CN107917931B - 用于排气微粒物质感测的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于排气微粒物质感测的方法和系统。提供了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圆柱形组件，其中圆形板和多个分隔件位于该圆柱形组件中。

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以利用各种排气传感器。一种示例传感器可以是 指示排气中的微粒物质质量和/或浓度的微粒物质传感器。在一个示例中，微 粒物质传感器可以通过随时间聚积微粒物质并且提供聚积程度的指示作为对 排气微粒物质水平的测量来操作。微粒物质传感器可以位于柴油微粒过滤器 的上游和/或下游，并且可用于感测微粒过滤器上的微粒物质负荷并诊断微粒 过滤器的操作。

由Maeda等人在US 20120085146 A1中示出了PM传感器的一个示例。 其中，微粒物质传感器附接到排气管的顶部并且容纳在圆柱形保护管内。PM 传感器另外包括定位成更靠近排气管的中心的传感器元件，使得传感器输出 更合理地表示排气管中的平均烟粒浓度。另外，PM传感器包括入口孔口，其 经配置以将排气引导到传感器中并朝向传感器元件引导排气。在本文，传感 器元件定位成更靠近入口孔，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， 此类布置可以使得传感器元件更容易受到在入口孔口处或附近冷凝的排气中 的水滴的污染。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 感器元件免受较大微粒和水滴的直接冲击。添加附加的保护层可以减少带电 烟粒颗粒和传感器元件的电极之间的静电吸引，并且可导致降低的烟粒传感 器灵敏度。在灵敏度降低的情况下，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劣化的错误指示和起作用 的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，如由Paterson在美国专利US8310249B2中示出，在排气管的底部冷凝的水可溢流到传感器元件中，从 而污染传感器元件。对传感器元件的此类污染可导致传感器输出的波动，从 而降低估计微粒过滤器上的微粒负荷的精度。

发明内容

本发明人已经认识到上述问题，并确定了至少部分解决该问题的方法。 在一个示例方法中，微粒物质传感器组件，其包括圆柱形组件；内部装置， 其定位在圆柱形组件的外部装置内，该内部装置的半径小于外部装置的半径； 以及位于环形空间的上方的传感器元件，其靠近(proximal)位于外部装置的顶 端的圆顶(dome)。以这种方式，通过将传感器元件定位在环形空间上方，可以 减少与水滴和较大的污染物冲击传感器元件并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以定位在排气管中的排气微 粒过滤器的下游。微粒物质传感器可以包括圆柱形组件，圆柱形组件包括位 于该组件底端的穿孔和定位在该组件的顶端的传感器元件，其中内部装置位 于穿孔与传感器元件之间。圆柱形组件进一步包括经由多个分隔件分成相等 部分的内部流动空间，并且其中分隔部分中的每一个包括穿孔中的至少一个 穿孔。圆顶位于组件的顶端，并延伸到排气通道的外部。

穿孔将内部流动空间流体地耦接到排气通道。因此，排气流动通过穿孔 以进入并离开圆柱形组件。内部装置径向地小于圆柱形组件。因此，在内部 装置的圆周和外部装置的内表面之间存在小的环形空间。传感器元件定位在 分隔件的表面上，其中传感器元件的带相反电荷的电极位于交替的分隔件表 面上。通过这样做，排气流过传感器元件，进入其中排气被扰乱并且被重引 导到不同的分隔部分的圆顶，并且返回到传感器元件上。这可以遍及传感器 元件的表面提供更均匀的微粒沉积。

以这种方式，可以改善传感器元件的功能，并且可以使传感器变得更可 靠。此外，通过对排气微粒过滤器进行更精确的诊断，可以改善排气排放合 规性。这降低了更换功能性微粒过滤器的高保修成本。排气可以经由穿孔离 开传感器。圆柱形组件和内部装置的对称设计消除了在安装时用于特定传感 器取向的制造过程，并增强了传感器的可重复性。

应当理解，提供上述发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中 进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本 特征，所要求保护的主题的范围由所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提及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相关联的微粒物质(PM)传感器的 示意图。

图2示出PM传感器的示意图，PM传感器包括具有将内部流动空间的隔 室流体地耦接到排气通道的多个穿孔的圆柱形组件。

图3示出PM传感器的示意图，该示意图示出经由PM传感器的底部处的 穿孔流入PM传感器的排气。

图4示出形成在传感器元件的第一表面上的电极的示例布局。

图2至图4大致按比例示出。

图5示出描绘用于跨越(across)定位在PM传感器的圆柱形组件的内部 装置内的传感器元件聚积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与定位在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

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。PM传感器可以放置在发动机系统 的排气通道中。PM传感器可以包括圆柱形组件，圆柱形组件包括将内部流动 空间流体地耦接到排气通道的多个穿孔。圆柱形组件可以耦接到排气通道的 顶部，其中穿孔邻近(adjacent)排气通道的中心轴线定位。内部流动空间可以 分成相等尺寸的隔室(compartment)，每个隔室包括穿孔中的至少一个。圆柱 形组件进一步包括位于传感器元件和外部装置内的穿孔之间的内部装置，如图2所示。穿孔用作圆柱形组件的入口和出口，如图3所示。传感器元件可 以包括形成在传感器元件的第一表面上的电极，如图4所示。另外，传感器 元件可以包括形成在与第一表面相对的第二表面上的加热元件，如图4所示。 控制器可以经配置以执行控制程序，诸如图5的示例程序，以跨越传感器元 件的电极聚积排气中的微粒。进一步地，控制器可以间歇地清洁PM传感器(图6)，以使得能够继续进行PM监测。此外，控制器可以经配置以执行程 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。过滤器诊断的示例在图8中示出。以这种方式，可以增强PM传 感器估计DPF的过滤能力(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，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，那么此类元件可被分别称为直接 接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻接或相邻的元 件可分别为彼此邻接或相邻。作为示例，放置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，彼此隔开定位且其间只 有空间并没有其它部件的元件可被如此称之。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之。另外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部的元件或元件的最顶 部的点可被称为部件的“顶部”，并且最底部的元件或元件的最底部的点可被 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线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，被示为在其它元件上方的元件垂直定位在其它元件的上方。作 为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可被称作具有那些形状(例如， 诸如为圆形、直线的、平面的、弯曲的、圆角的、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被称为相交元件或彼此相 交。再者，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 件可被如此称之。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的示意图。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包括经由进气通道42流体地耦 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最终通向将排气传送到大气中的排气通道35。节气门62可以位 于诸如涡轮增压器(未示出)的升压装置下游和后冷却器(未示出)上游的进气通道42中。当被包括时，后冷却器可以经配置以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，排放控制装置70在排气装置中可以安装在紧密耦接的位置中。一个或多个排放控制装置可 以包括三元催化器、稀NOx过滤器、SCR催化器等。发动机排气装置25还 可以包括定位在排放控制装置70上游的柴油微粒过滤器(DPF)102，柴油微 粒过滤器从进入的气体中暂时过滤PM。在一个示例中，如图所示，DPF 102 是柴油微粒物质保留系统。DPF 102可以具有由例如堇青石或碳化硅制成的整 体结构，该整体结构内部具有多个通路用于从柴油排气中过滤微粒物质。在 通过DPF102之后，已经被过滤PM的尾管排气可以在PM传感器106中测 量，在排放控制装置70中进一步处理，并经由排气通道35被排出到大气。 在所示的示例中，PM传感器106是基于在PM传感器的电极两侧测量的电导 率的变化来估计DPF 102的过滤效率的电阻式传感器。在图2中示出了PM 传感器106的示意图200，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(其各种示例在本文被描述)的信息，并向多个致动器81(其 各种示例在本文被描述)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可以包括 经配置以测量通过排气通道35的排气的流量的排气流量传感器126、排气传 感器(位于排气歧管48中)、温度传感器128、压力传感器129(位于排放控 制装置70下游)和PM传感器106。其它传感器(诸如附加压力传感器、温度传感器、空燃比传感器、排气流量传感器和组分传感器)可以耦接到车辆 系统6中的各个位置。作为另一示例，致动器可以包括燃料喷射器66、节气 门62、控制过滤器再生的DPF阀(未示出)、电路开关等。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瞬时存储器上的计算机可读指 令。控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，处理该信号，并采用图1 的各种致动器根据接收信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。作为示例，当操作PM传感器以聚积烟粒微粒时，控制器可以向电路 发送控制信号以向PM传感器的传感器电极施加电压，从而将带电的微粒捕 获到传感器电极的表面上。作为另一个示例，在PM传感器再生期间，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，从 而向耦接到传感器电极的加热元件施加电压以加热传感器电极。以这种方式， 传感器电极被加热以烧掉沉积在传感器电极的表面上的烟粒颗粒。本文参照 图5至图7描述示例程序。

