CN107916979A - 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传感器的方法和系统。在一个示例中，微粒物质传感器包括带有定位在其中的椭圆形腔室的球形组件。

Description

用于排气微粒物质感测的方法和系统

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

发动机排放控制系统可利用各种排气传感器。一个示例传感器可为微粒物质传感器，其指示排气中的微粒物质质量和/或浓度。在一个示例中，微粒物质传感器可通过随时间推移积聚微粒物质并且提供积聚程度的指示作为排气微粒物质水平的测量值来操作。微粒物质传感器可位于柴油微粒过滤器上游和/或下游，并且可用于感测微粒过滤器上的微粒物质负荷并且诊断微粒过滤器的操作。

PM传感器的一个示例由Maeda等人在US 20120085146 A1中示出。其中，微粒物质传感器附接到排气管的顶部并且被容纳在圆柱形保护管内。PM传感器另外包括传感器元件，传感器元件被定位更接近排气管的中心以使得传感器输出更合理地表示排气管中的平均烟粒浓度。此外，PM传感器包括入口孔口，其被配置成将排气引导到传感器中并且引导排气朝向传感器元件。在本文，传感器元件被定位更接近入口孔以允许传感器元件捕获更多的进入的微粒。

然而，本发明人已经认识到此类传感器配置的潜在问题。作为一个示例，此类布置可使传感器元件更容易受到在入口孔口处或附近排气中的水滴凝结的污染。在此类传感器配置中，可需要附加的保护涂层来保护烟粒传感器元件免受较大的微粒和水滴的直接撞击。添加附加的保护层可减少带电烟粒颗粒和传感器元件的电极之间的静电吸引并且可导致烟粒传感器敏感度降低。在敏感度降低的情况下，烟粒传感器可无法以可靠的方式确定微粒过滤器的泄漏。因此，传感器的误差可导致DPF退化的错误指示和功能过滤器的不必要更换。

另一方面，如果传感器安装在排气管的底部，如Paterson在US 8310249 B2中示出，则水凝结在排气管的底部可溢流到传感器元件中，从而污染传感器元件。传感器元件的此类污染可导致传感器输出波动，从而降低估计微粒过滤器上的微粒负荷的准确性。

发明内容

本发明人已经认识到上述问题，并且确定了至少部分地解决问题的方法。在一个示例方法中，微粒物质传感器组件包括：球形组件；内部装置，其定位在球形组件的外部装置中，与外部装置的几何中心偏移，以及传感器元件，其位于内部装置的外表面上，靠近(proximal)球形组件和椭圆形腔室之间的最窄通道。以这种方式，通过使传感器元件与内部装置的内腔室分离，可减少与水滴和较大的污染物撞击传感器元件并且引起传感器输出波动有关的问题。

作为一个示例，排气微粒物质传感器组件可定位在排气管中的排气微粒过滤器下游。微粒物质传感器可包括球形组件和被定位更接近该组件的顶端的传感器元件，球形组件包括相对于排气流的方向附接到该组件的底部下游端的流管。具体地，球形组件包括通过间隙和/或环形空间分离的中空的、球形的、不对称的外部装置和内部装置。支撑杆可安装在组件的顶端，使组件连接到排气管的顶部。

流管使内部装置流体地连接到排气通道。由此，排气在流动通过位于外部装置和内部装置之间的环形空间之前流动通过椭圆形腔室。内部装置不对称地位于球形组件中，其中椭圆形腔室和球形组件的几何中心是偏移的。由此，椭圆形腔室的最大直径与环形空间的最窄间隙对应。传感器元件沿其最大直径定位在内部装置的外表面上。通过这样做，排气在通过外部装置的出口流到排气通道之前环状地流动通过最窄通道并且使微粒沉积到传感器元件上。

以这种方式，传感器元件的功能可得到改进并且传感器可变得更加可靠。此外，通过实现对排气微粒过滤器的更准确的诊断，可改进排气排放符合性。这减少了更换功能微粒过滤器的高保修成本。排气可经由定位在组件底部的出口离开传感器。外部装置和内部装置的不对称设计消除了在安装时用于特定的传感器定向的制造过程并且增强了传感器可重复性。

应当理解，提供上述发明内容是为了以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，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在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施。

附图说明

图1示出发动机和定位在排气流中的相关联的微粒物质(PM)传感器的示意图。

图2示出包括具有流管的球形组件和经由支撑杆安装在排气管内部的传感器元件的PM传感器的示意图。

图3示出PM传感器的示意图，该示意图示出经由附接到球形组件的底部的流管流入PM传感器中的排气。

图4示出形成于传感器元件的第一表面上的圆形的叉指型电极的示例布局。

图2至图4大致按比例示出。

图5示出描绘用于在定位在PM传感器的球形组件的内部装置内的传感器元件上积聚排气流中的微粒的示例方法的流程图。

图6是描绘用于使PM传感器的传感器电极再生的示例方法的流程图。

图7示出描绘用于诊断定位在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PM传感器上的烟粒负荷和定位在PM传感器上游的微粒过滤器上的烟粒负荷之间的示例关系。

具体实施方式

下面的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。PM传感器可放置在发动机系统的排气通道中。PM传感器可包括球形组件，球形组件包括附接到球形组件的直径上相对的两端的流管和支撑杆。球形组件可借助于支撑杆安装到排气通道的底部。具体地，球形组件包括定位在外部球形装置内并且通过间隙分离的内部球形装置，并且流管包括定位在外管中并且通过空间分离的内管，如图2所示。进一步地，圆柱形的球形元件可定位在内部装置内部，并且排气可借助于流管和形成于内部装置上的孔被引导朝向传感器元件，如图3所示。传感器元件可包括形成于传感器元件的第一表面上的叉指型电极，如图4所示。此外，传感器元件可包括形成于第二相对的表面上的加热元件，如图4所示。控制器可被配置成执行控制程序诸如图5的示例程序以在传感器元件的电极上积聚排气中的微粒。进一步地，控制器可间歇地清理PM传感器(图6)以能够进行连续的PM监测。此外，控制器可被配置成执行程序诸如图7的示例程序，以基于PM传感器再生之间的时间使排气微粒过滤器再生。图8中示出过滤器诊断的示例。以这种方式，可增强PM传感器估计DPF的过滤能力(并且从而检测DPF泄漏)的功能。

