器元件以增加的速率积聚。

笔直部分209和第二端212一起形成文氏管290。这里，通过将中空锥体276连接到第二管208的笔直部分209而在第二管208的端部处形成文氏管。文氏管290用作到PM传感器组件202的入口。使用文氏管290作为入口的优点在于流入PM传感器组件的排气必须流过直径减小的管，这进而导致文氏管内部的排气流的速度增加。因此，流入PM传感器组件202特别是朝向定位在其内的传感器元件214的排气量增加。

返回到图2A，如示意图200所示，PM传感器组件202的传感器元件214定位在第一管206的内部。在一个示例中，传感器元件214的底端可以联接到底部密封件218，并且传感器元件214的顶端可以联接到内管206的第一端210。具体地，第一管206可以包括距第一管的第一端210距离L4的底部密封件或板218，并且传感器元件214可以定位在被包围在第一管206的第一端210和底部密封件218之间的空间内。底部密封件218可以是长度为D4的板，其具有与第一管206的中心轴正交的较长的轴。底部密封件218的一端可以联接到第一管的竖直表面220，并且底部密封件的另一相对端可以与第一管206的相对竖直表面222分开一间隙224。底部密封件218将第一管206分成两个室，上部室236和下部室238。上部室236指的是第一管206的包围在第一管206的第一端210和底部密封件218之间的区域。将底部密封件218与第一管206的竖直表面222分隔开的间隙224允许上部室236与下部室238的流体联接。在一个示例中，下部室238可以指的是第一管206内的位于底部密封件218下方的区域，并且额外地包括被包围在第二管208内的整个区域。传感器元件214可以定位在上部室236的内部，使得传感器元件214的较长轴平行于第一管206的中心轴Y-Y’。因此，传感器元件214与底部密封件218正交。

PM传感器组件202可以额外地包括形成在挡板217上的多个穿孔216。多个穿孔216可以定位成更靠近传感器元件214，并且进一步远离第二管208的第二端212。具体地，多个穿孔216可以在靠近间隙224的传感器元件214的上游。

传感器元件214与挡板217分离，并且从而与多个穿孔216隔开一定距离(例如1mm至3mm)。因此，传感器元件不与挡板和多个穿孔接触。例如，传感器元件和挡板之间的间隔距离可以小于间隙224。具有多个穿孔的挡板的布置以及传感器元件相对于挡板的位置和取向，允许增加在传感器元件的电极上的碳烟沉积的竖直分布。在这里，该布置使得排气流沿竖直方向(Y轴)均匀分布。

多个穿孔包括形成在挡板217上的一系列的孔或孔口，其允许排气朝向传感器元件214流动，如参考图2B所述。孔的各种几何形状和间距可以是可能的。孔的一些示例性几何形状包括但不限于圆柱形、球形、正方形、矩形等。在一个示例中，在单列中有10个正方形穿孔216。在替代的示例中，穿孔216可以不同地间隔和布置，同时仍引导流朝向传感器元件214。

PM传感器组件202额外地包括形成在第一管206的前表面上的出口228。在一个示例中，出口228包括经配置允许排气离开PM传感器组件202的梯形开口。在不偏离本公开的范围的情况下，可以使用出口228的其它几何形状。经由第二端212流入PM传感器组件202的排气通过多个穿孔216流向传感器元件214，并且随即(thereon)通过出口228流出PM传感器组件，如图2B所述。

现在转向图2B，示意图250示出通过PM传感器组件202的排气流。因此，先前在图2A和图2C中介绍的部件在图2B中类似地编号。视图250示出排气经由第二管208的第二向外展开端212流入PM传感器组件202并且随即朝向传感器元件214通过间隙224和多个穿孔216。

PM传感器组件202以第二端212位于弯管203的下游侧上的方式固定到微粒过滤器下游的排气通道204。因此，流过排气通道的排气可经历沿弯管203的外部的压力变化。例如，在弯管203的下游侧会产生比沿弯管203的竖直侧表面220以及前表面和后表面更高的静态压力。由于在下游侧处相对于侧表面的较高的静态压力，因此排气可以朝向PM传感器的下游侧被吸入。特别地，排气可以朝向PM传感器组件202的第二管208的第二端212被吸入。例如，由于在第一管206的前表面和后表面上的静态压力低于在下游侧处的静态压力，因此排气不可以经由出口228进入组件。因此，排气可以仅经由第二端212的开口沿与排气通道内部的排气流动方向(箭头248)相反的方向(箭头254)进入PM传感器组件。具体地，弯管203的结构和第二开口端212在下游侧上的位置允许排气反转流动方向并且进入PM传感器组件202。

如参考图2C所述，通过将笔直部分209与具有递增的直径的端部联接，文氏管290形成在第二管208的第二端212处。在PM传感器组件202的开口处形成文氏管290的优点在于，吸入第二端212的排气经历文氏管效应，其中排气的速度在其通过文氏管290时增加。例如，相比于排气在排气通道204中向外流动的速率，通过文氏管290进入第二管208的排气在第二管208内以更高的速率流动。换句话说，通过第二管208中的文氏管290的排气流速高于通过排气通道204的排气流速。另外，由于排气反转其流动方向以便经由文氏管290进入第二管208，因此在第二管208内部的排气流的方向与排气通道204内部的排气流的方向相反。

此外，第二端212可以阻挡微粒和水微粒252进入PM传感器组件202。具体地，第二端的向外展开的凸缘可以阻挡较大的微粒，并且因此减少微粒碰撞在敏感的传感器元件上的影响。

排气沿箭头256所示的路径流过第二管208。如箭头256所示，第二管208的笔直部分209内部的排气流动方向与排气通道内部的排气流动方向相反。然后，如箭头257所示，排气从第二管208朝向第一管206流动。具体地，排气沿与第二管208内部的排气流和排气通道内部的排气流中的每个正交的方向从第二管流动到第一管(箭头257)。在一个示例中，笔直部分209内部的排气经历90°旋转以流入第一管206。

除了在间隙224之外，底部密封件218阻挡排气流从下部室238到上部室236，从而迫使在下部室238中的排气流过形成在间隙224处的收缩部(constriction)。这导致当排气通过间隙224从下部室流入上部室236时额外地增加排气的速度。排气然后从间隙224流入上部室236。排气一旦在上部室内部则朝向传感器元件214流过挡板217上的穿孔216(如箭头257所示)。因此，排气流经历从向上方向(箭头257)到流向穿孔(箭头259)的流动方向的另一改变(例如，改变90°)。例如，挡板的长度可以等于传感器元件214的长度。这里，传感器元件214包括沿基板的第一表面形成的电极和形成在基板的相反表面上的加热元件。传感器元件214的基板的法线(normal)与挡板217的长轴正交。此外，传感器元件214的电极定位成更靠近多个穿孔216并且远离出口228。

通常，传感器元件214包括形成“梳形”结构的一对平面交叉指形电极。这些电极通常可以由诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等金属以及氧化物、水泥、合金和包含上述金属中的至少一种的组合制成。电极形成在可由高度电绝缘材料制成的基板上。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、二氧化硅以及包含前述的至少一种的组合的氧化物，或能够抑制电连通并为该对交叉指形电极提供物理保护的任何类似的材料。两个电极的梳“齿”之间的空间通常可以在10微米到100微米的范围内，而每个单独的“齿”的线宽大约是相同的值，尽管后者不是必需的。