现在转向图2，示出了微粒物质(PM)传感器组件202(诸如图1的PM 传感器106)的示例实施例的示意图200。PM传感器组件202可以经配置以 测量排气中的PM质量和/或浓度，并且因此可以耦接到柴油微粒过滤器(诸 如图1所示的DPF 102)的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)。以虚线描绘的PM传感器组件202的部分被图中以实线示出 的部分遮挡。

示出了轴线系统290，其包括三个轴线，即平行于水平方向的x轴线、平 行于垂直方向的y轴线以及垂直于x轴线和y轴线两者的z轴线。重力方向 299以平行于垂直方向的箭头示出。排气通道210的中心轴线295示出为平行 于水平方向。也可以用作PM传感器组件202的中心轴线298的轴向轴线298 垂直于中心轴线295。

在示意图200中，PM传感器组件202设置在排气通道210的内部，其中 排气(在沿X轴线的水平方向上)从柴油微粒过滤器的下游朝向排气尾管流 动，如箭头258所指示。PM传感器组件202安装在排气通道210的内部。在 本文，PM传感器组件202的形状为圆柱形。作为另一示例，该组件可以是定 位在排气通道210内的中空椭圆形结构。如图所示，PM传感器组件202关于 y轴线对称。

PM传感器组件202在与排气流258的方向正交的方向上沿y轴线延伸。 进一步地，PM传感器组件202可以包括顶端260和底端270。顶端260的一 部分可以耦接到排气通道210的顶部212(但例如不耦接到排气通道210的底 部214)。因此，顶端260可以与排气通道210的顶部212类似地成形(例如 弯曲)。另选地，顶端260可以是平坦的，其中只有顶端260的圆周耦接到顶 部212。然而，底端270自由地悬置在排气通道210中并且不耦接到排气通道210的表面。在一个示例中，PM传感器组件202的长度L延伸经过排气通道 210的中心轴线295。以这种方式，底端270相对于重力方向299在中心轴线 295的下方。在一些示例中，长度L可以基本上等于排气通道210的半径，使 得底端270达到并且不延伸超过中心轴线295。顶端260可以按多种方式安装 在排气通道210的顶部212中。例如，顶端260可以经由附加的螺钉或镗孔 (未示出)插入、用螺丝拧紧或保持到顶部212。顶端260与顶部212密封接 触。因此，排气258不通过顶端260和顶部212之间的相交处而逃逸到发动 机(例如，图1的实施例中的发动机10)或环境大气。

顶端260和底端270与排气通道210密封。因此，排气不流动通过顶端260或底端270。顶端260和底端270是基本相同的圆。应当理解，在不脱离 本公开的范围的情况下，顶端和底端可以是其它形状，例如正方形。因此， PM传感器组件202包括位于顶端260和底端270之间并密封地耦接到顶端 260和底端270的外部装置216。外部装置216是具有长度L的圆柱体。应当 理解，在不脱离本公开的范围的情况下，外部装置216可以是其它合适的形状(例如，球形、立方体形、矩形棱柱状等)。以这种方式，PM传感器组件 202也可以被称为具有耦接到排气通道210的排气管的圆柱形外部装置216的 圆柱形组件。

内部装置218是圆形的，并且位于外部装置216的内部。内部装置218 可以由与外部装置216的材料基本相同的材料组成。通过这样做，内部装置 218和外部装置216两者均是排气流不能渗透的。该材料可以是金属、塑料、 合金或其组合。内部装置218的形状和材料类似于顶端260和底端270，不同 的是内部装置218的直径小于顶端260和底端270的直径，使得在内部装置 218和外部装置216之间存在流动空间，如下所述。

外部装置216是半径为R₁的圆柱形保护装置。然而，内部装置218是半 径为R₂的圆形保护装置。半径R₁和半径R₂从轴向轴线298测量，轴向轴线 298横穿顶端260和底端270的几何中心。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。因此，内部装置218与外部装置216的内表面间隔 开。环形间隙224在外部装置216和内部装置218之间是均匀的，其中间隙 226指示环形间隙224的宽度。以这种方式，内部装置218、外部装置216以 及顶端260和底端270包括沿轴向轴线298对准的中心。内部装置218不对 称地位于外部装置216中，使得与底端270相比该内部装置218更靠近顶端 260。在其它实施例中，内部装置218可以正好在顶端260和底端270的中间 对称地位于外部装置216中。外部装置216和内部装置218两者都是固定的并且不滑动、旋转或致动。

作为示例，可以选择PM传感器组件202的长度，使得底端270可以不 延伸超过中心轴线295。以这种方式，通过将传感器组件202定位成靠近排气 通道210的中心轴线295，可以在传感器组件中合理地表示排气通道210中的 平均烟粒微粒浓度。另外地或另选地，PM传感器组件202包括围绕邻近底端 270的外部装置216等距间隔开的多个穿孔244。在一些示例中，底端270可 以延伸到中心轴线295的下方，使得穿孔244沿中心轴线295定位。无论如 何，可以增加PM传感器组件202的灵敏度，并且可以使传感器变得更可靠。 此外，通过对排气微粒过滤器进行更精确的诊断，可以改善排气排放合规性。 因此，这降低了更换功能性微粒过滤器的高保修成本，改善了排气排放，并 延长了排气部件寿命。