图1至图4示出具有各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示例中，如果所示的元件彼此直接接触或直接连接，那么此类元件可被分别称为直接接触或直接连接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻接或相邻的元件可分别为彼此邻接或相邻的。作为示例，置放成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，彼此隔开定位而其间只有空间并没有其他部件的元件可被如此称呼。作为又一个示例，被示为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧或在彼此的左边/右边的元件可相对于彼此如此称呼。进一步地，如图所示，在至少一个示例中，最高的元件或元件的最高点可被称为部件的“顶部”，并且最低的元件或元件的最低点可被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可相对于附图的垂直轴并用于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垂直定位在其他元件上方。作为又一个示例，在附图内描绘的元件的形状可被看作具有那些形状(例如，诸如为圆形、直线的、平面的、弯曲的、倒圆形、斜切的、成角度的等)。进一步地，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。更进一步地，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的元件可被如此称呼。应当理解，被称为“基本相似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1％至5％偏差以内)彼此不同。

图1示出车辆系统6的示意性描述。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可包括具有多个汽缸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包括经由进气通道42流体地连接到发动机进气岐管44的节气门62。发动机排气装置25包括排气岐管48，排气岐管48最终通向将排气导引至大气的排气通道35。节气门62可位于增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。当被包括时，后冷却器可被配置成降低由增压装置压缩的进气空气的温度。

发动机排气装置25可包括一个或多个排放控制装置70，排放控制装置70可安装在排气装置中紧密连接的位置中。一个或多个排放控制装置可包括三元催化剂、稀NOx过滤器、SCR催化剂等。发动机排气装置25还可包括定位在排放控制装置70上游的柴油微粒过滤器(DPF)102，其从进入的气体中暂时过滤PM。在一个示例中，如所描绘，DPF 102是柴油微粒物质固定系统。DPF 102可具有由例如堇青石或碳化硅制成的整体结构，该整体结构内部带有多个通路以用于从柴油机排气中过滤微粒物质。在通过DPF 102之后，已被过滤掉PM的尾管排气可在PM传感器106中进行测量，并且在排放控制装置70中进行进一步处理并且经由排气通道35排至大气。在所描绘的示例中，PM传感器106是基于在PM传感器的电极两端所测量的导电率的变化来估计DPF 102的过滤效率的电阻式传感器。PM传感器106的示意图200在图2处示出，如下面更详细描述。

车辆系统6可进一步包括控制系统14。控制系统14被示出从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息，并且向多个驱动器81(本文描述了其各种示例)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可包括被配置成测量通过排气通道35的排气的流速的排气流速传感器126、排气传感器(位于排气岐管48中)、温度传感器128、压力传感器129(位于排放控制装置70下游)和PM传感器106。其他传感器诸如附加的压力传感器、温度传感器、空燃比传感器、排气流速传感器和组成传感器可连接到车辆系统6中的各个位置。作为另一示例，驱动器可包括燃料喷射器66、节气门62、控制过滤器再生的DPF阀(未示出)、电路开关等。控制系统14可包括控制器12。控制器12可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、处理这些信号并且采用图1的各种驱动器以基于所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操作。作为示例，当操作PM传感器以积聚烟粒微粒时，控制器可向电路发送控制信号以向PM传感器的传感器电极施加电压，从而将带电微粒捕集到传感器电极的表面上。作为另一示例，在PM传感器再生期间，控制器可向再生电路发送控制信号，以关闭再生电路中的开关持续阈值时间，从而向连接到传感器电极的加热元件施加电压从而加热传感器电极。以这种方式，加热传感器电极以烧掉沉积在传感器电极的表面上的烟粒颗粒。本文参考图5至图7描述示例程序。

现在转向图2，示出微粒物质(PM)传感器组件202(诸如，图1的PM传感器106)的示例实施方式的示意图200。PM传感器组件202可被配置成测量排气中的PM质量和/或浓度，并且由此，可连接到柴油微粒过滤器(诸如，图1所示的DPF 102)上游或下游的排气通道210(例如，诸如图1所示的排气通道35)。

示出轴系统290，其包括三个轴，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与y轴的z轴。重力方向299以平行于垂直方向的箭头示出。

在示意图200中，PM传感器组件202设置在排气通道210内部，其中排气从柴油微粒过滤器下游朝向排气尾管流动(在沿X轴的水平方向上)，如箭头258所示。PM传感器组件202经由支撑杆208安装在排气通道210内。在本文，PM传感器组件202的形状为球形。作为另一示例，该组件可为定位在排气通道210内的中空的椭圆结构。如所示，PM传感器组件202和支撑杆208关于y轴对称。

支撑杆208可在与排气流258的方向正交的方向上沿y轴延伸。进一步地，支撑杆208可包括顶端260和底端270。顶端260的一部分可连接到排气通道210的顶部212(并且没有连接到例如排气通道210的底部214)。作为示例，延伸通过排气通道210的顶部212的支撑杆208的顶端260的部分可比保留在排气通道210中的支撑杆208的部分254小得多。支撑杆208的顶端260可以多种方式安装在排气通道210的顶部212中。例如，支撑杆208的顶端260可经由附加的螺钉(未示出)插入、旋拧或保持到顶部212。顶端260与顶部212密封接触。由此，排气258不通过顶端260和顶部212之间的相交部分逸出到发动机(例如，图1的实施方式中的发动机10)或环境大气。

支撑杆208的底端270可连接到球形组件204的顶部部分261。由此，可封闭支撑杆208的底端270以防止排气通过球形组件204的顶部部分261逸出。具体地，球形组件204包括中空的外部球形装置216(以下称为外部装置216)和同心地定位在外部装置216内的中空的内部蛋形装置218(以下称为内部装置218)。支撑杆208的顶端260可连接到外部装置216的顶部部分261。因此，支撑杆208具体在形成于外部装置216的顶部部分261中的开口和支撑杆208的底端270处流体地连接到外部装置216。应当了解，支撑杆208并未连接到内部装置218，而是仅连接到外部装置216。

外部装置216是半径为R₁的球形保护装置。然而，内部装置218是带有变化的半径的椭圆形保护装置，其中R₂指示内部装置218的最大半径。在本文，内部装置218小于外部装置216(例如，R₂<R₁)，并且环形间隙224和/或环形空间224位于外部装置216和内部装置218之间。内部装置218不对称地定位在外部装置216中，使得环形间隙224在外部装置216和内部装置218之间是非均匀的，其中间隙226指示环形间隙224的最窄部分。在本文，间隙226也可被称为最窄间隙226和/或最窄空间226。以这种方式，环形空间224是不对称的，其体积的较大部分位于底部部分262附近。外部装置216和内部装置218包括沿垂直于排气通道210内部的排气流的方向(箭头258)的共同中心轴Y-Y’的偏移中心C和C’。然而，中心C沿在中心C’的第二水平轴X”-X”’下方的第一水平轴X-X’定位。因此，相比外部装置216的中心C，内部装置218的中心C’更接近顶部部分261。内部装置218和外部装置216一起形成球形组件204和PM传感器组件202。