传感器元件214的一对交叉指形电极中的正极利用连接线244连接到电路262的电压源264的正极端子。传感器元件214的一对交叉指形电极的负极经由连接线246连接到测量装置270，并且进一步连接到电路262的电压源264的负极端子。互连接的线244和246、电压源264和测量装置270是电路262的一部分并且容纳在排气通道204的外部(作为一个示例，<1米远)。进一步地，例如，电路262的电压源264和测量装置270可以由诸如图1的控制器12的控制器来控制，使得在传感器元件214处收集的微粒物质可以用于诊断排气传感器上游的PF(例如，在图1的实施例中的DPF 102)中的泄漏。因此，测量装置270可以是能够读取电极两端的电阻变化的任何装置，例如电压表。由于PM或碳烟微粒沉积在传感器元件214的电极之间，因此电极对之间的电阻会开始减小，这通过由测量装置270针对电压源264的固定电压(通常为45V)测量的电流的增加来指示。控制器12可以根据由测量装置270测量的电流来确定传感器元件214的电极之间的电阻，并且推断在传感器元件214的电极上的对应的PM或碳烟负载。通过监测传感器元件214上的负载，可以确定DPF下游的排气碳烟负载，从而用于诊断和监测DPF的健康和功能。

传感器元件214还包括集成到传感器元件214的传感器基板中的加热元件(在图2B中未标记)。在替代实施例中，传感器元件214可以不包括加热元件。加热元件可以包括但不限于温度传感器和加热器。用于形成加热元件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、氧化物和包含上述材料(铂/氧化铝、铂/钯、铂和钯)中的至少一种的组合。加热元件可以用于再生PM传感器组件202。具体地，在传感器元件214的微粒物质负载或碳烟负载高于阈值的条件下，可以操作加热元件以将来自传感器元件表面的积聚的碳烟微粒燃烧。

在PM传感器再生期间，控制器12可以向电压源266提供电压，电压源266为操作加热元件所需并且经由连接线240和242连接到加热元件。此外，控制器可以闭合开关268达阈值时间，以经由电压源266将电压施加到加热元件，以便提高加热元件的温度。随后，当传感器电极被充分清洁时，控制器可以断开开关268以停止加热加热元件。通过间歇地再生传感器元件214，其可以返回到更适于收集排气碳烟的状态(例如，未加负载或仅部分加负载的状态)。此外，可以从传感器再生推断出与排气碳烟水平有关的准确信息，并且该信息可以由控制器用于诊断微粒过滤器中的泄漏。

排气在流向其中横跨电极捕获碳烟微粒的传感器元件214之后，如箭头258所示流向出口228。具体地，在上部室236中流动的排气的一部分可以经由出口228离开。出口228可以是在第一管206的直径上相对的表面上开(cut out)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。其他示例性几何形状包括梯形、正方形、矩形和三角形孔/狭缝。在一个示例中，出口228可以包括梯形狭缝，该梯形狭缝包括平行于第一管206的中心轴Y-Y’的长轴。两个梯形狭缝可以形成在第一管206的前壁和后壁上。出口228的长度可以等于上部室236的长度L3。在一些示例中，出口的长度可以小于上部室236的长度。梯形出口228可以包括较宽的顶部和较窄的基部。排气通过出口228沿与下部室238内部的排气流动方向正交的方向(由箭头260指示)离开PM传感器组件202。使用具有用作到PM传感器组件的入口的向外展开的(opened up)端的L形管设计的优点在于，向外展开的端阻挡较大的微粒进入组件，并且另外用来增加进入传感器组件的排气流。以这种方式，可以使PM传感器组件免受水滴和较大微粒的撞击，并且可以使PM传感器更可靠。总的来说，因为可以更精确并更可靠地检测排气中的微粒，因此可以提高PM传感器估计DPF的过滤能力(且从而检测DPF泄漏)的功能，并且可以改善排气排放达标/合规。

到目前为止所描述的示例性PM传感器组件包括单个L形管，单个L形管配置有入口和出口，以将排气引入和排出组件，如图2A-图2C所详细描述的。第二PM传感器组件可以使用到目前为止所描述PM传感器组件经设计作为内管，并且进一步将内管定位在外部L形管内，如图3A和图3B所述。

现在转向图3A，示出了微粒物质(PM)传感器组件302(诸如图1的PM传感器106和图2A-图2C的PM传感器组件202)的示例性实施例的示意图300。PM传感器组件302可以经配置测量排气中的PM质量和/或浓度，并且因此可以在柴油微粒过滤器(诸如图1所示的DPF102)上游或下游联接到排气通道或管道304(例如，诸如在图2A-图2C中所示的排气通道204)。

在示意图300中，PM传感器组件302设置在排气通道304的内部，其中排气从柴油微粒过滤器的下游朝向排气尾管(沿X轴)流动，如箭头328所示。参考PM传感器组件302，排气沿由箭头328所示的方向从组件的上游侧朝向下游侧流动。例如，下游侧可以更靠近排气尾管。示出了包括三个轴的坐标系，即平行于水平方向的x轴，平行于竖直方向的y轴和垂直于x轴与y轴的z轴。在视图300上所示的坐标系可以用于描述PM传感器组件302的部件的相对定位。PM传感器组件302和/或其部件的“高度/长度”可用于定义部件沿y轴的范围。类似地，PM传感器组件302的部件的“长度/直径”可以用于指代部件沿x轴的物理范围。部件沿Z轴的物理范围可以称为“宽度”。

PM传感器组件302包括定位在外部弯管308内并且与外管308隔开间隙或空间310的内部弯管306。在间隙310中没有部件。内管306可以是参考图2A-图2C描述的弯管203的示例，并且可以包括参考弯管203所述的所有细节。简而言之，内管306包括具有第一封闭端318的L形中空管，第一封闭端318将内管306联接到排气通道304。此外，内管306包括用作到内管306的入口的第二向外展开端322。类似于图2A-图2C的第二端212，第二端322包括在第二端322处形成文氏管的向外定向的凸缘。具有形成在内管306的端部处的文氏管的优点在于，进入内管306的排气流速可以由于之前描述的文氏管效应而增加。

外管308类似于内管306，并且包括具有直径D4的L形管组件。类似于内管306，外管308包括第一端320，第一端320封闭并且进一步联接到排气通道304，并且外管308包括打开/开放的并且不联接到排气通道304的第二端324。然而，外管308的第二端324不是像内管306的第二端322那样的向外展开的端。第二端324包括与内管306的第二端322不同的横截面均匀的开放表面。这里，外管308在外管308的整个长度上具有均匀的横截面。因此，形成L形几何形状的外管308的竖直部分和水平部分(包括第二端324)具有相同的直径。除了在第二端322之外，内管306可以在整个长度上具有均匀的横截面(例如，直径D5)。内管306居中地定位在外管308内并且还与外管308隔开间隙310。因此，间隙310由内管和外管的直径差造成。因此，间隙310在数学上被写为(D4-D5)/2。间隙310例如是在内管和外管之间形成的环形空间。外管308额外地包括形成在内管306的第二端322上游的入口326。在一个示例中，入口326可以位于外管308的“肘部”或弯曲部分处。入口326可以是椭圆形孔，该椭圆形孔经配置引导排气沿与排气通道304内的排气流动方向平行的方向进入到PM传感器组件302中。在一些示例中，入口326可以包括沿外管308的上游表面形成的多个孔。入口326的目的是允许排气流入间隙310，如图3B所示。

转向图3B，示意图350示出通过PM传感器组件302的排气流。因此，先前在图3A中介绍的部件在图3B中类似地编码。视图350描述了排气经由入口326流入PM传感器组件302。

