本申請涉及感測排氣系統(tǒng)中的微粒物質。

背景技術：

發(fā)動機排放控制系統(tǒng)可以使用各種排氣傳感器。一種示例傳感器可以是指示排氣中的微粒物質質量和/或濃度的微粒物質傳感器。在一個示例中，微粒物質傳感器可以通過隨著時間積聚微粒物質并且提供積聚的程度的指示作為排氣微粒物質水平的測量來運轉。

微粒物質傳感器的準確性會受由于跨過傳感器的表面的流動分布的偏斜的碳煙在傳感器上的不均勻沉積影響。另外，微粒物質傳感器會易于受存在于排氣中的水滴和/或較大微粒的沖擊的污染。這種污染可以導致傳感器輸出中的誤差。此外，當大量排氣流過微粒物質傳感器時，傳感器再生會不足。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明人在此已經認識到以上問題并且已經識別了一種方案來至少部分地解決所述問題。在一個示例方案中，提供了一種用于感測發(fā)動機的排氣通道中的微粒物質的微粒物質組件。所述微粒物質組件包含，外臺階形(stepped)管，其具有第一半圓形區(qū)域和第二半圓形區(qū)域，所述第一區(qū)域長于所述第二區(qū)域；與所述外臺階形管同軸的內臺階形管，其具有第三半圓形區(qū)域和第四半圓形區(qū)域，所述第三區(qū)域長于所述第四區(qū)域；以及被設置在所述內臺階形管內部的板，其具有傳感器元件。以此方式，通過耦接外臺階形管和內臺階形管，臺階形結構(在下文中稱為臺階)可以在pm傳感器組件中被產生。此外，進口可以被形成在臺階上以將排氣引導到pm傳感器組件內。作為一示例，沿著臺階被設置的進口可以沿與排氣通道中的排氣流的方向相反的方向引導排氣通道中的排氣。因此，排氣中的較大微粒會不能充分使流動方向反向并經由臺階進入pm傳感器組件。因此，臺階用來實質上(substantially)阻止排氣中的較大微粒沖擊被形成在被設置在該組件內的板上的傳感器元件，由此減少由于大微粒沉積在傳感器元件上而造成的的傳感器處的波動。

作為一個示例，排氣微粒物質傳感器組件可以在微粒過濾器的下游被設置在排氣管中。微粒物質傳感器組件可以包括保護管，所述保護管包含由不相等長度的半圓形區(qū)域組成的外不對稱管。同樣地，內管可以包括被完全設置在外管內的不對稱半圓形區(qū)域。當耦接在一起時，外管和內管中的每一個的不對稱半圓形區(qū)域的長度的差可以導致在傳感器組件的一個面上產生的臺階結構。因此，臺階可以包括進口以將排氣引導到形成在內臺階形管與外臺階形管之間的環(huán)形區(qū)域內。因此，排氣可以能夠通過經歷流動方向的反向而經由狹縫中的進口進入pm傳感器。然而，較大微粒和水滴會不能充分使流動方向反向以便能夠進入臺階上的進口。因此，更大微粒和/或水滴可以被臺階阻擋，從而減少傳感器誤差。另外，通過電極的表面上的直接流動沖擊，被設置在內管內的傳感器元件可以經歷更均勻的碳煙沉積。

以此方式，由于保護管設計的不對稱而被形成的臺階可以阻止較大微粒和/或水滴進入微粒物質傳感器組件。微粒物質傳感器組件的設計中包括不對稱保護管和臺階形結構的技術效果是，可以更好地保護被設置在內的傳感器元件不受較大微粒和污染物的沖擊而不向微粒物質傳感器組件添加額外的部件和/或過濾器?？偟膩碚f，可以改善傳感器元件的功能，并且可以使傳感器變得更可靠。

應當理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實施方式中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被隨附權利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出了發(fā)動機和被設置在排氣流中的相關聯(lián)的微粒物質(pm)傳感器組件的示意圖。