作为示例，可选择PM传感器组件202的长度以及球形组件204的外部装置216和内部装置218的半径R₁和半径R₂，使得球形组件204可被定位更接近排气通道210的中心。以这种方式，通过接近排气通道210的中心定位传感器组件，可合理地在传感器组件中表示排气通道210中的平均烟粒微粒浓度。在一个示例中，X-X’轴也表示排气通道210的中心轴。因此，PM传感器组件202的敏感度可增加并且传感器可变得更加可靠。此外，通过能够对排气微粒过滤器进行更加准确的诊断，可改进排气排放符合性。由此，这降低了更换功能微粒过滤器的高保修成本，改进了排气排放并且延长了排气部件寿命。

内部装置218经由流管206和支柱209和/或支撑件209固定在外部装置216的内表面内并且与其间隔开。支柱209在相对的最末端处物理连接到外部装置216和内部装置218。支柱209是实心的(solid)并且不能渗透(impervious)(例如，不允许)排气。与位于外部装置216的上游表面220附近的支柱209不同，流管206位于球形组件204的下游表面222处。如所示，在图2的实施方式中，上游表面220在Y-Y’轴的左边并且下游表面222在Y-Y’轴的右边。流管206在相对的最末端处物理连接到外部装置216和内部装置218。此外，流管206是中空的并且被配置成允许排气通过其流到内部装置218的内腔室242。具体地，排气经由流管206从排气通道210直接流到内腔室242而不流动通过环形空间224。在一个示例中，流管206是排气从排气通道210进入球形组件204的唯一入口。以这种方式，流管206和支柱209均使内部装置218刚性地连接到外部装置216的内表面，其中仅流管206被配置成准许排气进入内部装置218中。

在车辆的冷起动期间，排气可不足够热以将排气管内部的水转换为蒸汽(气态)，并且因此水可继续保持液体状态并且聚集在排气通道210的底部214处。通过在外部装置218的下游表面222上安装流管206，由于流管206扫过的大微粒和/或水滴的动量，所以传感器可免受凝结并聚集在排气通道的底部处的水的影响。这可防止和/或减少大微粒进入内部装置218。

内部装置出口244使内部装置218的内腔室242流体地连接到环形空间224。除内部装置出口244和流管206外，内部装置218利用不能渗透排气流的表面完全密封。内部装置出口244沿内部装置218的顶表面定位，靠近顶部部分261。外部装置出口246定位在外部装置216的底表面上，靠近底部部分262。内部装置出口244和外部装置出口246均位于Y-Y’轴上。然而，外部装置出口246位于X-X’轴下方的外部装置的下半部中，并且内部装置出口244位于X-X’轴上方的外部装置的上半部中。以这种方式，排气在流动通过外部装置出口246之前沿Y-Y’轴流动通过环形空间224的整个高度(例如，直径)。在一个示例中，外部装置出口246的直径比内部装置出口244的直径大。外部装置出口246和内部装置出口244可均为被配置成使排气流动通过其圆形的、椭圆形的或其他形状。

排气通道210由球形组件204收缩，导致在排气通道210与球形组件204相邻的部分中的静压沿Y-Y’轴减小。这可产生部分真空，其可流动通过外部装置出口246，从而在环形空间224中提供真空。真空可拉动一些排气通过流管206并且进入内腔室242中。然而，真空可不足以使大微粒和/或水滴的流动方向反向，如下面在图3中描述。

由此，外部装置216可被制造成中空的球形装置，其带有形成于底部部分262和下游表面222上的切口。在一个示例中，切口的形状为圆形。流管206可被制造成中空圆柱体并且插入下游表面222的切口和内部装置218的切口处。可选地，支撑杆208和支柱209是用于分别支撑球形组件204和内部装置218的实心管。如上所述，支撑杆208的尺寸可设定为使球形组件204延伸到排气通道210的中心。可选地，支柱209和流管206的尺寸可设定为将内部装置218不对称地定位在外部装置216中。

与外部装置类似，内部装置218可被制造成中空椭圆形装置，其带有形成于顶部部分261附近和下游表面222附近，对应于流管206的位置的切口。内部装置218的半径是不均匀的，其中最大半径沿X”-X”’轴定位并且最小半径沿Y-Y’轴定位。在下游表面222附近，切口可准许排气进入内部装置218的内腔室242。顶部部分261附近的切口可将排气排到外部装置216和内部装置218之间的环形空间中。以这种方式，内部装置218刚性地悬置于外部装置216中。此外，内部装置218可包括连接到内部装置218的外表面的传感器元件234。

传感器元件234可沿最大直径(例如，或半径R₂)。作为示例，传感器元件234为环状的并且沿X”-X”’轴围绕内部装置218的整个圆周缠绕。由此，内部装置218可被强制地滑入传感器元件234中以防止滑动和/或分离。传感器元件234相对于排气流的方向位于环形空间224的最窄间隙226下游。

传感器元件234包括具有形成于第一表面上的叉指型电极236和形成于第二相对的表面上的加热元件238的基底240。也就是说，叉指型电极236和加热元件238形成于基底240的两个相对侧上，从而通过基底240的厚度分离。由此，传感器元件234可为圆形元件以利用内部装置218的椭圆形形状。然而，在不偏离本发明的范围的情况下，传感器元件234可为矩形的、正方形的、三角形的等等。对于圆形元件234，叉指型电极236可另外为圆形的，以使得形成于圆形传感器元件234上的电极的表面积覆盖增加。可选地，在不偏离本公开的范围的情况下，各种其他几何形状是可能的。示例几何形状包括叉指型“梳状”电极结构。排气中的烟粒微粒可沉积在叉指型电极之间，如参考图4所解释的。传感器元件234可定位在内部装置218外部，使得叉指型电极236面向外部装置216的内表面，而形成于相对的表面上的加热元件238压贴(press against)内部装置218的外表面。通过将传感器元件234定位在内部装置218的外部上，其与流管206分离，并且由此，可减少水滴和较大的污染物撞击传感器元件并且引起传感器输出波动的问题。电路的描述以及传感器元件和基底的组成与图4共用。

现在转向图3，示意图300示出通过PM传感器组件202的排气流。具体地，视图300描绘经由位于外部装置216的弯曲的内表面和内部装置218的弯曲的外表面之间的流管206流入PM传感器组件202的排气。在本文，流管206被配置成接收来自排气通道210的排气并且引导排气进入形成于内部装置218内部的内腔室242中。引导排气进入内腔室242中包括使排气流反向(如箭头279所指示)并且然后通过流管206并且进入内腔室242中(如箭头280所指示)。特别地，排气在与排气通道210内部的排气流的方向(箭头258所指示)非垂直(oblique)和/或相反的方向上进入流管206。由此，排气中的较大或较重的污染物和/或水滴274(诸如，具有大于阈值尺寸或重量的微粒)可受重力作用朝向排气通道210的底部214并且具有太大而不能转向并且进入流管206的动量。