排气通过入口326沿与排气通道304内的排气流动方向平行的方向(箭头328)进入PM传感器组件302。具体地，排气进入形成在内管306和外管308之间的间隙310(箭头352)。因此，较大的微粒360可能流入间隙310，并且经由外管308的第二端324流出组件302。进一步地，大的微粒和/或水滴(如由圆圈360所示)可以继续沿水平方向在间隙310内部流动，而不进入内管306。大的微粒和/或水滴的较大动量抑制所述大的微粒和/或水滴进入到形成在内管306的第二端322处的开口中的转向和/或方向改变。一些排气可以经由外管的第二端324进入组件302。然而，经由入口326从上游侧进入的排气量大于经由位于下游侧处的第二端324进入的排气量。

在内管和外管之间的间隙310内部的排气会遇到形成在内管306的第二端322中的文氏管开口。如参考图2A-图2C所述，排气通过反转其流动方向流入内管的第二端322。因此，进入内管306的排气沿与间隙内部的排气流和排气通道304内部的排气流中的每个相反的方向流动。通过将文氏管开口定位在内管的第二端322处，当排气从内管306的较大的横截面开口朝向较小的横截面流动时，排气的速度增加。因此，流入内管306的排气具有例如比在排气通道内部流动的排气和在间隙310内部流动的排气更高的流速。这进而又增加流入内管306的排气PM，从而导致更多的排气PM流向组件302的传感器元件312并且横跨电极沉积。随后，传感器组件的灵敏度增加。

排气一旦在内管的内部，则如先前参考图2B所述，沿与排气通道内部的流动方向相反的方向(箭头353)流动。此外，排气在内管306的竖直部分中朝向多个穿孔316继续克服重力向上流动(箭头354)。在一些示例性实施例中，内管306可以包括底部密封件和具有多个穿孔的挡板，所述多个穿孔经配置引导内管306内部的排气朝向更靠近穿孔定位的传感器元件312(类似于图2A-图2C的弯管203)。在其他示例性实施例中，内管306可以包括沿内管306的顶部314形成的多个穿孔316。具体地，多个穿孔316可以沿内管306的位于外管308的入口326的下游的下游侧壁的顶部314形成。这里，顶部314可以从内管306的顶端318沿内管306的下游侧壁延伸到一定长度。另外，多个穿孔可以经配置引导排气从内管306的内部朝向内管和外管之间的间隙310。如在图4A-图4D所述，传感器元件312可以在多个穿孔的下游定位在间隙310内以收集排气PM。

图4A示出PM传感器组件302的外侧透视图400。图4B示出PM传感器组件302的自顶向下的视图425。PM传感器组件302的在外侧透视图400中的部分是透明的，从而露出了包括传感器元件312和内管306的PM传感器组件302的内部。图4C和图4D描绘了传感器元件312的详细图示。

现在转向图4A，视图400示出了形成在内管306的部分314上的多个穿孔316。具体地，多个穿孔316包括覆盖部分314的孔的均匀阵列。在视图400中，五列和八行等间隔的圆形孔被示出为多个穿孔316的非限制性示例。在不脱离本公开的范围的情况下，孔的各种其它几何结构、形状和分布是可能的。在一个示例中，多个穿孔316可以分散在与传感器元件312的表面区域匹配的内管306的下游侧壁的区域上。具有分散在部分314上的多个穿孔316的优点在于，流向传感器元件312的电极402的排气被更均匀地分布。这导致来自传感器元件312的更可靠的输出。

排气经由多个穿孔316流出内管306，并且进入外管308和内管306之间的环形空间或间隙310中。排气经由穿孔316沿径向向外的方向(箭头426)朝向传感器元件312的电极402离开内管306。

现在转向图4B，自顶向下的视图425示出定位在内管306和外管308之间的间隙310中的传感器元件312。在排气中的微粒可以沉积到具有电极402的第一表面427上。在一个示例中，传感器元件312可以包括具有形成在传感器元件的表面(该表面面向多个穿孔316)上的交叉指形的正电极和负电极的平面基板。平面基板和交叉指形电极可以包括参考图2B的传感器元件214先前描述的所有细节。

在另一示例中，传感器元件312的基板430可以是弯曲的(而基板和电极的细节保持与先前在图2B中描述的那些相似)，而不是平面的。例如，将弯曲的传感器元件包括在内管306和外管308之间的间隙310中会是有利的，因为可用于捕获进入的碳烟微粒的表面积可以大于平面传感器元件。基板430的曲率可以取决于内管306和外管308中的每个的曲率(或半径)。在顶视图425中，弯曲的基底430被表示为具有取决于外管308的半径R4和内管306的半径R5中的每个的半径R6。这里，内管、外管和弯曲的基板中的每个的中心C可以重合。在一个示例中，弯曲的基板可以定位在内管和外管之间的间隙310内部的中间。在这样的示例中，R6可以等于(R4+R5)/2。换句话说，弯曲的基板430可以以由(D4-D5)/4或(R4-R5)/2给出的距离定位在间隙310的中间。在一些其它示例中，弯曲的基板430可以更靠近内管(或更远离外管)或更靠近外管(更远离内管)放置，而不是放置在中间。然而，弯曲的基板430可以定位在间隙310内，因此不会从PM传感器组件302突出。

如在视图425中所示，传感器基板430的第一表面427面对内管306的外表面，第二表面429面对外管308的内表面。第二表面429与第一表面427直径地相对，并且在相反方向上面朝向外管308的内表面。微粒可积聚在电极402的单独电极之上或之间。然而，在一些示例中，从内管306进入间隙310的排气可能不直接流入加热元件而没有在传感器基板430周围流动。

现在转向图4C，示出传感器基板430的第一表面427的前视图460。传感器元件312的第一表面427包括一对交叉指形电极404和406。电极404和406固定到传感器基底430，传感器基板430经配置捕获来自从内管306的穿孔316流出的排气的碳烟。一对电极404和406横穿传感器基板430的弧面(curvature)的一部分，使得电极404和406位于穿孔316的正对面。这里，电极404和406可以包括与基板430的曲率相等的曲率。碳烟(例如，微粒物质)可以积聚在一对交叉指形电极404和406之间，其中碳烟在达到阈值碳烟负载时使电极404和406电联接(例如，桥接)。图4D示出传感器元件312的第二表面429，传感器元件312在第二表面429处具有物理联接到传感器基板216的加热元件428。第二表面429与第一表面427相反，使得加热元件428面向与一对电极404和406面对的方向相反的方向。具体地，第一表面427面向在内管306的外表面上的穿孔316，而第二表面429面向外管308的内表面。

电极404和406分别经由连接线连接到电路462的电压源464的正极端子和负极端子。电路462和对应的电路的细节与参考图2B描述的电路262的细节相同。简而言之，正电极404利用连接线470连接到电路462的电压源464的正极端子。负电极406经由连接线468连接到测量装置466，并且进一步连接到电路462的电压源464的负极端子。电路462的电压源464和测量装置466可以由诸如图1的控制器12的控制器来控制，使得在传感器元件312处收集的微粒物质可以用于诊断例如排气传感器上游的PF(例如，在图1的实施例中的DPF 102)的泄漏。控制器12可以根据由测量装置466测量的电流来确定传感器元件312的电极之间的电阻，并且推断在传感器元件312的电极上的对应的PM或碳烟负载。通过监测在传感器元件312上的负载，可以确定DPF下游的排气碳烟负载，且从而用于诊断和监测DPF的健康和功能。