如图所示，顶端260、底端270和内部装置218中的每一个平行于排气流 258的方向。内部装置218固定在外部装置216的内表面内并与其间隔开。内 部装置218经由多个分隔件206固定地耦接在外部装置216内。在一些示例 中，内部装置218经由多个支撑位于外部装置216内。如图所示，存在将外 部装置216的内部流动空间242划分为八份的八个分隔件206。分隔件206具 有基本相等的高度和宽度，所述分隔件206沿轴向轴线298和/或外部装置216 的几何中心相交。分隔件206从顶端260横贯至底端270并在外部装置216 的整个长度L上被压靠在外部装置216的内表面上。换句话说，分隔件206 位于外部装置216的内部，分隔件沿其外边缘物理耦接到外部装置216，同时 沿其与轴向轴线298相交的内边缘彼此物理耦接，并且其中内部装置218经 由分隔件206安装在外部装置216的内部。因此，内部流动空间242的位于 分隔件206的第一分隔件和第二分隔件之间的部分与内部流动空间242的位 于第二分隔件和第三分隔件之间的部分流体分离。在本文，内部流动空间242 的位于分隔件之间的部分可以被称为隔室209和/或流动区段209。隔室209 中的每个隔室与相邻隔室流体分离，其中隔室209中的每个隔室的体积基本 相等。隔室209中的每个隔室至少包括穿孔244中的穿孔。在一个示例中， 隔室209中的每个隔室正好包括穿孔244中的一个穿孔。因此，在一个示例 中，正好有八个穿孔244沿径向面向外的方向的共同平面定位。穿孔244彼 此基本相同，其中穿孔244中的每一个均是圆。然而，穿孔244可以是用于 允许排气进入PM传感器组件202并且将排气从PM传感器组件202排出的长 方形、正方形或其它合适的形状。

穿孔244围绕邻近底端270的外部装置216等距间隔开，并且经配置以 将排气引导到PM传感器组件202并从PM传感器组件202排出排气。具体地， 穿孔244中的每个穿孔用作隔室209的各个隔室的入口和出口。例如，穿孔 244a是隔室209a的入口和出口。因此，穿孔244a允许排气仅流入隔室209a。 此外，隔室209a中的排气可以仅经由穿孔244a从隔室209a流到排气通道210。

在车辆的冷启动期间，排气可不足够温热来将排气管内的水转换为蒸汽 (气态)，并且因此水可继续保持处于液态。通过将内部装置218安装在外部 装置216中，由于间隙226小于水滴和/或大微粒，传感器可被保护免受水滴 和/或大微粒的影响。这可以防止和/或减少大微粒流动到位于邻近圆顶246的 外部装置216的顶端260处的传感器元件234。排气可以在圆顶246中打旋并 流动到与其所来自的隔室不同的隔室。换句话说，第一隔室可以使排气流入 圆顶246，并且排气可以从圆顶246流入与第一隔室不同的第二隔室。因此，圆顶246是中空的半球，其具有与轴向轴线298对准的几何中心。以这种方 式，圆顶246位于分隔件206之间的相交处上方。圆顶246突出穿过排气通 道210的顶部212的切口，使得圆顶246中的排气完全在排气通道210的外 部。圆顶246完全密封，从而防止排气从圆顶246流出到发动机和/或环境大 气。

传感器元件234在圆顶246附近耦接到分隔件206。传感器元件234相对 于PM传感器组件202中的基本平行于轴向轴线298的排气流的方向位于环 形空间224的间隙226的下游。换句话说，内部装置218位于穿孔244和传 感器元件234之间。

传感器元件234包括基板240(以十字形图案示出)，基板240具有形成 在第一表面上的电极236和形成在第二相对表面上的加热元件(图4所示)。 换句话说，电极236和加热元件形成在基板240的两个相对侧上，由此分离 了基板240的厚度。因此，传感器元件234可以是正方形元件以利用分隔件 206的平面形状。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，传感器元件234可 以是矩形、圆形、三角形等。对于正方形元件234，电极236可以是线性的。在不脱离本公开的范围的情况下，各种其它几何形状可以另选地是可能的。 以实线和虚线示出带相反电荷的电极。如图所示，分隔件206中的分隔件不 包括两种类型的电极236。例如，正电极位于第一分隔件上，并且与第一分隔 件直接相邻的分隔件包括负电极。因此，分隔件206在包括正电极和负电极 之间交替。在一些示例中，分隔件206中的各个分隔件可以包括正电极和负 电极两者。因此，电极236可以以梳状结构交叉。然而，应当理解，电极可以是螺旋形的或用于确定排气流中的烟粒的其它合适的形状。排气中的烟粒 微粒可以沉积在交叉的电极之间，如参考图4所解释的。

传感器元件234可以在外部装置216的内部定位在内部装置218上方， 使得电极236面向隔室209，同时形成在相对表面上的加热元件被压靠在分隔 件206上。传感器元件234位于分隔件206中的分隔件的两侧上，其中两侧 具有带相同电荷的电极236。也就是说，具有包括实线中的电极236的基板 240的一部分的分隔件206中的分隔件包括实线电极和分隔件的第一表面和第 二表面上的加热元件。如图所示，第一表面和第二表面面向不同的隔室209， 并且因此可经历不同的烟粒沉积。通过将传感器元件234定位在内部装置218 上方，并且因此定位在间隙226上方，可减少水滴和较大的污染物冲击传感 器元件并引起传感器输出的波动的问题。电路的描述和传感器元件和基板的 组成与图4是共有的。

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示出经由邻近外部装置216的底端270定位的穿孔244流入PM 传感器组件202的排气。在本文，穿孔244经配置以接收来自排气通道210 的排气并将排气引导到形成在外部装置216内部的内部流动空间242中。将 排气引导到内部流动空间242中包括使排气沿相对于外部装置216的径向向 内的方向流动。排气可以经由穿孔244中的任一个进入外部装置216。在一个 示例中，排气可以容易地流动通过面向上游的穿孔(例如，穿孔244a和244h) 并进入PM传感器组件202。此外，排气可以沿与排气流的方向(由箭头258 所指示)相反的方向转向，以经由面向下游的穿孔(例如，穿孔244d和244e) 进入PM传感器组件202。再者，排气可以经由面向侧面的穿孔(例如穿孔 244b、244c、244f和244g)沿与排气流的方向(箭头258)垂直的方向转向。 应当理解，在一些示例中，与其它穿孔相比，更多的排气可以经由穿孔244a和244h进入PM传感器组件202。此外，排气中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)可仅经由上游穿孔244a和244h 进入PM传感器组件。因此，较大的污染物和/或水滴274可具有太大而不能 经由侧穿孔和下游穿孔转向并进入PM传感器组件202的动量。这可减少进 入PM传感器组件202的大微粒和/或水滴的量。图3示出图2所示的传感器 组件202的类似视图。因此，部件可以在后续图中相似地编号。