如先前参考图2所解释，除对应于流管206的切口和内部装置出口244外，内部装置218被密封。因此，内腔室242内部的排气被迫使朝向球形组件204的顶部部分261行进。具体地，排气在垂直于(如箭头281所指示)排气通道210内部的排气流的方向(如箭头258所指示)的方向上流动。应当了解，排气箭头281还可在内腔室242内环状地旋转/或流动，然而，其总体流动方向平行于图3所描绘的箭头281。然后，排气经由内部装置出口244向外环状地(如箭头282所指示)流入环形空间224中，如箭头281所指示。在示意图300中，环形空间224是形成于内部装置218和外部装置216之间的环，并且因此环形空间224可起到内部装置218和外部装置216之间的流动腔室的功能。环形空间224内部的排气在朝向球形组件204的底部部分262的向下方向上围绕内部装置218流动。

具体地，环形空间224内部的排气在正交于箭头258并且与箭头281相反的方向上环状地流动(如箭头283所指示)。排气在流经传感器元件234之前流动通过外部装置216和内部装置218之间的最窄间隙226。关于传感器元件234定位外部装置出口246具有若干个优点。首先，外部装置出口246沿排气通道210的最大收缩的部分定位，从而促进所描绘的排气流。其次，传感器元件234定位在外部装置出口246上方，使得朝向外部装置出口246流动的排气至少流动通过传感器元件234的水平面(例如，沿X”-X”’轴)。因此，传感器元件234可准确地估计排气流中的PM，同时接收由于环形空间224中的排气流的环状向下方向而产生的均匀的PM沉积。

在一个示例中，环形空间224是与内部装置218相邻的文氏管形状，其中最窄间隙226对应于文氏管喉部。由此，离开内部装置出口244的排气流(如箭头282所指示)可具有通过环形空间224的相等排气质量流量。也就是说，在传感器元件234的面上的排气分布可基本上均匀(如箭头283所指示)，其中外部装置216和内部装置218之间的关系基本上防止在传感器元件上的不均匀的排气流。在垂直于传感器元件234的水平面(例如，其沿X轴)的方向上引导排气。应当了解，排气被引导朝向包括电极的第一表面而不是朝向包括加热元件238的传感器元件234的第二表面。这是因为加热元件238压贴内部装置218的外表面并且没有像电极236一样暴露于环形空间224。排气中的烟粒微粒积聚在如前所述的传感器元件234的叉指型电极236之间。然后，环形空间224内部的排气被引导朝向外部装置出口246，其中排气从球形组件204中流出并且进入排气通道210中。流动通过外部装置出口246的排气最初在垂直于排气通道210中的排气流的方向(箭头258)的方向上流动，然后在平行于箭头258的方向(如箭头284所指示)上转向。离开球形组件204的排气与排气通道中的排气结合，由箭头258和箭头284指示。

总而言之，由于与球形组件相邻的排气通道的文氏管形状，排气流经外部装置。然后，排气在非垂直起始流和/或与其相反的方向上流动通过流管，并且进入内部装置的内腔室。然后，内腔室中的排气被引导朝向位于球形组件的顶部部分附近的环形空间的一部分。排气在向下方向上环状地流动通过环形空间。排气在流到内部装置下方的环形空间的区域之前至少流动通过传感器元件的平面，如果没有，则穿过传感器元件。由此，在排气可经由外部装置出口246离开球形组件之前，传感器元件从排气的部分中捕获PM。

因此，示例微粒物质传感器包括形成于圆柱形传感器元件的第一表面上的一对叉指型电极、形成于圆柱形传感器元件的第二表面上的加热元件，以及使内部装置悬置于球形组件的外部装置内的流管和支柱，其中第二表面与第一表面相对，内部装置经由环形空间与外部装置完全间隔开。另外地或可选地，圆柱形传感器元件的第二表面可压贴内部装置的外表面，并且其中传感器元件的第一表面暴露于环形空间。另外地或可选地，流管被配置成从球形组件下游向定位在内部装置内的内腔室引导排气，并且其中支柱不能渗透排气流。另外地或可选地，球形组件经由沿垂直轴从排气通道的顶部延伸的支撑杆固定在排气通道内。另外地或可选地，内部装置为椭圆形的并且外部装置为球形的，并且其中内部装置的中心与外部装置的中心偏移。另外地或可选地，传感器元件围绕外部装置和内部装置之间的最窄间隙下游的内部装置的最大圆周定位。另外地或可选地，球形组件使排气通道收缩，在外部装置的外部装置出口处形成文氏管喉部。另外地或可选地，外部装置和内部装置不包括除流管、内部装置出口和外部装置出口外的其他入口和附加出口。

现在转向图4，示出图2的传感器元件234和所附电路414的示意图400。具体地，示出形成于圆形基底240上的圆形的叉指型电极。由于保护组件的形状为球形，所以包括用于传感器元件的圆形基底以增加可用于烟粒微粒吸附的表面积可为有利的。然而，在不偏离本发明的范围的情况下，基底和电极布局的各种其他的几何形状是可能的。一些示例布局包括带有叉指型梳状电极的矩形或正方形基底。

在视图400中，传感器元件234的基底240是圆形的，其半径R₃小于图2的外部装置216的R₁但是大于内部装置218的R₂。传感器元件234的基底240可由电绝缘材料制成。可能的电绝缘材料的一些示例可包括氧化物，诸如氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镧、二氧化硅和包括以上各项中的至少一个的组合，或能够抑制电通信并且为电极406和408提供物理保护的任何相似的材料。在一些示例中，基底240可由多孔陶瓷材料(例如，约60％的孔隙率)组成。圆形基底240的半径R₃可基于内部装置218的半径R₂来确定。

传感器电极236包括形成于传感器元件234的一个表面上的一对圆形的叉指型电极406和408。在本文，这对平面的叉指型电极406和408可形成分别由视图400中的实线和虚线指示的圆形的叉指型齿。这些电极通常可由金属诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等，以及氧化物、水泥、合金和包括上述金属中的至少一个的组合制成。叉指对的每个电极可由与该对的另一电极相同或不同的材料组成。例如，电极406可由与电极408相同的材料组成。在另一示例中，电极406和电极408可由不同的材料组成。两个电极的圆形“齿”之间的间隔通常可在30微米至50微米的范围内，其中每个单独“齿”的线宽为约相同的值，但可排除后者。