传感器元件312还包括形成在第二相反表面429上的加热元件428。转向图4D，加热元件428可以包括但不限于温度传感器和加热器。用于形成加热元件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、氧化物和包含上述材料(铂/氧化铝、铂/钯、铂和钯)中的至少一种的组合。加热元件428可以用于使PM传感器组件302再生。具体地，在传感器元件312的微粒物质负载或碳烟负载高于阈值的条件下，可以操作加热元件以将来自传感器元件表面的积聚的碳烟微粒燃烧。

在PM传感器再生期间，控制器12可以向电压源484提供电压，电压源484为操作加热元件所需，并且经由连接线486和488连接到加热元件。此外，控制器可以闭合开关482达阈值时间，以经由电压源484将电压施加到加热元件428，以便提高加热元件的温度。随后，当传感器电极被充分清洁时，控制器可以断开开关268以停止加热加热元件。通过间歇地再生传感器元件312，其可以返回到更适于收集排气碳烟的状态(例如，未加负载或仅部分加负载的状态)。此外，可以根据传感器再生推断出与排气碳烟水平有关的准确信息，并且该信息可以由控制器用于诊断微粒过滤器中的泄漏。

如在图3B中所示，排气在朝向其中横跨电极捕获碳烟微粒的传感器元件312流动之后，朝向外管308的第二端324流动。返回到图3B，排气在内管和外管之间的间隙310中盘旋下降/呈螺旋形(spiral)，并且朝向外管308的第二开口端324流动。排气经由外管308的第二端324沿与通过排气通道304的排气流方向平行的方向离开PM传感器组件302。排气流过适于限制大的微粒和/或水滴进入PM传感器组件的内管。由于在传感器基板上的均匀的微粒沉积，因此可以改善PM传感器组件上游的PF的诊断测量。

以这种方式，图1-图4C的系统能够实现一种示例性微粒物质(PM)组件，其包括：具有第一封闭端和第二向外展开端的弯管，靠近第一端形成的多个穿孔和面向多个穿孔定位的传感器元件，该传感器元件位于第二端的上游。另外或替代地，弯管可以包括联接到第二、正交的管的第一管，从而形成L形，弯管的第一端形成在第一管的端部处，并且弯管的第二端形成在第二管的端部处。另外或替代地，第一端可以直接联接到排气通道，第一管具有均匀横截面的笔直部分。另外或替代地，第二管可以包括联接到弯管的第二端的均匀横截面的笔直部分，第二端具有定位在排气通道内部的具有递增的横截面的向外成角度的部分，使得排气通道内部的排气反转流动方向以通过第二端进入PM传感器组件。另外或替代地，第一管可以包括与第一端间隔第一距离的底部密封件，底部密封件联接到第一管的第一侧表面，并且与第一管的第二相对侧表面间隔第一间隙，底部密封件具有小于第一管的直径的长度，矩形挡板具有多个穿孔，挡板的轴线平行于传感器元件的轴线，其中传感器元件与挡板间隔第二间隙，并且出口具有与传感器元件的轴线平行的轴线。另外或替代地，弯管可以是定位在外部L形管内并且与外管隔开一空间的内管，外管具有联接到排气通道的第三封闭端，以及定位在排气通道内部的第四开放端，第四开放端靠近内管的第二端。另外或替代地，外管可以包括传感器元件上游的入口，入口经配置引导排气沿与排气通道内部的排气流平行的方向从排气通道首先进入外管和内管之间的空间。另外或替代地，多个穿孔可以形成在内管的下游侧上，并且其中传感器元件面向多个穿孔定位在内管和外管之间的空间中。另外或替代地，传感器元件可以包括形成在弯曲的基板上的交叉指形电极。另外或替代地，组件可以进一步包括联接到传感器元件的加热元件，和具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于：在排气流动期间，向传感器元件的电极施加第一电压以横跨电极积聚排气中的排气微粒物质，基于在传感器元件的电极两端产生的电流估计组件上的负载，并且响应于负载高于阈值，向加热元件施加第二不同的电压，以再生传感器元件。

另一示例性微粒物质(PM)传感器组件可以包括保护管，其具有流体联接到水平部分的竖直部分，竖直部分联接到排气管，并且水平部分具有文氏管，多个孔口形成在竖直部分内，并且传感器元件定位在竖直部分内，传感器元件位于文氏管的上游，并且传感器元件的法线与具有多个孔口的表面正交。另外或替代地，文氏管可以将水平部分联接到展开端，该展开端具有向外递增的横截面，其将排气引导到水平部分中、且然后通过多个孔口朝向传感器元件、并且经由形成在竖直部分上的梯形开口从组件流出，其中多个孔口形成在矩形挡板上，该矩形挡板在竖直部分内部定位在竖直部分的顶端和底部密封件之间，底部位于距离竖直部分的顶端一定距离处，并且其中传感器元件包括形成在平面基板上的交叉指形电极，该平面基板在竖直部分内部位于顶端和底部密封件之间。另外或替代地，保护管可以定位在外管内并且与外管间隔一空间，并且其中外管可以包括形成在保护管的肘部区域处的孔，该孔经配置引导排气从排气管首先进入所述空间、然后从所述空间朝向形成在内管上的文氏管通过多个孔口朝向传感器元件、并且随后通过外管的开放端离开组件，并且其中多个孔口可以在传感器元件上游形成在竖直部分的区域上，并且其中传感器元件包括形成在弯曲的基板上的交叉指形电极，传感器元件设置在保护管和外管之间的所述空间的内部。

图1-图4D示出具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为彼此直接接触或直接联接，那么此类元件可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此邻近或相邻的元件可以分别彼此邻近或相邻。作为示例，彼此共面接触放置的部件可以称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，可以将彼此隔开定位且仅在其间具有空间而没有其它部件的元件称为这样。作为另一个示例，在另一个上面/下面，在另一个的相对侧处或在另一个的左侧/右侧示出的元件可以相对于彼此被称为这样。进一步地，如图所示，在至少一个示例中，元件的最顶部的元件或最顶部的点可以被称为部件的“顶部”，并且元件的最底部元件或最底部的点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上面/下面，可以相对于图的竖直轴线，并且用于描述图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上面的元件被垂直地定位在其他元件的上面。作为另一示例，图中所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、笔直的、平面、弯曲的、圆形、倒角、成角度的等)。进一步地，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。仍进一步地，在一个示例中，被示出为在另一元件内元件或被示出为在另一元件外部的元件可以被称为这样。

现在转向图5，示出用于横跨定位在PM传感器组件(例如在图1所示的PM传感器106和/或图2A和图2B的PM传感器组件202，图3A-图3B和图4A-图4D的PM传感器组件302)内的传感器电极积聚排气流中的微粒的示例性方法500。具体地，在排气流中的微粒可以被引导到形成在弯管端部处的文氏管状入口中，并且进一步引导朝向传感器元件通过多个穿孔。微粒可以横跨形成在传感器元件的传感器基板(平面或弯曲的)上的交叉指形电极被积聚。

用于执行方法500和包含在本文中的其余方法的指令可以通过控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1所述的传感器)接收的信号来执行。根据下述方法，控制器可以使用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。

在502处，方法500包括确定和/或估计发动机工况。确定的发动机工况可以包括例如发动机转速、发动机负载、驾驶员扭矩需求、排气流速、发动机温度、排气空燃比、排气温度、自DPF的上次再生以来经过的持续时间(或距离)、PM传感器上的PM负载、升压水平、诸如大气压力和环境温度的环境条件等。