如图所示，穿孔244a、244b、244c、244d、244e、244f、244g和244h中 的每一个分别对应于隔室209a、209b、209c、209d、209e、209f、209g和209h 中的每一个。如上所述，每个隔室与其它隔室流体分离。此外，隔室中的每 一个与圆顶246流体耦接。因此，排气可以从隔室209b流入圆顶246并流到 隔室209g，其中排气经由穿孔244g流回排气通道。以这种方式，排气可以从 隔室209中的任一个流到圆顶246，并且然后从圆顶246流入隔室209中的任 一个。

如先前参照图2所解释的，除了穿孔244之外，PM传感器组件202被密 封。以这种方式，PM传感器组件202不包括除穿孔244之外的其它入口或附 加出口。因此，PM传感器组件中的排气通过其进入PM传感器组件的穿孔和 /或通过不同的穿孔流回到排气通道。通过PM传感器组件202的总体排气流 可以包括朝向顶端260向上流动、通过圆顶246、向下朝向底端270并且经由 穿孔244的穿孔流出PM传感器组件202的排气，如将在下面所描述的。应 当理解，进入PM传感器组件202的排气流沿与离开PM传感器组件202的排 气流相反的方向流动。

示出了示例排气流，其中排气经由穿孔244a(如箭头278所示)沿相对 于外部装置216的径向向内的方向进入隔室209a。内部流动空间242内的排 气被迫朝向PM传感器组件202的顶端260行进。具体地，排气和大微粒和/ 或水滴沿与排气通道210内的排气流的方向(如箭头258所指示)垂直的方 向(如箭头281和实心黑色圆274所指示)流动。应当理解，排气流281也 可以在隔室209a内打旋和/或环状地流动，然而，其大致的流动方向平行于图 3中所示的箭头281。排气然后流动通过外部装置216和内部装置218之间的 环形空间224(如箭头283所示)，同时大微粒和/或水滴274冲击到内部装置 218上。如上所述，环形空间224可太小以致大微粒和/或水滴不能从其中流 动通过。另外地或另选地，大微粒和/或水滴的动量可以迫使大微粒和/或水滴 邻近内部装置218沿其定位的轴向轴线298流动。

隔室209a中的排气在流入圆顶246之前跨越传感器元件234的表面流动 (由箭头284所示)。排气流284可以在流入圆顶246之前将微粒沉积到基板 240上。微粒可以电耦合电极236中的带相反电荷的电极。如上所述，分隔件 中的每个分隔件仅包括正电极或负电极。另外，分隔件交替使得相邻的分隔 件包括带相反电荷的电极。以这种方式，隔室包括正电极和负电极中的至少 一种情况。例如，隔室209a经由分隔件206中的两个分隔件形成，其中一个 分隔件被示出为具有虚线电极，并且另一个分隔件被示出为具有实线电极。 随着微粒聚积在隔室209a中的基板240上，电极可以耦合，如将在下面所描 述的。在一些示例中，隔室中仅带相反电荷的电极可以电耦合。在其它示例 中，不同隔室的带相反电荷的电极可以电耦合。

在一些示例中，排气在沿循顶端260的轮廓进入圆顶246之前可与顶端 260碰撞。排气沿向上方向流动以进入圆顶246，因为圆顶在排气通道210外 部并在PM传感器组件202垂直上方，如上所述。圆顶中的排气可以在离开 圆顶246并进入隔室209中的任何一个之前打旋。在一个示例中，圆顶246 中的排气可以被均匀地分开，使得均匀量的排气进入隔室209中的每一个。 然而，如箭头285所示，离开圆顶246的所有排气进入隔室209e。

此外，流入和流出圆顶246的排气流经传感器元件234。传感器元件234 的定位具有若干优点。首先，传感器元件234定位成对来自隔室209中的每 一个的排气进行采样，这可以提高测量的PM的精度。其次，由于由内部装 置218和圆顶246在PM传感器组件202中所产生的湍流，传感器元件可以 接收均匀的PM沉积。因此，传感器元件234可以精确地估计排气流中的PM。

具体地，隔室209e内的排气沿与箭头258正交并与箭头281相反的方向 向下流动(如箭头286所示)。因此，从圆顶246流出并进入隔室209的排气 沿与箭头281和箭头283的方向相反的方向流动。也就是说，从排气通道210 进入隔室209e的排气(未示出)沿与箭头286相反的方向流动。排气流动通 过外部装置216和内部装置218之间的环形空间224。排气然后被朝向底端 270引导，在底端270处排气可以转向并流动通过穿孔244e。流动通过穿孔244e的排气沿与排气通道210中的排气流的方向(箭头258)平行的方向流 动，如箭头287所示。离开PM传感器组件202的排气与排气通道中的排气 结合，由箭头258和箭头288所指示。通过这样做，流动通过面向下游的穿 孔(例如，244d和244e)并进入排气通道210的排气沿与排气流(箭头258) 平行的方向流动。进一步地，流动通过面向侧面的穿孔(例如，244b、244c、 244f和244g)并进入排气通道210的排气在沿与排气流平行的方向转向和流 动之前沿与排气流(箭头258)正交的方向流动。再者，流动通过面向上游的 穿孔(例如，244a和244h)并进入排气通道210的排气在沿与排气流平行的 方向转向和流动之前沿与排气流(箭头258)相反的方向流动。以这种方式， 穿孔244用作PM传感器组件202的入口和出口。

总而言之，排气流动通过靠近PM传感器组件的底端定位的穿孔中的一 个穿孔，其中排气进入PM传感器组件的内部流动空间的隔室。内部流动空 间被分成彼此流体分离的多个相等尺寸的隔室。当排气向上流过隔室并在内 部装置周围流动时，该排气流经传感器元件并进入圆顶。因此，排气可以在 流入圆顶之前将一定量的微粒沉积到传感器元件的基板上，其中排气可以被 重引导到内部流动空间的隔室中的任何一个。排气沿向下的方向流动，越过 其中排气可以再次沉积微粒的传感器元件，并朝向PM传感器组件的底端流 动。排气沿相对于排气通道的径向向外的方向流出隔室的穿孔。

在一些示例中，另外地或另选地，大部分排气可以经由上游穿孔进入PM 传感器组件，并且大部分排气可以经由下游穿孔离开PM传感器组件。参考 图3，上游穿孔在轴向轴线的左边，并且下游穿孔在轴向轴线的右边。这可以 为PM传感器组件提供基本上为U形的排气流。