电极406和408可经由电连接被连接到电路414。传感器元件234的电极408利用连接线412连接到电路414的电压源416的正极接头。因此，电极408可被称为正极。类似地，传感器元件234的电极406经由连接线410连接到测量装置418并且进一步连接到电路414的电压源416的负极接头。因此，电极406可被称为负极。互连的线410和412、电压源416和测量装置418是电路414的一部分并且被容纳在排气通道210外部(作为一个示例，<1米远)。进一步地，电路414的电压源416和测量装置418可由控制器诸如图1的控制器12控制，使得在PM传感器组件202处收集的微粒物质可用于例如诊断DPF中的泄漏。由此，测量装置418可为能够读取电极两端的电阻(或电流)变化的任何装置，诸如伏特计(或安培计)。当PM或烟粒颗粒沉积在电极406和408之间时，电极406和408之间所测量的电流可开始增加，该电流由测量装置418测量。控制器12可能够确定电流并且推断PM传感器组件202的传感器元件234的电极406和408上的对应的PM或烟粒负荷。通过监测传感器元件234上的负荷，可确定DPF下游的排气烟粒负荷，从而用于诊断并且监测DPF的健康状况和功能。

在视图400中，电极406包括围绕基底240缠绕的多个等径的圆形齿。电极406(可交换地被称为负极)包括将电极406连接到互连的线410的基本上笔直部分420。在本文，笔直部分420可在基底240的(例如，位于圆周上的)边缘之间延伸。作为示例，笔直部分420的长度可略小于沿y轴的基底的高度。电极406可另外包括多个不连续的弯曲部分424，弯曲部分424始于沿笔直部分420的某些位置，沿基底240的表面顺时针延伸并且终止于距笔直部分420一定距离处。在本文，例如，每个弯曲部分424对应于略大于R₃的某一半径的圆的大弧，其中，中心与基底240的中心重叠。电极406的每个弯曲部分424基本上相同。另外，弯曲部分424沿基底234的高度在重力299的方向上级联。

与负极406类似，电极408可包括直径基本上相等的多个圆形齿。电极408(可交换地被称为正极)包括将正极408连接到互连的线412的基本上笔直部分422。在本文，笔直部分422可平行于负极406的笔直部分420并且可在基底240的顶部边缘和底部边缘之间延伸。作为示例，正极408的笔直部分422的长度可等于或小于或大于负极406的笔直部分420的长度。正极408可另外包括多个不连续的弯曲部分426，弯曲部分426始于沿笔直部分422的某些位置，沿基底240的表面逆时针延伸(远离负极406的笔直部分420)并且终止于距笔直部分420一定距离处。

在一个示例中，负极之间的间隔w可等于正极之间的间隔w’。在另一示例中，间隔w可不同于间隔w’。如前所述，叉指型电极的各种几何形状是可能的。负极406和正极408之间的间隔x在弯曲部分424和426的每个重复之间基本上恒定。在一个示例中，当PM充分地积聚并且跨越整个间隔x时，则负极和正极电连接，如将在下面所描述。

现在转向图5，示出用于在定位在PM传感器(例如，诸如图1所示的PM传感器106，和/或图2的PM传感器组件202)内的传感器电极上积聚排气流中的微粒的方法500。具体地，可在形成于圆柱形基底的圆形表面上并且定位在PM传感器的球形组件内的叉指型电极上积聚排气流中的微粒。在本文，球形组件包括定位在外部球形装置内并且由间隙分离的内部椭圆形装置。此外，球形组件包括流管，流管附接到下游表面以引导排气进出球形组件。

用于实施方法500和本文所包括的方法600和700的其余部分的指令可由控制器基于储存在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1所描述的传感器接收的信号来执行。根据以下描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机驱动器来调整发动机操作。

在502处，方法500包括确定和/或估计发动机操作条件。所确定的发动机操作条件可包括例如发动机速度、排气流速、发动机温度、排气空燃比、排气温度、自DPF的上一次再生以来过去的持续时间(或距离)、PM传感器上的PM负荷、增压水平、环境条件诸如大气压力和环境温度等。

方法500前进至504，其中从微粒过滤器(诸如，图1的DPF 102)下游流动的排气的一部分经由流管引导进入PM传感器中。在本文，流管是位于内部装置和外部装置的弯曲表面之间的圆柱形管。如前所解释，流管和支柱将内部装置安装在外部装置内。与支柱不同，流管被配置成接收来自排气通道的排气并且将其引导到内部装置。例如，排气进入流管的流动方向与排气管内部的排气的流动方向相反。

接下来，方法500前进至506，在506处，方法500包括在正交于排气通道中的排气的流动方向的方向上引导排气朝向形成于外部装置和内部装置之间的环形空间。如上所述，排气从内部装置的内腔室经由位于外部装置的顶部部分附近的内部装置出口流动到环形空间。由此，排气在流动到环形空间之前被迫使流动通过内腔室的大部分高度。

方法500前进至508。在508处，方法500包括使排气在通过位于内部装置的外表面上的传感器元件的平面的环状向下方向上流动通过环形空间。传感器元件围绕对应于内部装置的最大直径的圆周物理地连接。由此，传感器元件的圆周对应地大于内部装置的最大圆周。如上所述，传感器元件的加热元件压贴内部装置的外表面并且电极暴露于环形空间中的排气。方法500前进至510。

在510处，方法500包括在形成于传感器元件上的圆形的叉指型电极之间积聚微粒。具体地，在510处，环形空间中的微粒被引导朝向传感器元件的电极，并且微粒沉积在电极上。环形空间中的排气流的方向正交于排气通道内部的排气流的方向。如前所描述，包括叉指型电极的传感器元件定位在外部装置的中心C上方。正极连接到电源的正极接头，并且负极连接到测量装置并且然后连接到电源的负极接头。当控制器向传感器电极施加电压时，环形空间内部的微粒可经历强电场，从而使它们能够积聚在电极之间。此外，基于传感器电极中生成的电流估计传感器电极上的负荷。当微粒积聚在传感器电极的表面上时，电极的电阻开始减小并且由测量装置测量的电流开始增加。控制器可能够基于在电极两端测量的电流推断出传感器电极上的负荷。然后，方法500前进至512。

在512处，方法500包括在正交于排气管中的排气的流动方向的方向上将排气引导通过外部装置出口到排气通道。由于与球形组件相邻的排气通道的收缩，可经由与外部装置出口相邻的较低的静压促进通过外部装置出口的排气流。然后，方法500前进至514。

在514处，方法500包括间歇地检查传感器电极是否满足再生条件。具体地，当PM传感器上的烟粒负荷大于阈值时，或者当PM传感器的电阻(针对温度进行调整)下降到阈值电阻时，或者当PM传感器的电流大于阈值电流时，可认为满足PM传感器再生条件。在一些示例中，如果自紧接先前的传感器再生以来阈值时间已经过去，则可认为满足再生条件。PM传感器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，514处为“是”)，则方法500前进至518，其中可通过执行图6所描述的方法使PM传感器再生。简而言之，可通过加热传感器来启动PM传感器的再生。例如，可通过驱动形成于传感器元件的与包括电极的表面相对的不同表面上的加热元件来加热PM传感器。在本文，控制器可关闭再生电路中的开关，从而向加热元件施加电压，引起加热元件升温。进一步地，控制器可在使传感器再生期间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可不积聚烟粒。由此，可驱动加热元件，直到传感器的烟粒负荷已通过电极之间的碳颗粒的氧化而充分地降低。然而，如果不满足PM传感器再生条件(例如，514处为“否”)，则方法前进至516，其中微粒可继续收集在传感器电极上，并且该方法结束。