方法500进行到504，在504处，方法包括反转排气流以引导排气从排气通道内部朝向形成在保护管的第一部分的端部处的文氏管。具体地，文氏管经由将具有递增的横截面的区域与具有均匀横截面的区域的联接而形成。通过在静态压力较高的L形保护管的下游侧处形成文氏管，迫使排气通道内部的排气反转其流动方向，以便进入PM传感器组件。在一个示例性配置中，文氏管形成在单个L形保护管(诸如图2A-图2B的弯管203)的端部处，并且使排气流反转包括在506处使L形管内部的排气沿与排气通道内部的排气流动方向相反的方向通过多个穿孔朝向传感器元件流动。因此，L形管包括流体联接到第二竖直部分的第一水平部分。这里，文氏管形成在第一部分的端部处，并且传感器元件和多个穿孔位于文氏管上游的第二部分的内部。

在另一示例中，在下游侧处具有文氏管的L形管可以是定位在外部L形保护管(诸如图3A-图4D的PM传感器组件302)内并且与外管隔开间隙的内部保护管。这里，内管可以完全在外管的内部，而没有突出到外管的外部的部分。此外，仅内管可以包括文氏管作为开口；外管可以包括形成在上游侧上的开口，其可以用作到外管的开口。因此，文氏管形成在内管的第一水平部分的端部处，并且入口形成在外管的水平部分和竖直部分的交叉处，从而面向进入的排气。这里，使排气流反转可以包括在507处使排气通过入口流入内管和外管之间的间隙，然后使排气从间隙流向形成在内管上的文氏管。

然后方法500进行到508。在508处，方法500包括相对于排气通道内部的排气流速而增加通过文氏管的排气流速。这里，文氏管是通过将具有递增的横截面的区域与具有均匀横截面的区域联接而形成的可变区域开口。因此，当排气首先从具有递增的横截面的区域流向具有均匀横截面的区域时，排气遭遇收缩部。因此，排气流的速度增加。从而，通过使用设计作为L形管的开口的文氏管，L形管内部的排气流相对于排气通道内部的排气流增加。在其中文氏管形成在内管上的示例性配置中，内管内部的流动高于排气通道内部的流动以及在内管和外管之间的间隙内部的流动。

方法500进行到510。在510处，方法500包括引导排气沿与排气通道内部的排气流的方向正交的方向从第一水平部分朝向第二竖直部分。具有联接到彼此的竖直部分和水平部分的L形管的几何形状或结构迫使水平部分内部的排气朝向第二部分向上(克服重力)移动。

方法500进行到512。在512处，方法500包括使排气通过多个穿孔朝向传感器元件流动，多个穿孔和传感器元件两者都位于L形保护管的第二部分内部。在单个保护管的示例中，在到达多个穿孔之前，第二部分内部的排气可以被引导朝向另一收缩部。作为示例，底部密封件可以从保护管的下游壁水平地延伸，但是不可以一直延伸到相对的上游壁。在底部密封件的端部和上游壁之间可存在间隙或空间。在到达多个穿孔之前，第二部分内部的排气现在被迫流入所述空间。多个穿孔可以形成在矩形挡板上，挡板的长轴平行于第二部分的中心轴。进一步地，传感器元件可以定位成与矩形挡板相邻。传感器元件可以额外地平行于保护管的第二部分的中心轴定向。传感器元件可以包括沿第一表面更靠近多个穿孔形成的电极。这里，电极可以相对于保护管的第二部分的中心轴在正交方向上延伸。

在其中保护管是定位在外管内部的内管的示例性配置中，方法500可以可选地包括使排气从内管的第二部分朝向形成在内管的下游壁上的多个穿孔流动。此外，弯曲的传感器可以定位在内管和外管之间的间隙中，其中传感器电极面向多个穿孔。从多个穿孔流出的排气被引导朝向传感器元件的电极。

方法进行到514。在514处，方法500包括横跨传感器元件的电极积聚排气PM。如前所述，包括交叉指形电极的传感器元件与穿孔间隔一距离定位。在一个示例中，传感器元件可以包括具有形成在基板的第一表面上的平面交叉指形电极的平面基板。在另一示例中，传感器元件可以包括弯曲的基板，该弯曲的基板具有形成在基板的第一表面上的弯曲的交叉指形电极。对于平面元件和弯曲的元件两者，基板的第一表面更接近包括穿孔的表面。如前所述，电极可以包括交叉指形电极。正电极连接到电压源的正极端子，并且负电极连接到测量装置然后连接到电压源的负极端子。当控制器向传感器电极施加电压时，包围在穿孔的平面和传感器元件的第一表面之间的区域内部的微粒可经历强电场，使得它们能够积聚在电极之间。当微粒横跨电极积聚时，控制器可以从测量装置接收信号。在一个示例中，信号可以是来自测量装置(例如电流表或欧姆表)的电极两端的电流/电阻的变化。基于从测量装置接收的信号，控制器可以确定传感器电极上的负载。当微粒积聚在传感器电极的表面上时，电极的电阻开始下降，由测量装置测量的电流开始增加。控制器可以能够基于在电极两端测量的电流来推断传感器电极上的负载。控制器可以可选地基于使用查找表的计算来确定负载，其中查找表的输入是电极之间的电流/电阻。方法500然后进行到516。

在516处，方法500包括经由包括形成在保护管上的开口的出口将排气引导出保护管。在一个示例中，出口可以是靠近传感器元件形成在保护管的第二部分上的梯形开口。

在其中保护管包括内管和外管的示例中，该方法包括，在517处，将从内保护管出来的排气引导到内管和外管之间的间隙中。此外，通过形成在外管上的开口将排气引导出PM传感器组件。这里，开口可以形成在外管的水平部分的端部处。该端部可位于传感器元件的下游，并且进一步地在传感器元件的远侧。方法500进行到518。

在518处，方法500包括间歇地检查传感器元件是否已经满足再生条件。具体地，当传感器元件上的碳烟负载大于阈值时，或者当传感器元件(用于温度调节)的电阻下降到阈值电阻时，或者当传感器元件的电流大于阈值电流时，可以认为满足传感器再生条件。在一些示例中，如果从紧接在前的传感器再生起经过了阈值时间，则可以认为满足再生条件。传感器元件可需要再生以实现进一步的PM检测。

如果满足再生条件(例如，在518处为“是”)，则方法500进行到520，在520处，传感器元件可以通过执行图6中描述的方法来再生。简而言之，可以通过加热传感器来启动传感器元件的再生。例如，通过致动形成在传感器元件的与包括电极的表面相反的不同表面上的加热元件，传感器可以被加热。这里，控制器可以闭合再生电路中的开关，从而向加热元件施加电压，使加热元件升温。进一步地，控制器可在再生传感器时不向传感器电极施加电压。因此，传感器电极在传感器再生期间不可以积聚碳烟。因此，可以致动加热元件，直到传感器的碳烟负载已经通过电极之间的碳微粒的氧化而充分减少。方法500结束。然而，如果不满足PM传感器再生条件(例如，在518处为“否”)，则方法进行到522，在522处，微粒可以继续被收集在传感器电极上，并且该方法返回到518。