因此，一种示例微粒物质传感器，其包括一对电极，其形成在传感器元 件的第一表面上；加热元件，其形成在传感器元件的第二表面上，第二表面 与第一表面相对；以及多个分隔件，其将微粒物质传感器的内部流动空间分 隔成相同尺寸的隔室。另外地或另选地，分隔件中的每一个与传感器元件的 第二表面共面接触，并且其中传感器元件的第一表面暴露于环形空间。另外 地或另选地，分隔件是排气流不能渗透的，并且其中分隔件的数量等于八。 另外地或另选地，分隔件中的每一个对应于传感器元件的正电极或负电极， 并且其中相邻的分隔件对应于不同的电极。另外地或另选地，分隔件从上往 下看为八角星形状，其关于微粒物质传感器的中心对称。另外地或另选地， 隔室中的每一个包括将隔室流体地耦接到排气通道的至少一个穿孔。另外地 或另选地，电极包括线性正电极和线性负电极，并且其中正电极和负电极位 于交替的分隔件上。另外地或另选地，分隔件位于外部装置的内部，分隔件 沿长的外边缘物理地耦接到外部装置，同时沿长的内边缘彼此物理耦接，并 且其中内部装置经由分隔件安装在外部装置的内部。

现在转向图4，示出了图2的传感器元件234和伴随的电路414的示意图 400。具体地，示出了形成在平坦基板240上的电极236。由于分隔件206中 的每一个是矩形的并且沿轴向轴线298彼此邻接以均匀地划分内部流动空间， 所以自圆顶(例如，图2和图3的圆顶246)看分隔件206的形状是八角星。 因此，可有利的是包括用于传感器元件的正方形基板以增加可用于烟粒微粒 吸附的表面积。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，基板和电极布局的 各种其它几何形状可以是可能的。一些示例布局包括具有交叉梳状电极的矩 形基板或圆形基板。

在视图400中，传感器元件234的基板240是正方形的，其长度小于分 隔件206的半径R₁。传感器元件234的基板240可以由电绝缘材料制成。可 能的电绝缘材料的一些示例可以包括氧化物，诸如氧化铝、氧化锆、氧化钇、 氧化镧、二氧化硅以及包含前述材料中的至少一种的组合，或者能够抑制电 连通并为电极406和408提供物理保护的任何类似材料。在一些示例中，基 板240可以由多孔陶瓷材料(例如，孔隙率为大约60％)组成。

传感器电极236包括形成在传感器元件234的分离表面上的一对电极406 和408。在本文，该对电极406和408可以分别在视图400中形成由虚线和实 线指示的线性尖齿。这些电极通常可以由金属(诸如铂、金、锇、铑、铱、 钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、粘固剂、合金以及包含前述金属中的至少 一种的组合制成。该对电极中的每个电极可以由与该对电极中的另一个电极 相同或不同的材料组成。例如，电极406可以由与电极408相同的材料组成。 在另一示例中，电极406和电极408可以由不同的材料组成。两个电极的“尖 齿”之间的距离通常可以在30微米至50微米的范围内，其中每个单独的“尖 齿”的线宽大约是相同的值，但是可以不包括后者。距离可以从电极406的 第一电极到轴向轴线298再到邻近第一电极的电极408的单个电极进行测量。 如图所示，电极406和408交替使得电极408中的电极位于电极406中的每 一个之间。

电极406和408可以经由电连接来连接到电路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的正端子。因此，电极 408可以被称为正电极。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的负端子。因 此，电极406可以被称为负电极。互连线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的外部(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可以由控制器(诸 如图1的控制器12)控制，使得例如在PM传感器组件202处所收集的微粒 物质可用于诊断DPF中的泄漏。因此，测量装置418可以是能够读取电极两 侧的电阻(或电流)变化的任何装置，诸如电压表(或电流表)。当PM或烟 粒颗粒沉积在电极406和408之间时，在电极406和408之间测量的电流可 以开始增加，该电流由测量装置418测量。控制器12可能够确定电流并推断 在PM传感器组件(例如，图2和图3的PM传感器组件202)的传感器元件234的电极406和408上的相应PM或烟粒负荷。通过监测传感器元件234上 的负荷，可以确定DPF下游的排气烟粒负荷，从而用于诊断和监测DPF的健 康状态和功能。

在视图400中，电极406包括多个相等长度的线性尖齿。电极406(可互 换地称为负电极)包括将电极406连接到互连线410的大致直线部分420。在 本文，直线部分420在基板240上方延伸。这迫使电极406也在基板240上 方延伸，从而防止电极406接触电极408。电极406关于轴向轴线298对称。

类似于负电极406，电极408包括多个大致相等长度的线性尖齿。电极 408(可互换地称为正电极)包括将正电极408连接到互连线412的大致直线 部分422。在本文，直线部分422可以在直线部分420的下方，沿循基板240 的轮廓并位于基板240的顶部。也就是说，直线部分422和电极408在到达 基板240的终点之前与基板240齐平。另选地，直线部分420和电极406在 其终点之前与基板240间隔开，以防止电极406和408之间的接触。作为示 例，正电极408的直线部分422的长度可以等于或小于或大于负电极406的 直线部分420的长度。正电极408关于轴向轴线298对称。此外，正电极408 沿倾斜于负电极406的方向延伸。具体地，负电极406和正电极408之间的 角度恰好为45°。

加热元件238示出为在与分隔件206共面接触的基板240的第二表面上。 分隔件206中的每个分隔件被最内侧的加热元件层、中间基板层和外部电极 层夹在中间。分隔件的外部电极层包括带类似电荷的电极尖齿(例如，正电 极或负电极)。以这种方式，每个隔室(例如，图2和图3的隔室209)包括 正电极408和负电极406。

现在转向图5，示出了用于跨越定位在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)内的传感器电极聚积排 气流中的微粒的方法500。具体地，排气流中的微粒可跨越形成在定位于PM 传感器的圆柱形组件内的分隔件的表面上的电极聚积。在本文，圆柱形组件 包括定位在外部圆柱形装置内并由间隙分开的内部圆形装置。此外，圆柱形 组件包括多个穿孔，以引导排气进出圆柱形组件的隔室。

用于执行方法500和本文所包括的方法600和方法700的其余部分的指 令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的 传感器(诸如上面参照图1所述的传感器)所接收的信号来执行。根据下述 方法，控制器可以采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。所确定的发动机工 况可以包括例如发动机转速、排气流量、发动机温度、排气空燃比、排气温 度、自DPF的上一次再生以来经过的持续时间(或距离)、PM传感器上的PM 负荷、升压水平、环境条件(诸如大气压力和环境温度等)。