因此，示例方法可包括经由定位在内部装置和外部装置之间的流管使排气在与排气管中的排气的流动相反的方向上从微粒过滤器下游流到排气传感器组件中，流管连接到内部装置和外部装置的下游表面。示例方法进一步包括在使排气流动到位于内部装置和外部装置之间的环形空间之前，引导排气朝向内部装置中的内腔室，其中排气在正交于排气管中的排气的流动方向上流动。另外地或可选地，该方法可进一步包括使环形空间中的排气流过连接到内部装置的在内腔室外部的表面的传感器元件。另外地或可选地，该方法可进一步包括其中流管和外部装置出口位于外部装置的下半部中，并且传感器元件位于外部装置的上半部中。另外地或可选地，该方法可进一步包括其中流管使内腔室流体地连接到排气管，进一步包括内部装置出口使内腔室流体地连接到外部装置的上半部中的环形空间。

现在转向图6，示出用于使PM传感器(例如，诸如图1所示的PM传感器106，和/或图2的PM传感器组件202)再生的方法600。具体地，当PM传感器上的烟粒负荷大于阈值时，或者当针对温度而调整的PM传感器的电阻下降到阈值电阻时，可认为满足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，可启动PM传感器的再生，并且在604处可通过加热传感器来使PM传感器再生。可通过驱动加热元件来加热PM传感器，直到传感器的烟粒负荷已通过电极之间的碳颗粒的氧化而充分地降低。通常通过使用计时器来控制PM传感器再生，并且在602处，可将计时器设定持续阈值持续时间。可选地，传感器再生可使用传感器尖端的温度测量或者通过对加热器功率的控制或者通过任何或所有上述情况来控制。当计时器用于PM传感器再生时，则方法600包括在606处检查阈值持续时间是否已经过去。如果阈值持续时间还未过去(例如，606处为“否”)，则方法600前进至608，其中再生电路可保持接通以继续再生，并且该方法结束。如果阈值持续时间还未过去并且再生电路保持接通，则方法600可继续监测再生持续时间。如果阈值持续时间已经过去(例如，在606处为“是”)，则方法600前进至610，其中PM传感器再生可终止，并且在612处可关闭电路。进一步地，传感器电极可冷却到例如排气温度。方法600前进至614，其中PM传感器负荷和再生历史记录可更新并且存储在存储器中。例如，可更新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，并且方法结束。

在一些示例中，另外地或可选地，提供到加热元件以使传感器基底再生的电压可随着发动机负荷增加而减小。例如，如果发动机负荷为高负荷，则控制器发信号到驱动器以向加热元件提供较小的电压，从而消耗较少的功率。由于排气流动通过PM传感器组件，所以仍可实现传感器基底的再生。进一步地，由于传感器基底接近外部装置，连同传感器基底和外部装置之间的环形空间收缩，通过环形空间的排气的热和速度仍可促进再生和/或微粒的移除。例如，相比低发动机负荷，排气速度和热可更容易驱除微粒。进一步地，更多的氧可流动通过PM传感器组件，从而增加燃烧微粒的可能性，即使向加热元件提供较小的电压。由此，在负荷为低负荷的发动机负荷期间，由于排气流减少并且温度降低，控制器可发信号到加热元件的驱动器以提供全电压。因此，相比较高的发电机负荷，在低发动机负荷期间加热元件变得更热。以这种方式，可减少在较高发动机负荷下的再生期间加热元件的功率消耗。

发动机排气通道可包括定位在DPF上游和/或下游的用于确定DPF的烟粒负荷的一个或多个PM传感器。当PM传感器定位在DPF上游时，基于烟粒沉积在PM传感器的多个电极上后的电阻变化，可推断出传感器上的烟粒负荷。例如，如此确定的烟粒负荷可用于更新DPF上的烟粒负荷。如果DPF上的烟粒负荷大于用于DPF再生的阈值，则控制器可调整发动机操作参数以使DPF再生。具体地，响应于满足过滤器再生条件，过滤器(或过滤器附近)的温度可充分升高以烧掉所储存的烟粒。这可包括操作连接到DPF的加热器，或者使流入DPF中的发动机排气的温度升高(例如，通过富燃操作)。

现在转向图7，示出用于基于PM传感器的再生时间诊断DPF功能的示例方法700。在702处，可由控制器通过校准来计算PM传感器的再生时间t(i)_regen，t(i)_regen是从PM传感器的先前的再生结束到当前再生开始所测量的时间。在704处，比较t(i)_regen与t(i-1)_regen，t(i-1)_regen是PM传感器的先前校准的再生时间。由此，可推断出烟粒传感器可通过再生循环多次再生以便诊断DPF。如果t(i)_regen小于t(i-l)_regen的值的一半，则在708处指示DPF正在泄漏，并且启动DPF退化信号。可选地或除上述过程外，DPF可使用其他参数诸如排气温度、发动机速度/负荷等来诊断。例如，退化信号可根据诊断代码由故障指示灯来启动。此外，方法700包括在710处基于指示DPF中的泄漏调整发动机操作。调整发动机操作可包括例如在712处限制发动机扭矩。在一个示例中，响应于检测DPF中的泄漏，发动机功率和扭矩可减小。减小发动机功率和扭矩可减少排气中的PM排放量。例如，调整发动机操作可包括在重负荷条件下减少柴油发动机中所喷射的燃料，从而减小扭矩。另外地或可选地，响应于检测DPF中的泄漏，可减少EGR使用。另外地或可选地，将在仪表盘上出现发动机警告标志，以指示在DPF维修检查之前车辆可以行使的最大距离。