因此，一个示例性方法包括使排气流反转，以将来自排气通道内部的排气朝向文氏管引导，文氏管形成在保护管的第一部分的端部处，并且使排气从文氏管朝向传感器元件通过多个穿孔流动，传感器元件文氏管上游定位在保护管的第二部分内。另外或替代地，该方法进一步包括相对于排气通道内部的排气流速增加通过文氏管的排气流速，其中文氏管是通过将具有递增的横截面的区域与具有恒定的横截面的区域联接而形成的可变区域开口。另外或替代地，所述流动包括使排气沿与排气通道内部的排气流动方向相反的方向从文氏管流动到保护管的第一部分中；引导排气沿与排气通道内部的排气流动方向正交的方向从保护管的第一部分进入到第二部分中，第二部分流体联接到第一部分并与其正交；使排气通过多个穿孔朝向传感器元件流动；并且通过出口将排气引导出保护管。另外或替代地，多个穿孔可以形成在挡板上，挡板联接到底板，底板和挡板定位在第二部分内，并且其中传感器元件可以联接到底板并且面向多个穿孔。另外或替代地，保护管可以是定位在外管内的内管。另外或替代地，所述流动进一步包括：在使排气流动到文氏管中之前，通过形成在外管上的入口使排气流动到内管和外管之间的间隙，所述入口在文氏管和传感器元件上游。另外或替代地，多个穿孔可以形成在内管的表面、文氏管上游的表面和传感器元件下游的表面中的每个上，并且其中传感器元件是弯曲的并且定位在内管和外管之间的间隙中。

现在转向图6，示出用于再生PM传感器(例如，图1所示的PM传感器106和/或图2的PM传感器组件202)的方法600。具体地，当在PM传感器上的碳烟负载大于阈值时，或者当用于温度调节的PM传感器的电阻下降到阈值电阻时，可以认为满足PM传感器再生条件，并且PM传感器可需要再生以实现进一步的PM检测。在602处，可以启动PM传感器的再生，并且在604处，可以通过加热传感器来再生PM传感器。控制器可以致动加热元件，直到传感器的碳烟负载已经通过电极之间的碳微粒的氧化而充分减少。通常通过使用定时器来控制PM传感器再生，并且定时器可以在602处设置为阈值持续时间。替代地，可以使用传感器末端(tip)的温度测量或通过控制加热器的功率或这些中任何一个或全部来控制传感器再生。当定时器用于PM传感器再生时，方法600包括在606处，检查阈值持续时间是否已经过去。如果还没有经过阈值持续时间(例如，在606处为“否”)，则方法600进行到608，在608处，再生电路可以保持开启(ON)以继续再生。如果已经经过阈值持续时间(例如，在606处为“是”)，则方法600进行到610，在610处，PM传感器再生可以终止，并且在612处，电路可以关闭。进一步地，传感器电极可以例如被冷却到排气温度。方法600进行到614，在614处，PM传感器负载和再生历史可以被更新并存储在存储器中。例如，可以更新PM传感器再生的频率和/或传感器再生之间的平均持续时间，并且该方法结束。

发动机排气通道可以包括定位在DPF的上游和/或下游的一个或多个PM传感器，用于确定DPF的碳烟负载。当PM传感器定位在DPF的上游时，基于沉积在PM传感器的多个电极上的碳烟之后的电阻变化，可以推断传感器上的碳烟负载。例如，如此确定的碳烟负载可以用于更新DPF上的碳烟负载。如果DPF上的碳烟负载大于用于DPF再生的阈值，则控制器可以调节发动机操作参数以再生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)的温度可以充分地升高以烧掉储存的碳烟。这可以包括操作联接到DPF的加热器，或者提高流入到DPF的发动机排气的温度(例如，通过富操作)。

现在转向图7，示出用于基于PM传感器的再生时间诊断DPF功能的示例性方法700。在702处，可以借助控制器通过校准来计算PM传感器的再生时间t(i)_regen，其是从PM传感器的先前再生结束到当前再生开始所测量的时间。在704处，将t(i)_regen与t(i-1)_regen进行比较，t(i-1)_regen是先前校准的PM传感器的再生时间。由此可以推测，碳烟传感器可以循环通过多次再生以便诊断DPF。如果t(i)_regen小于t(i-1)_regen的值的一半，则在708处指示DPF正在泄漏，并且DPF劣化信号被启动。替代地，或除了上述过程之外，可以使用诸如排气温度、发动机转速/负载等其它参数来诊断DPF。劣化信号可以通过例如诊断代码上的故障指示灯来启动。此外，方法700包括在710处基于指示在DPF中的泄漏来调节发动机操作。调节发动机操作可以包括例如在712处限制发动机扭矩。在一个示例中，响应于检测到在DPF中的泄漏，可以减少发动机功率和扭矩。减少发动机功率和扭矩可以减少排气中的PM排放量。例如，调节发动机操作可以包括在重负载条件下减少在柴油发动机中喷射的燃料，从而减小扭矩。另外或替代地，响应于检测在DPF中的泄漏，可以减少EGR使用。另外或替代地，在仪表板上将出现发动机警告标志，以指示在DPF维修检查之前车辆可以驾驶的最大距离。

当前再生时间小于先前再生时间的一半，可以指示电路达到R_regen阈值的时间明显较短，因此再生频率较高。PM传感器中较高的再生频率可以指示，流出的排气由比用正常功能性DPF所实现的更高的微粒物质的量组成。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先前再生时间的一半，则例如经由向操作员显示和/或通过设置存储在联接到处理器的非暂时性存储器中的标志，指示DPF劣化或泄漏(其可以被发送到联接到处理器的诊断工具)。如果碳烟传感器的再生时间的变化未达到阈值t_regen，则在706处不指示DPF泄漏。以这种方式，可以基于微粒物质传感器电极上的微粒的沉积速率来检测定位在微粒物质传感器上游的微粒过滤器中的泄漏。

现在转向图8，映射图800示出在PM传感器上的碳烟负载与在微粒过滤器上的碳烟负载之间的示例性关系。具体地，映射图800示出PM传感器再生与DPF的碳烟负载之间的关系的图形描绘，具体地示出PM传感器再生如何可以指示DPF劣化。竖直标记t0、t1、t2、t3、t4、t5和t6标识PM传感器和DPF的操作和系统中的重要时间。

图8的第一曲线图示出在PM传感器上的碳烟负载。如前所述，PM横跨形成在板上的正极和负极沉积，所述板定位在阶梯式(stepped)组件的内部。随着碳烟积聚，在电极两端测量的电流开始增加(或者电极的电阻开始下降)。控制器可以基于所测量的电流/电阻来确定碳烟负载(曲线802)。因此，碳烟负载在曲线的底部处于其最低值，并且其大小在竖直方向上朝向曲线的顶部增加。水平方向表示时间且时间从曲线的左侧到右侧增加。水平标记806表示在顶部曲线中的PM传感器再生的阈值负载。曲线804表示在DPF上的碳烟负载，并且水平标记808表示在第二个曲线中DPF的阈值碳烟负载。

在t0和t1之间，示出PM传感器再生循环。在时间t0处，PM传感器处于相对清洁的状态，如被测量为低PM负载(曲线802)。联接到PM传感器的控制器基于例如在传感器电极两端所测量的电流/电阻来确定PM传感器的碳烟负载。当控制器确定碳烟负载为小时，其可以向再生电路发送指令以结束供热，使得检测电路可以开始检测PM负载积聚。随着在传感器上的PM负载增加，碳烟积聚在传感器电极之间的间隙中。

在t0和t1之间，随着PM继续积聚，碳烟负载(曲线802)相应地增加，进一步地在DPF上的碳烟负载也增加(曲线804)。在一些示例中，例如，当PM传感器位于DPF的上游时，在DPF上的碳烟负载可以基于PM传感器负载。