方法500前进至504，在504处，将从微粒过滤器(诸如图1的DPF 102) 的下游流出的排气的一部分经由穿孔引导到PM传感器中。在本文，穿孔是 圆形的并且邻近外部装置的底端定位。如前所述，穿孔将外部装置的内部流 动空间的隔室流体地耦接到排气通道。因此，穿孔容许排气进入隔室。通过 穿孔的排气流的方向可以与例如(如上所述)排气管内排气流的方向平行、 倾斜、正交和/或相反。

接下来，方法500前进至506。在506处，方法500包括在沿与排气通道 中的排气流的方向正交的方向将排气朝向在外部装置和内部装置之间形成的 环形空间引导。如上所述，排气沿与重力相反的方向向上流动。

方法500前进至508。在508处，方法500包括使排气通过环形空间朝向 邻近传感器的顶端定位的传感器元件流动。传感器元件物理耦接到分隔件的 表面，分隔件将外部装置的内部流动空间分成大致相等尺寸的隔室。如上所 述，传感器元件的加热元件被压靠在分隔件的表面上，并且电极暴露于隔室 中的排气。方法500前进至510。

在510，方法500包括在形成在传感器元件上的电极之间聚积微粒。具体 地，在510处，将与外部装置的顶端相邻的隔室中的微粒朝向传感器元件的 电极引导，并且微粒跨越电极沉积。隔室中的排气流的方向与排气通道内的 排气流的方向正交。如前所述，包括电极的传感器元件定位于内部装置的上 方。正电极连接到电压源的正端子，并且负电极连接到测量装置，然后连接 到电压源的负端子。当控制器向传感器电极施加电压时，隔室内的微粒可经 历强电场，使得微粒能够聚积在电极之间。此外，基于在传感器电极中所产 生的电流来估计传感器电极上的负荷。当微粒聚积在传感器电极的表面上时， 电极的电阻开始下降，并且由测量装置所测得的电流开始增加。控制器可能 会基于横跨电极所测量的电流推断出传感器电极上的负荷。方法500然后前 进至512。

在512处，方法500包括沿与排气管中排气的流动的方向正交的方向将 圆顶中的排气流朝向穿孔重新引导到传感器的隔室，以将排气排出到排气通 道。在一些示例中，由于排气流较低的静压力大部分排气可流动通过下游穿 孔而较少的排气经由下游穿孔进入传感器。方法500然后前进至514。

在514处，方法500包括间歇地检查传感器电极是否已经满足再生条件。 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(针对 温度调节的)电阻下降到阈值电阻时，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，如果自紧接前一次 传感器再生以来经过了阈值时间，则可以认为满足再生条件。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 中可以通过执行图6中所描述的方法来使PM传感器再生。简而言之，可以 通过加热传感器发起PM传感器的再生。例如，可以通过致动形成在传感器 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，控制器可以关闭再生电路中的开关，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聚积烟粒。因此，可以致 动加热元件直到通过电极之间的碳颗粒的氧化已经充分降低了传感器的烟粒 负荷。然而，如果不满足PM传感器再生条件(例如，514处为“否”)，则该 方法前进至516，其中可以继续在传感器电极上收集微粒，并且该方法结束。

因此，示例方法可以包括沿朝向外部装置的中心的径向向内的方向，经 由邻近外部装置的底端定位的穿孔使排气从微粒过滤器的下游流到排气传感 器组件中，穿孔将外部装置的隔室流体耦接到排气通道，并将排气朝向位于 穿孔和传感器元件之间的内部装置引导，其中排气沿与排气通道中的排气的 流动正交的方向流动。另外地或另选地，该方法进一步包括使排气通过内部 装置和外部装置之间的环形空间朝向传感器元件流动。另外地或另选地，传 感器元件邻近排气传感器组件的定位在排气通道外部的圆顶，并且其中圆顶 是中空的并且经配置以在使排气流过传感器元件之后将排气引导到隔室，其 中排气沿与排气通道中的排气的流动正交的方向流动。另外地或另选地，排 气传感器组件不包括除穿孔之外的其它入口或附加出口。

现在转向图6，示出了用于使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，可以发起PM传感器的再生，并 且可以通过在604处加热传感器来使PM传感器再生。可以通过致动加热元 件来加热PM传感器，直到通过电极之间的碳颗粒的氧化已经充分降低了传 感器的烟粒负荷。

通常通过使用定时器控制PM传感器再生，并且在602处可以将定时器 设定达阈值持续时间。另选地，传感器再生可以使用传感器尖端的温度测量 或通过控制加热器的功率或者通过这些中的任何个或全部进行控制。当定时 器用于PM传感器再生时，则方法600包括在606处检查是否已经经过了阈 值持续时间。如果没有经过阈值持续时间(例如，在606处为“否”)，则方 法600前进至608，在608处可以保持再生电路接通以继续进行再生，并且该 方法结束。方法600可以返回到606以继续监测是否已经经过阈值持续时间。 如果已经经过阈值持续时间(例如，在606处为“是”)，则方法600前进至 610，在610处PM传感器再生可以终止，并且电路在612处可以关闭。进一 步地，传感器电极可以被冷却到例如排气温度。方法600前进至614，在614 处，PM传感器负荷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。

在一些示例中，另外地或另选地，控制器(例如，图1的控制器12)可 以确定正电极和负电极中的哪些电极是电耦合的。例如，仅单个隔室中的电 极可以电耦合。因此，仅对应于单个隔室的加热元件可以被激活。以这种方 式，可以单独地操作传感器元件的加热元件，以降低PM传感器元件再生期 间的功率消耗。在其它实施例中，PM传感器组件可以经由马达旋转。这可以 调节进入隔室的排气量(例如，与下游隔室相比，更多的排气进入上游隔室)。 因此，PM传感器组件再生可以包括旋转PM传感器组件，使得需要再生的完 满负荷隔室可以旋转到更下游的位置，以减少流入满负荷的隔室的排气量。

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的烟粒负荷。当PM传感器定位在DPF的上游时，基 于烟粒沉积在PM传感器的多个电极上之后的电阻变化，可以推断出传感器 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，则控制器可以调节发动机 运行参数以使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)的温度可以被充分地升高以烧掉储存的烟粒。这可以包括操作 耦接到DPF的加热器，或者提高流入DPF的发动机排气的温度(例如，通过 富燃操作)。

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，控制器可以通过校准计算PM传感器的再生时间 t(i)_regen，t(i)_regen是从PM传感器的先前再生结束到当前再生开始测量的 时间。在704处，将t(i)_regen与PM传感器再生的先前校准时间t(i-1)_regen 进行比较。由此，可以推测出烟粒传感器可以多次循环通过再生以便诊断 DPF。如果t(i)_regen小于t(i-1)区域的值的一半，则在708处指示DPF正在 泄漏，并且发起DPF劣化信号。作为上述过程的替代或除上述过程之外，可 以使用其它参数诸如排气温度、发动机转速/负荷等诊断DPF。可以通过例如 诊断代码上的故障指示灯来发起劣化信号。此外，方法700包括在710处基 于指示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DPF中的泄漏，可以降低 发动机功率和扭矩。降低发动机功率和扭矩可减少排气中的PM排放量。例 如，调节发动机操作可以包括在重负荷条件下减少在柴油发动机中所喷射的 燃料，从而减小扭矩。另外地或另选地，响应于检测到DPF中的泄漏，可以 减少EGR使用。另外地或另选地，发动机警告标志将出现在仪表板上，以指 示在DPF维修检查之前车辆能够行驶的最大距离。