小于先前的再生时间一半的当前再生时间可指示电路达到R_regen阈值的时间明显更短，并且因此再生频率更高。PM传感器中较高的再生频率可指示流出的排气相比于通过正常功能的DPF所实现的排气由更大量的微粒物质组成。因此，如果烟粒传感器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，则例如经由显示给操作者和/或经由设置存储在连接到处理器的非暂时性存储器中的、可发送到连接到处理器的诊断工具的标志来指示DPF退化或泄漏。如果烟粒传感器的再生时间的变化没有达到阈值t_regen，则在706处，不指示DPF泄漏。以这种方式，可基于微粒在微粒物质传感器电极上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，图800示出PM传感器上的烟粒负荷与微粒过滤器上的烟粒负荷之间的示例关系。具体地，图800示出PM传感器再生与DPF的烟粒负荷之间的关系的图形描述，具体地为PM传感器再生可如何指示DPF退化。垂直标记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的第一曲线示出PM传感器上的烟粒负荷。如前所描述，例如，PM沉积在形成于圆柱形基底上的圆形的正极和负极上，该圆柱形基底在内部装置内部定位成更接近形成于内部装置的底部的孔。随着烟粒积聚，在电极两端测量的电流开始增加(或者电极的电阻开始减小)。控制器可能够基于所测量的电流/电阻来确定烟粒负荷(曲线802)。由此，烟粒负荷在曲线的底部处于其最低值，并且其大小在垂直方向上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。在顶部曲线中，水平标记806表示PM传感器再生的阈值负荷。曲线804表示DPF上的烟粒负荷，并且在第二曲线中，水平标记808表示DPF的阈值烟粒负荷。

在t0和t1之间，示出PM传感器再生循环。在时间t0时，PM传感器处于相对清洁的状态，如由低PM负荷所测量的(曲线802)。例如，连接到PM传感器的控制器基于传感器电极两端所测量的电流/电阻来确定PM传感器的烟粒负荷。当控制器确定烟粒负荷小时，该控制器可向再生电路发送指令以结束供热，使得检测电路可开始检测PM负荷积聚。随着传感器上的PM负荷增加，烟粒开始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，烟粒负荷(曲线802)相应地增加，并且进一步地，DPF上的烟粒负荷也增加(曲线804)。在一些示例中，例如，当PM传感器位于DPF上游时，DPF上的烟粒负荷可基于PM传感器负荷。

在t1时，PM传感器上的烟粒负荷(曲线802)达到PM传感器再生的阈值负荷(标记806)。阈值负荷可为传感器可需要再生的负荷。在t1时，可如前所解释启动PM传感器再生。简而言之，例如，控制器可关闭电路中的开关，以向沿中心元件的内表面形成的加热元件施加电压。此外，PM传感器可不在PM积聚模式下操作，因此控制器可不向传感器电极施加任何电压。

因此，在t1和t2之间，可通过接通用于再生的电路来使PM传感器再生。在t2时，PM传感器可足够冷，并且例如可开始积聚烟粒并在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烟粒负荷继续增加(曲线804)。然而，在t3时，DPF上的烟粒负荷(曲线804)达到DPF再生的阈值烟粒负荷(标记808)。在t3和t4之间，可使DPF再生以烧掉沉积在DPF上的烟粒。进一步地，在t4时，可将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传感器再生频率保持与先前循环类似，可确定DPF不泄漏。以这种方式，基于PM传感器输出，可监测DPF健康状况并且诊断泄漏。

在t5和t6之间，示出另一DPF循环。在本文，在t5和t6之间，DPF上的烟粒负荷逐渐增加(曲线804)。在此时间期间，可监测PM传感器上的烟粒负荷(曲线802)。曲线802示出PM传感器经过多个再生循环，如前所描述。然而，PM传感器的再生频率几乎加倍(曲线802)。PM传感器中较高的再生频率可指示流出的排气相比于通过正常功能的DPF所实现的排气由更大量的微粒物质组成。因此，在t6时，可指示DPF泄漏。

以这种方式，可以确定排气PM负荷的更准确的测量值并且因此确定DPF烟粒负荷的更准确的测量值。由此，这增加了过滤器再生操作的效率。此外，通过实现对排气DPF的更准确的诊断，可增加排气排放符合性。由此，这减少了更换功能微粒过滤器的高保修成本，并且延长了排气部件寿命。

以这种方式，传感器元件可被进一步增强均匀烟粒沉积的一个或多个球形保护管遮蔽。排气可经由位于球形组件的下游表面上的流管进入传感器组件。由此，排气可经历流动方向的变化，这有助于降低流速。此外，与较小的微粒相比，水滴和较大的污染物因它们更大的动量而流经流管。排气被引导到内部装置的内腔室，其中排气与环形空间和传感器元件分离。然后，排气流动通过内部装置出口并且进入环形空间，其中排气可围绕传感器元件流动。以这种方式，通过将内腔室与传感器元件分离，由于由环形空间引起的均匀流动，可防止不均匀的烟粒沉积的问题。因此，内部装置和外部装置之间的环形空间可被定制大小、形状并且定位以生成到传感器表面上的排气的均匀流动。

可通过降低排气的流速来实现样品气体在微粒物质传感器上的更均匀的流动撞击的技术效果。通过中断排气的流动路径并且降低其速度，可增加微粒物传感器表面上的流动的均匀性。更进一步地，通过将传感器元件定位在环形空间中的内腔室外部，排气在从球形组件排出之前被迫使流经传感器元件。

一种微粒物质传感器组件，其包括：球形组件；定位在球形组件的外部装置内的内部装置，其与外部装置的几何中心偏移；以及位于内部装置的外表面上的传感器元件，其靠近外部装置和内部装置之间的最窄通道。微粒物质传感器组件的第一示例进一步包括其中内部装置经由流管和支撑件刚性地安装在外部装置中。任选地包括第一示例的微粒物质传感器组件的第二示例进一步包括其中流管非垂直于外部装置的垂直轴并且相对于排气流的方向抵靠(against)外部装置的下游表面定位。任选地包括第一示例和/或第二示例的微粒物质传感器组件的第三示例进一步包括其中支撑件垂直于流管并且抵靠外部装置的上游表面定位，并且其中支撑件是实心的而流管是中空的。任选地包括第一至第三示例中的一个或多个的微粒物质传感器组件的第四示例进一步包括其中传感器元件是圆柱形的并且围绕内部装置的最大直径定位。任选地包括第一至第四示例中的一个或多个的微粒物质传感器组件的第五示例进一步包括其中内部装置包括位于其中的内腔室，并且球形组件包括位于外部装置和内部装置之间的环形空间，其进一步包括使内腔室流体地连接到环形空间的内部装置出口。任选地包括第一至第五示例中的一个或多个的微粒物质传感器组件的第六示例进一步包括其中内部装置包括靠近内部装置的顶部的对应于内部装置出口的第一切口和靠近内部装置的底部的对应于流管的第二切口。任选地包括第一至第六示例中的一个或多个的微粒物质传感器组件的第七示例进一步包括其中内部装置与外部装置完全间隔开并且悬置于外部装置中，并且其中外部装置是球形形状和内部装置是椭圆形形状。