在t1处，在PM传感器上的碳烟负载(曲线802)达到用于PM传感器的再生的阈值负载(标记806)。阈值负载可能是传感器可能需要再生的负载。在t1处，PM传感器再生可以如前所述地开始。简而言之，例如控制器可以闭合电路中的开关，以将电压施加到沿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积聚模式下操作，因此控制器可以不向传感器电极施加任何电压。

因此，在t1和t2之间，PM传感器可以通过接通用于再生的电路来再生。在t2处，例如PM传感器可以充分冷却，并且可以开始积聚碳烟并且在t2和t3之间继续积聚(DPF再生循环)。在t2和t3之间的时间期间，DPF碳烟负载继续增加(曲线804)。然而，在t3处，在DPF上的碳烟负载(曲线804)达到用于DPF再生的阈值碳烟负载(标记808)。在t3和t4之间，DPF可以再生以烧掉沉积在DPF上的碳烟。进一步地，在t4处，可以将PM传感器再生频率与PM传感器的先前估计的再生频率进行比较。基于PM传感器再生频率与先前循环保持相似，可以确定DPF不泄漏。以这种方式，基于PM传感器输出，可以针对泄漏监测并诊断DPF健康状况。

在t5和t6之间，示出另一个DPF循环。这里，在t5和t6之间，DPF上的碳烟负载逐渐增加(曲线804)。在此时间期间，可以监测PM传感器上的碳烟负载(曲线802)。曲线802示出如前所述PM传感器经过多个再生循环。然而，PM传感器的再生频率已经几乎翻了一倍(曲线802)。在PM传感器中较高的再生频率可以指示，流出的排气由比正常功能的DPF所实现的更高的微粒物质的量组成。因此，在t6处，可以指示DPF泄漏。

以这种方式，能够确定排气PM负载的更准确的测量并且由此确定DPF碳烟负载的更准确的测量。因此，这提高了过滤器再生操作的效率。此外，通过实现对排气DPF更准确的诊断，可以增加排气排放达标。因此，这减少了更换功能性微粒过滤器的高保修成本，并且延长了排气部件的使用寿命。在L形保护管的下游侧处形成文氏管的技术效果在于，根据文氏管效应，当排气通过文氏管时，排气的速度增加。通过增加进入到PM传感器组件中的排气流速度，可以以增加的速率横跨传感器元件的电极捕获排气中的碳烟微粒。因此，PM传感器组件的输出可以可靠地指示流过上游微粒过滤器的碳烟微粒的量。以这种方式，可以增加PM传感器组件用以估计DPF的过滤能力(从而检测DPF泄漏)的功能。此外，当排气从L形保护管的下游侧流出时，水滴和/或较大的微粒可以在不改变它们流动方向进入文氏管的情况下继续流过文氏管。因此，可以保护传感器元件免受水滴和较大微粒的碰撞。总的来说，可以改善PM传感器组件的功能，并且PM传感器输出可以更可靠。

上述系统和方法提供一种微粒物质传感器(PM)组件，其包括：具有第一封闭端和第二向外展开端的弯管，靠近第一端形成的多个穿孔，以及定位成面向多个穿孔的传感器元件，传感器元件位于第二端的上游。在微粒物质传感器组件的第一示例中，传感器可以另外或替代地包括，其中弯管包括联接到第二、正交管的第一管，从而形成L形，弯管的第一端形成在第一管的端部处，并且弯管的第二端形成在第二管的端部处。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：其中第一端直接联接到排气通道，第一管具有均匀横截面的笔直部分。微粒物质传感器的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中第二管包括联接到弯管的第二端的均匀横截面的笔直部分，第二端具有定位在排气通道内部的具有递增的横截面的向外成角度的部分，使得排气通道内部的排气反转流动方向以通过第二端进入PM传感器组件。微粒物质传感器的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中第一管包括与第一端间隔第一距离的底部密封件，底部密封件联接到第一管的第一侧表面并且与第一管的第二相对侧表面间隔第一间隙，底部密封件具有比第一管的直径小的长度；具有多个穿孔的矩形挡板，挡板的长轴平行于传感器元件的长轴，其中传感器元件与挡板间隔第二间隙；以及具有与传感器元件的长轴平行的长轴的出口。微粒物质传感器的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中弯管是定位在外部L形管内并且与外管以一空间间隔开的内管，外管具有联接到排气通道的第三封闭端和定位在排气通道内部的第四开放端，第四开放端靠近内管的第二端。微粒物质传感器的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中外管包括传感器元件上游的入口，其经配置引导排气沿与排气通道内部的排气流平行的方向从排气通道首先进入外管和内管之间的空间。微粒物质传感器的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中多个穿孔形成在内管的下游侧上，并且其中传感器元件面向多个穿孔定位在内管和外管之间的空间中。微粒物质传感器的第八示例可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中传感器元件包括形成在弯曲的基板上的交叉指形电极。微粒物质传感器的第九示例可选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个，并且进一步包括联接到传感器元件的加热元件和具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于：在排气流动期间，向传感器元件的电极施加第一电压以横跨电极积聚排气流中的排气微粒物质，基于在传感器元件的电极两端产生的电流来估计组件上的负载，并且响应于负载高于阈值，向加热元件施加第二不同的电压以再生传感器元件。

上述系统和方法还提供一种方法，该方法包括反转排气流，以将来自排气通道内部的排气朝向文氏管引导，文氏管形成在保护管的第一部分的端部处，并且使排气从文氏管朝向传感器元件通过多个穿孔流动，传感器元件在文氏管上游定位在保护管的第二部分内。在该方法的第一示例中，该方法可以另外或替代地包括：相对于排气通道内部的排气流速增加通过文氏管的排气流速，其中文氏管是通过将具有递增的横截面区域与具有恒定的横截面区域联接而形成的可变区域开口。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括：其中所述流动包括使排气沿与排气通道内部的排气流方向相反的方向从文氏管流入保护管的第一部分；引导排气沿与排气通道内部的排气流方向正交的方向从保护管的第一部分流入第二部分，第二部分流体联接并正交于第一部分；使排气通过多个穿孔朝向传感器元件流动；并且引导排气通过出口从保护管排出。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中多个穿孔形成在挡板上，挡板联接到底板，底板和挡板定位在第二部分内，并且其中传感器元件联接到底板并面向多个穿孔。该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中保护管是定位在外管内的内管。该方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中所述流动进一步包括：在使排气流入文氏管之前，使排气通过形成在外管上的入口流入内管和外管之间的间隙，所述入口在文氏管和传感器元件的上游。该方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中多个穿孔形成在内管的表面上，该表面在文氏管的上游且在传感器元件的下游，并且其中传感器元件是弯曲的并且定位在内管和外管之间的间隙中。

上述系统和方法还提供了一种包括微粒物质(PM)传感器组件的微粒物质传感器，其包括：保护管，其具有流体联接到水平部分的竖直部分，竖直部分联接到排气管，并且水平部分具有文氏管；多个孔口，其形成在竖直部分内；以及定位在竖直部分内的传感器元件，传感器元件位于文氏管上游，并且传感器元件的法线正交于具有多个孔口的表面。在微粒物质传感器组件的第一示例中，组件可以另外地或替代地包括：其中文氏管将水平部分联接到展开端，该展开端具有向外递增的横截面，其将排气引导到水平部分，然后朝向传感器元件通过多个孔口并经由形成在竖直部分上的梯形开口离开组件，其中多个孔口形成在矩形挡板上，该矩形挡板在竖直部分内部定位在竖直部分的顶端和底部密封件之间，底部与竖直部分的顶端间隔一距离，并且其中传感器元件包括形成在平面基板上的交叉指形电极，该平面基板在竖直部分内部位于顶端和底部密封件之间。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：其中保护管定位在外管内并且与外管间隔一空间，并且其中外管包括形成在外管的弯曲(“肘部”)区域处的孔，该孔经配置引导排气从排气管首先进入所述空间中、然后从所述空间朝向形成在内管上的文氏管通过多个孔口朝向传感器元件流动、且随后通过外管的开放端离开组件，并且其中多个孔口在传感器元件上游形成在竖直部分的区域上，并且其中传感器元件包括形成在弯曲的基底上的交叉指形电极，传感器元件设置在保护管和外管之间的空间的内部。