小于先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阈 值的时间明显更短，并且因此再生频率较高。PM传感器的较高再生频率可以 指示流出的排气相比于通过正常功能的DPF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，则例如通过显示给操作者， 和/或通过设定存储在耦接到处理器的非瞬时存储器中的、可以被发送到耦接 到处理器的诊断工具的标记来指示DPF劣化或泄漏。如果烟粒传感器的再生 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， 可以基于微粒在微粒物质传感器电极上的沉积速率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，映射图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传感器再生如何可以 指示DPF劣化。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的第一曲线图示出PM传感器上的烟粒负荷。如前所述，例如PM沉 积在形成在圆柱形基板上的正电极和负电极上，圆柱形基板在内部装置内定 位成更靠近形成在内部装置的底部处的孔。随着烟粒聚积，电极上所测量的 电流开始增加(或者电极的电阻开始减小)。控制器能够基于所测量的电流/ 电阻确定烟粒负荷(曲线802)。因此，烟粒负荷在曲线图的底部处于其最低 值，并且其大小沿垂直方向朝向曲线的顶部增加。水平方向表示时间并且时 间从曲线图的左侧向右侧增加。水平标记806表示顶部曲线中的用于PM传 感器再生的阈值负荷。曲线804表示DPF上的烟粒负荷，并且水平标记808 表示第二曲线图中的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，PM传感器处于 相对清洁的状态，如通过低PM负荷所测量的(曲线802)。例如，耦接到PM 传感器的控制器基于跨越传感器电极所测量的电流/电阻确定PM传感器的烟 粒负荷。当控制器确定烟粒负荷较小时，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负荷聚积。随着传感器上的PM负荷增 加，烟粒开始聚积在传感器电极之间的间隙中。

在t0和t1之间，随着PM继续聚积，烟粒负荷(曲线图802)相应地增 加，并且进一步DPF上的烟粒负荷也增加(曲线图804)。在一些示例中，例 如，当PM传感器位于DPF的上游时，DPF上的烟粒负荷可以基于PM传感 器负荷。

在t1时，PM传感器上的烟粒负荷(曲线图802)达到用于PM传感器再 生的阈值负荷(标记806)。阈值负荷可以是传感器可需要再生的负荷。在t1 时，PM传感器再生可以如前所述地发起。简而言之，控制器可以闭合电路中 的开关，以将电压施加到例如沿中心元件的内表面形成的加热元件。另外， PM传感器可不在PM聚积模式下操作，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，可以通过接通用于再生的电路来使PM传感器再 生。在t2时，PM传感器可足够冷却，并且例如可以开始聚积烟粒并继续在 t2和t3之间聚积(DPF再生循环)。在t2和t3之间的时间期间，DPF烟粒负 荷持续增加(曲线804)。然而，在t3时，DPF上的烟粒负荷(曲线804)达 到用于DPF再生的阈值烟粒负荷(标记808)。在t3和t4之间，可以使DPF 再生以烧掉沉积在DPF上的烟粒。进一步地，在t4时，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，可以针对泄漏对DPF健康状况进行监测和诊断。

在t5和t6之间，示出另一个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)。在此期间，可以监测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，如前所述。 然而，PM传感器的再生频率几乎加倍(曲线图802)。PM传感器中的较高再 生频率可以指示流出的排气相比于通过正常功能的DPF而实现的排气由更大 量的微粒物质组成。因此，在t6时，可以指示DPF泄漏。

以这种方式，能够确定对排气PM负荷的更精确的测量，并且由此能够 确定DPF烟粒负荷。因此，这提高了过滤器再生操作的效率。此外，通过对 排气DPF进行更精确的诊断，可以增加排气排放合规性。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寿命。

以这种方式，传感器元件可以被一个或多个圆柱形保护管和圆形板遮蔽。 排气可以经由位于圆柱形保护管的底端附近的穿孔进入传感器组件。因此， 排气可经历流动方向的变化，这有助于降低流量。此外，水滴和大污染物流 入位于传感器元件和穿孔之间的圆柱形保护管内的圆形板中。排气通过隔室 流到传感器元件和定位在排气通道外的圆顶。圆顶接收排气并将排气重新分 配到隔室。排气然后通过隔室朝向穿孔流回。因此，进入圆柱形保护管的排 气沿其隔室的长度流动两次。以这种方式，通过利用圆形板将传感器元件与穿孔分开，由于由环形空间所引起的均匀流动，可以防止不均匀的烟粒沉积 问题。

可以通过降低排气的流速实现样品气体在微粒物质传感器上的较大均匀 流动冲击的技术效果。通过中断排气的流动路径并降低其速度，可以增加微 粒物质传感器表面上的流动的均匀性。再者，通过将传感器元件定位在圆顶 下方，排气在从圆柱形保护管排出之前被迫流经传感器元件两次。

一种微粒物质传感器组件，其包括：圆柱形组件；内部装置，其定位在 圆柱形组件的外部装置内，该内部装置的半径小于外部装置的半径；以及传 感器元件，其靠近位于外部装置的顶端的圆顶，位于环形空间的上方。传感 器的第一示例进一步包括其中环形空间是位于外部装置和内部装置之间的外 部装置的内部流动空间的一部分。传感器的第二示例，任选地包括第一示例， 进一步包括其中内部流动空间经由排气流不能渗透的多个固体分隔件被分成 相同的隔室，并且其中隔室中的每一个包括用于接收和排出排气的穿孔。传感器的第三示例，任选地包括第一示例和/或第二示例，进一步包括其中圆顶 流体地耦接到隔室中的每一个的内部流动空间。传感器的第四示例，任选地 包括第一示例至第三示例中的一个或多个，进一步包括其中圆顶延伸到排气 通道的排气管的外部。传感器的第五示例，任选地包括第一示例至第四示例 中的一个或多个，进一步包括其中内部装置防止大微粒和水滴流到传感器元 件。传感器的第六示例，任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个， 进一步包括其中外部装置包括沿径向面向向外的方向的公共平面定位的多个 穿孔。传感器的第七示例，任选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个， 进一步包括其中内部装置与外部装置完全间隔开并悬置在外部装置内，并且 其中外部装置是圆柱形形状且内部装置是圆形形状。