一种微粒物质传感器，其包括一对形成于圆柱形传感器元件的第一表面上的叉指型电极；形成于圆柱形传感器元件的第二表面上的加热元件，第二表面与第一表面相对；以及使球形组件的内部装置悬置于外部装置中的流管和支柱，其中内部装置经由环形空间与外部装置完全间隔开。微粒物质传感器的第一示例进一步包括其中圆柱形传感器元件的第二表面压贴内部装置的外表面，并且其中传感器元件的第一表面暴露于环形空间。任选地包括第一示例的微粒物质传感器的第二示例进一步包括其中流管被配置成从球形组件下游向定位在内部装置内的内腔室引导排气，并且其中支柱不能渗透排气流。任选地包括第一示例和/或第二示例的微粒物质传感器的第三示例进一步包括其中球形组件经由沿垂直轴从排气通道的顶部延伸的支撑杆固定在排气通道中。任选地包括第一至第三示例中的一个或多个的微粒物质传感器的第四示例进一步包括其中内部装置是椭圆形的并且外部装置是球形的，并且其中内部装置的中心与外部装置的中心偏移。任选地包括第一至第四示例中的一个或多个的微粒物质传感器的第五示例进一步包括其中传感器元件围绕外部装置和内部装置之间的最窄间隙下游的内部装置的最大圆周定位。任选地包括第一至第五示例中的一个或多个的微粒物质传感器的第六示例进一步包括其中球形组件使排气通道收缩，在外部装置的外部装置出口处形成文氏管喉部。任选地包括第一至第六示例中的一个或多个的微粒物质传感器的第七示例进一步包括其中外部装置和内部装置不包括除流管、内部装置出口和外部装置出口外的其他入口和附加出口。

一种方法，其包括使排气在与排气管中的排气的流动相反的方向上经由定位在内部装置和外部装置之间的流管从微粒过滤器下游流入排气传感器组件中，流管连接到内部装置和外部装置的下游表面并在使排气流动到定位在内部装置和外部装置之间的环形空间之前引导排气朝向内部装置中的内腔室，其中排气在正交于排气管中的排气的流动方向上流动。该方法的第一示例进一步包括使环形空间中的排气流过连接到内部装置的在内腔室外部的表面的传感器元件。任选地包括第一示例的该方法的第二示例进一步包括其中流管和外部装置出口位于外部装置的下半部中，并且传感器元件位于外部装置的上半部中。任选地包括第一和/或第二示例的该方法的第三示例进一步包括其中流管使内腔室流体地连接到排气管，第三示例进一步包括内部装置出口使内腔室流体地连接到外部装置的上半部中的环形空间。

注意，本文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，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、驱动器以及其他发动机硬件来实行。本文所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，说明的各种动作、操作和/或功能可以以说明的顺序执行、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实施方式的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。可以根据所使用的具体策略重复执行说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要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在包括各种发动机硬件组件的系统中结合电子控制器执行指令来实行。

应当理解，因为可能有许多变化，所以本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施方式不应被认为具有限制意义。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸等发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被认为是新颖且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”元素或“第一”元素或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元素的并入，既不要求也不排除两个或更多个此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求被要求保护。此类权利要求，无论是宽于、窄于、等于或不同于原始权利要求的范围，也都被视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：

球形组件；

内部装置，其定位在所述球形组件的外部装置内，所述内部装置与所述外部装置的几何中心偏移；以及

传感器元件，其位于所述内部装置的外表面上，所述传感器元件靠近所述外部装置和所述内部装置之间的最窄通道。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述内部装置经由流管和支撑件刚性地安装在所述外部装置中。

3.根据权利要求2所述的组件，其中所述流管非垂直于所述外部装置的垂直轴并且相对于排气流的方向抵靠所述外部装置的下游表面定位。

4.根据权利要求2所述的组件，其中所述支撑件垂直于所述流管并且抵靠所述外部装置的上游表面定位，并且其中所述支撑件是实心的和所述流管是中空的。

5.根据权利要求1所述的组件，其中所述传感器元件是圆柱形的并且围绕所述内部装置的最大直径定位。

6.根据权利要求1所述的组件，其中所述内部装置包括位于其中的内腔室，并且所述球形组件包括位于所述外部装置和内部装置之间的环形空间，其进一步包括使所述内腔室流体地连接到所述环形空间的内部装置出口。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述内部装置包括靠近所述内部装置顶部的对应于所述内部装置出口的第一切口和靠近所述内部装置底部的对应于流管的第二切口。

8.根据权利要求1所述的组件，其中所述内部装置与所述外部装置完全间隔开并且悬置于所述外部装置内，并且其中所述外部装置是球形形状和所述内部装置是椭圆形形状。

9.一种微粒物质传感器，其包括：

一对叉指型电极，其形成于圆柱形传感器元件的第一表面上；

加热元件，其形成于所述圆柱形传感器元件的第二表面上，所述第二表面与所述第一表面相对；以及

流管和支柱，其使球形组件的内部装置悬置于外部装置内，其中所述内部装置经由环形空间与所述外部装置完全间隔开。

10.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述圆柱形传感器元件的所述第二表面压贴所述内部装置的外表面，并且其中所述传感器元件的所述第一表面暴露于所述环形空间。

11.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述流管被配置成从所述球形组件下游向定位在所述内部装置内的内腔室引导排气，并且其中所述支柱不能渗透排气流。

12.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述球形组件经由沿垂直轴从排气通道的顶部延伸的支撑杆固定在所述排气通道中。

13.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述内部装置是椭圆形的并且所述外部装置是球形的，并且其中所述内部装置的中心与所述外部装置的中心偏移。

14.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述传感器元件围绕所述外部装置和所述内部装置之间的最窄间隙下游的所述内部装置的最大圆周定位。

15.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述球形组件使排气通道收缩，在所述外部装置的外部装置出口处形成文氏管喉部。

16.根据权利要求9所述的微粒物质传感器，其中所述外部装置和所述内部装置不包括除流管、内部装置出口和外部装置出口外的其他入口和附加出口。

17.一种方法，其包括：

使排气在与排气管中的排气的流动相反的方向上经由定位在内部装置和外部装置之间的流管从微粒过滤器下游流入排气传感器组件中，所述流管连接到所述内部装置和所述外部装置的下游表面；以及

在使所述排气流动到定位在所述内部装置和所述外部装置之间的环形空间之前引导所述排气朝向所述内部装置中的内腔室，其中所述排气在正交于所述排气管中的所述排气的流动方向上流动。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括使所述环形空间中的所述排气在连接到所述内部装置的在所述内腔室外部的表面的传感器元件上流动。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述流管和外部装置出口位于所述外部装置的下半部中，并且所述传感器元件位于所述外部装置的上半部中。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述流管使所述内腔室流体地连接到所述排气管，所述方法进一步包括内部装置出口使所述内腔室流体地连接到所述外部装置的上半部中的所述环形空间。