应注意，本文中包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统来执行。本文中描述的特定程序可以表示任何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，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。

应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。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。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性能的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别地指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性能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来要求保护。此类权利要求，无论是与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同的范围，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种微粒物质传感器组件，其包括：

位于排气通道内的弯管，所述弯管具有联接到排气通道的封闭的第一端和包括在所述排气通道内的向外成角度的部分的向外展开的第二端；

多个穿孔，其形成在所述第一端附近；以及

传感器元件，其朝向所述多个穿孔定位，所述传感器元件位于所述第二端的上游。

2.根据权利要求1所述的微粒物质传感器组件，其中所述弯管包括联接到正交的第二管的第一管，从而形成L形，所述弯管的所述第一端形成在所述第一管的端部处，并且所述弯管的所述第二端形成在所述第二管的端部处。

3.根据权利要求2所述的微粒物质传感器组件，其中所述第一端直接联接到排气通道，所述第一管具有均匀横截面的笔直部分。

4.根据权利要求3所述的微粒物质传感器组件，其中所述第二管包括联接到所述弯管的所述第二端的具有均匀横截面的笔直部分，所述第二端具有定位在所述排气通道内部的具有递增的横截面的向外成角度的部分，使得所述排气通道内的所述排气反转流动方向以通过所述第二端进入微粒物质传感器组件。

5.根据权利要求2所述的微粒物质传感器组件，其中所述第一管包括：

底部密封件，其与所述弯管的所述第一端间隔第一距离，所述底部密封件联接到所述第一管的第一侧表面，并且与所述第一管的第二相对侧表面间隔第一间隙，所述底部密封件具有比所述第一管的直径小的长度；

矩形挡板，其具有所述多个穿孔，所述挡板的长轴平行于所述传感器元件的长轴，其中所述传感器元件与所述挡板间隔第二间隙；以及

出口，其具有与所述传感器元件的所述长轴平行的长轴。

6.根据权利要求1所述的微粒物质传感器组件，其中所述弯管是定位在L形的外管内并且与所述外管隔开一空间的内管，所述外管具有联接到排气通道的第三封闭端和定位在所述排气通道内部的第四开放端，所述第四开放端靠近所述内管的所述第二端。

7.根据权利要求6所述的微粒物质传感器组件，其中所述外管包括所述传感器元件的上游的入口，所述入口经配置沿与所述排气通道内部的排气流平行的方向将排气从所述排气通道引导到外管和所述内管之间的所述空间中。

8.根据权利要求6所述的微粒物质传感器组件，其中所述多个穿孔形成在所述内管的下游侧上，并且其中所述传感器元件朝向所述多个穿孔定位在所述内管和所述外管之间的所述空间中。

9.根据权利要求1所述的微粒物质传感器组件，其中所述传感器元件包括形成在弯曲的基板上的交叉指形电极。

10.根据权利要求1所述的微粒物质传感器组件，其进一步包括：

加热元件，其联接到所述传感器元件；以及

控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：

在排气流动期间，向所述传感器元件的电极施加第一电压，以横跨所述电极积聚所述排气流中的排气微粒物质；

基于在所述传感器元件的所述电极两端产生的电流估计所述组件上的负载；以及

响应于所述负载高于阈值，

向所述加热元件施加第二不同的电压以再生所述传感器元件。

11.一种微粒物质感测方法，其包括：

经由文氏管反转排气流以将来自排气通道内部的排气朝向所述文氏管引导，所述文氏管形成在所述排气通道内的L形保护管的水平的第一部分的端部处；以及

使所述排气从所述文氏管通过多个穿孔朝向传感器元件流动，所述传感器元件在所述文氏管的上游定位在所述保护管的竖直的第二部分内，所述多个穿孔形成在所述第二部分内。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括相对于所述排气通道内部的排气流速增加通过所述文氏管的排气流速，其中所述文氏管是通过将具有递增的横截面的区域与具有恒定的横截面的区域联接而形成的可变区域开口。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述流动包括：

使所述排气沿与所述排气通道内部的排气流的方向相反的方向从所述文氏管流入到所述保护管的所述第一部分中；

将所述排气沿与所述排气通道内部的排气流的所述方向正交的方向从所述第一部分引导到所述保护管的所述第二部分中，所述第二部分流体联接到所述第一部分并且与所述第一部分正交；

使所述排气通过所述多个穿孔朝向所述传感器元件流动；以及

将所述排气通过出口引导出所述保护管。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个穿孔形成在挡板上，所述挡板联接到底板，所述底板和所述挡板定位在所述第二部分内，并且其中所述传感器元件联接到所述底板并且面向所述多个穿孔。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述保护管是定位在外管内的内管。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述流动进一步包括：在使所述排气流动到所述文氏管中之前，使排气通过形成在所述外管上的入口流动到所述内管和所述外管之间的间隙中，所述入口在所述文氏管和所述传感器元件中的每个的上游。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个穿孔形成在所述内管的表面上，所述表面在所述文氏管上游且在所述传感器元件的下游，并且其中所述传感器元件是弯曲的并且定位在所述内管和所述外管之间的所述间隙中。

18.一种微粒物质传感器组件，其包括：

保护管，其具有流体联接到水平部分的竖直部分，所述竖直部分联接到排气管，并且所述水平部分具有文氏管；

多个孔口，其形成在所述竖直部分内的表面上；以及

传感器元件，其定位在所述竖直部分内，所述传感器元件在所述文氏管的上游，并且所述传感器元件的法线与具有所述多个孔口的所述表面正交；

其中所述文氏管将所述水平部分联接到展开端，所述展开端具有向外递增的横截面，所述展开端将排气引导到所述水平部分中、且然后通过所述多个孔口朝向所述传感器元件并且经由形成在所述竖直部分上的梯形开口离开所述组件。

19.根据权利要求18所述的组件，其中所述多个孔口形成在矩形挡板上，所述矩形挡板在所述竖直部分内部定位在所述竖直部分的顶端和底部密封件之间，所述底部位于与所述竖直部分的所述顶端间隔一定距离处，并且其中所述传感器元件包括形成在平面基板上的交叉指形电极，所述平面基板在所述竖直部分内部位于所述顶端和所述底部密封件之间。

20.根据权利要求18所述的组件，其中所述保护管定位在外管内并且与所述外管间隔一空间，并且其中所述外管包括形成在所述外管的弯曲区域处的孔，所述孔经配置引导排气首先从所述排气管进入到所述空间中、且然后从所述空间朝向形成在所述保护管上的所述文氏管、然后通过所述多个孔口朝向所述传感器元件、且随后通过所述外管的开放端离开所述组件，并且其中所述多个孔口在所述传感器元件的上游形成在所述竖直部分的区域上，并且其中所述传感器元件包括形成在弯曲的基板上的交叉指形电极，所述传感器元件设置在所述保护管和所述外管之间的所述空间内部。

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