一种微粒物质传感器，其包括一对电极，其形成在传感器元件的第一表 面上；加热元件，其形成在传感器元件的第二表面上，第二表面与第一表面 相对；以及多个分隔件，其将微粒物质传感器的内部流动空间分成相同尺寸 的隔室。传感器的第一示例进一步包括其中分隔件中的每一个与传感器元件 的第二表面共面接触，并且其中传感器元件的第一表面暴露于内部流动空间。 传感器的第二示例，任选地包括第一示例，进一步包括其中分隔件是排气流 不能渗透的，并且其中分隔件的数量等于八个。传感器的第三示例，任选地 包括第一示例和/或第二示例，进一步包括其中分隔件中的每一个对应于传感 器元件的正电极或负电极，并且其中相邻的分隔件包括带相反电荷的电极。 传感器的第四示例，任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，进一 步包括其中分隔件从上往下看为八角星形状，其关于微粒物质传感器的中心 对称。传感器的第五示例，任选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个， 进一步包括其中隔室中的每一个包括将隔室流体地耦接到排气通道的至少一 个穿孔。传感器的第六示例，任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多 个，进一步包括其中电极包括线性正电极和线性负电极，并且其中正电极和 负电极位于不同的分隔件上。传感器的第七示例，任选地包括第一示例至第 六示例中的一个或多个，进一步包括其中分隔件位于外部装置的内部，分隔 件沿外边缘物理耦接到外部装置，同时沿内边缘彼此物理耦接，并且其中内 部装置经由分隔件安装在外部装置的内部。

一种方法，其包括沿朝向外部装置的中心的径向向内的方向，经由邻近 外部装置的底端定位的穿孔使排气从微粒过滤器的下游流到排气传感器组件 中，穿孔将外部装置的隔室流体耦接到排气通道，并将排气朝向位于穿孔和 传感器元件之间的内部装置引导，其中排气沿与排气通道中的排气的流动正 交的方向流动。该方法的第一示例进一步包括使排气通过内部装置和外部装 置之间的环形空间朝向传感器元件流动。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传感器元件邻近排气传感器组件的定位在排气通道外 的圆顶，并且其中圆顶是中空的并且经配置以在使排气流过传感器元件之后 将排气引导到隔室，其中排气沿与排气通道中的排气的流动正交的方向流动。 该方法的第三示例，任选地包括第一示例和/或第二示例，进一步包括其中排 气传感器组件不包括除穿孔之外的其它入口或附加出口。

注意，本文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。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、致动器和其它发动机硬件组 合的控制器的控制系统执行。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，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、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述的示例实施例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 策略重复执行所示出的动作、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，其中通过执行包括与电子控 制器组合的各种发动机硬件组件的系统中的指令而执行所描述的动作。

应当理解，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 施例不被认为是限制性的，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 本文所公开的各种系统和配置，以及其它特征、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/或性质的其它组合和子组合可 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 (16)

1.一种微粒物质传感器组件，其包括：

圆柱形组件、内部装置和传感器元件；

其特征在于：

所述内部装置定位在所述圆柱形组件的外部装置内，其中所述内部装置的半径小于所述外部装置的半径；

所述传感器元件靠近位于所述外部装置的顶端处的圆顶，位于环形空间的上方，其中所述环形空间是位于所述外部装置和所述内部装置之间的外部装置的所述内部流动空间的一部分；

所述微粒物质传感器组件还包括多个分隔件，所述多个分隔件将所述外部装置的所述内部流动空间分成相等尺寸的隔室，所述圆顶流体地耦接到所述隔室中的每一个的所述内部流动空间，并且所述隔室中的每一个包括用于接收和排出排气的穿孔。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述内部流动空间经由排气流不能渗透的所述多个分隔件分成相同的所述隔室。

3.根据权利要求1所述的组件，其中所述圆顶延伸到排气通道的排气管的外部。

4.根据权利要求1所述的组件，其中所述内部装置防止大微粒和水滴流到所述传感器元件。

5.根据权利要求1所述的组件，其中所述外部装置包括沿径向面向向外方向的公共平面定位的多个穿孔。

6.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悬置在所述外部装置内，并且其中所述外部装置是圆柱形形状并且所述内部装置是圆形形状。

7.一种微粒物质传感器，其包括一对电极和加热元件，

其特征在于：

所述一对电极形成在传感器元件的第一表面上；

所述加热元件形成在所述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；

所述微粒物质传感器还包括多个分隔件，所述多个分隔件将所述微粒物质传感器的内部流动空间分成相等尺寸的隔室，其中所述隔室中的每一个包括将所述隔室流体地耦接到排气通道的至少一个穿孔，所述分隔件位于外部装置的内部，所述分隔件沿外边缘物理耦接到所述外部装置，同时沿内边缘彼此物理耦接，并且其中内部装置经由所述分隔件安装在所述外部装置的内部，使得在所述外部装置和所述内部装置之间形成环形空间。

8.根据权利要求7所述的微粒物质传感器，其中所述分隔件中的每一个与所述传感器元件的所述第二表面共面接触，并且其中所述传感器元件的所述第一表面暴露于所述内部流动空间。

9.根据权利要求7所述的微粒物质传感器，其中所述分隔件是排气流不能渗透的，并且其中分隔件的数量等于八。

10.根据权利要求7所述的微粒物质传感器，其中所述分隔件中的每一个对应于所述传感器元件的正电极或负电极，并且其中相邻的分隔件包括带相反电荷的电极。

11.根据权利要求7所述的微粒物质传感器，其中所述分隔件从上往下看为八角星形状，所述分隔件关于所述微粒物质传感器的中心对称。

12.根据权利要求7所述的微粒物质传感器，其中所述电极包括线性正电极和线性负电极，并且其中所述正电极和所述负电极位于不同的分隔件上。

13.一种用于微粒物质感测的方法，其特征在于包括：

沿朝向外部装置的中心的径向向内的方向，经由邻近所述外部装置的底端定位的穿孔使排气从微粒过滤器的下游流到排气传感器组件内，所述穿孔将所述外部装置的隔室流体耦接到排气通道；

朝向位于所述穿孔和传感器元件之间的内部装置引导所述排气，其中所述排气沿与所述排气通道中的排气的流动正交的方向流动；

引导所述排气经过所述内部装置与所述外部装置之间的环形空间到所述传感器元件之上，并进入所述排气传感器组件的圆顶内；以及随后

将所述排气从所述圆顶再次引导到所述传感器元件。

14.根据权利要求13所述的方法，其中朝向所述内部装置引导所述排气包括使所述排气流动通过所述内部装置和所述外部装置之间的环形空间。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器元件邻近所述排气传感器组件的所述圆顶，所述圆顶定位在所述排气通道外，其中所述圆顶是中空的并且经配置使所述排气流过所述传感器元件之后将所述排气引导到所述隔室，其中所述排气沿与所述排气通道中的所述排气的流动正交的方向流动。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述排气传感器组件不包括除所述穿孔之外的其它入口或附加出口。

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