圖2示出了包括外臺階形管、內臺階形管、以及包括傳感器元件的板的pm傳感器組件的示意圖。

圖3a-3c示出了外管和內管、板、以及被形成在pm傳感器組件中的臺階沿著三個不同橫截面平面的剖視圖。

圖4示出了pm傳感器組件的示意圖，示出了經由臺階流入pm傳感器組件的排氣。

圖5示出了描繪用于跨過被形成在板上并且被設置在pm傳感器組件的內管內的傳感器元件積聚排氣流中的微粒的示例方法的流程圖。

圖6是描繪用于使pm傳感器組件的傳感器電極再生的示例方法的流程圖。

圖7示出了描繪用于診斷被設置在pm傳感器組件上游的微粒過濾器中的泄露的示例方法的流程圖。

圖8示出了pm傳感器組件上的碳煙負荷與被設置在pm傳感器組件上游的微粒過濾器上的碳煙負荷之間的示例關系。

具體實施方式

以下描述涉及用于感測發(fā)動機系統(tǒng)(諸如在圖1中示出的發(fā)動機系統(tǒng))的排氣流中的微粒物質(pm)的系統(tǒng)和方法。pm傳感器組件可以被放置在發(fā)動機系統(tǒng)的排氣通道中。pm傳感器組件可以包括外臺階形管、被設置在所述外管內的內臺階形管、以及包括被設置在所述組件內的傳感器元件的板，如在圖2中示出的。因此，外管和內管可以包括由于外管和內管的固有不對稱而被形成的臺階。例如，外管和內管均可以包括兩個不相等長度的半圓形區(qū)域。當外管和內管中的每一個的半圓形區(qū)域被耦接在一起時，所述區(qū)域的長度的差可以導致臺階。在圖3a-圖3c中示出了內管和外管的剖視圖。通過在臺階中包括進口，排氣通道中的排氣流可以經由進口沿與排氣通道中的排氣流的方向相反的方向朝向被設置在該組件內的傳感器元件被引導到pm傳感器組件內，如在圖4中示出的。控制器可以被配置為執(zhí)行控制程序(諸如圖5示例程序)，以將排氣中的微粒積聚在傳感器元件上。另外，控制器可以間歇地清潔pm傳感器組件(圖6)以實現(xiàn)連續(xù)的pm監(jiān)測。此外，控制器可以被配置為執(zhí)行程序(諸如圖7的示例程序)，以基于pm傳感器再生之間的時間使排氣微粒過濾器再生。在圖8中示出了過濾器診斷的示例。以此方式，pm傳感器估計dpf的過濾能力(并且由此檢測dpf泄露)的功能被增加。

圖1示出了車輛系統(tǒng)6的示意描繪。車輛系統(tǒng)6包括發(fā)動機系統(tǒng)8。發(fā)動機系統(tǒng)8可以包括具有多個汽缸30的發(fā)動機10。發(fā)動機10包括發(fā)動機進氣裝置23和發(fā)動機排氣裝置25。發(fā)動機進氣裝置23包括節(jié)氣門62，所述節(jié)氣門62經由進氣通道42被流體地耦接至發(fā)動機進氣歧管44。發(fā)動機排氣裝置25包括排氣歧管48，所述排氣歧管48最終通向將排氣送至大氣的排氣通道35。節(jié)氣門62可以在升壓裝置(諸如渦輪增壓器(未示出))的下游且在后冷卻器(未示出)的上游位于進氣通道42中。當包括后冷卻器時，后冷卻器可以被配置為降低由升壓裝置壓縮的進氣的溫度。

發(fā)動機排氣裝置25可以包括一個或更多個排放控制裝置70，所述一個或更多個排放控制裝置70可以以緊密耦接定位的方式被安裝在排氣裝置中。一個或更多個排放控制裝置可以包括三元催化劑、稀nox過濾器、scr催化劑等。發(fā)動機排氣裝置25還可以包括被設置在排放控制裝置70上游的柴油微粒過濾器(dpf)102，所述柴油微粒過濾器(dpf)102從進入的氣體中臨時過濾出pms。在一個示例中，如所描繪的，dpf102是柴油微粒物質保持系統(tǒng)。dpf102可以具有由由例如堇青石或碳化硅制作的整體結構，其中內部具有多個通道用于從柴油排氣中過濾出微粒物質。在經過dpf102后已經過濾出pm的尾管排氣可以在pm傳感器106中被測量，并在排放控制裝置70中被進一步處理，并且經由排氣通道35被排放到大氣。在所描繪的示例中，pm傳感器106是基于跨過pm傳感器的電極測量的導電率的改變而估計dpf102的過濾效率的電阻式傳感器。在圖2處示出了pm傳感器106的示意圖200，這將在下面進一步詳細地進行描述。

車輛系統(tǒng)6可以進一步包括控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14被示為從多個傳感器16(在本文中描述的傳感器的各種示例)接收信息，并向多個致動器81(在本文中描述的致動器的各種示例)發(fā)送控制信號。作為一個示例，傳感器16可以包括被配置為測量通過排氣通道35的排氣的流速的排氣流速傳感器126、排氣傳感器(位于排氣歧管48中)、溫度傳感器328、壓力傳感器129(位于排放控制裝置70的下游)和pm傳感器106。諸如額外的壓力、溫度、空燃比、排氣流速和成分傳感器的其他傳感器可以被耦接到車輛系統(tǒng)6中的各種位置。作為另一示例，致動器可以包括燃料噴射器66、節(jié)氣門62、控制過濾器再生的dpf閥(未示出)、電路的開關等。控制系統(tǒng)14可以包括控制器12?？刂破?2可以被配置為具有存儲在非臨時性存儲器上的計算機可讀指令。控制器12從圖1的各種傳感器接收信號，處理信號，并基于接收的信號和存儲在控制器的存儲器上的指令采用圖1的各種致動器來調整發(fā)動機運轉。作為一示例，當使pm傳感器運轉為積聚碳煙微粒時，控制器向電路發(fā)送將電壓應用于pm傳感器組件的傳感器電極的控制信號，以將帶電微粒捕集到傳感器電極的表面上。作為另一示例，在pm傳感器再生期間，控制器可以向再生電路發(fā)送閉合再生電路中的開關達閾值時間的控制信號，以將電壓應用于被耦接至傳感器電極的加熱元件來加熱傳感器電極。以此方式，傳感器電極被加熱以燒掉被沉積在傳感器電極的表面上的碳煙顆粒。示例程序在本文中參照圖5-7進行描述。

現(xiàn)在轉向圖2，示出了微粒物質(pm)傳感器組件201(諸如圖1的pm傳感器106)的示例實施例的示意圖200。pm傳感器組件201可以被配置為測量排氣中的pm質量和/或濃度，并且因此，可以在柴油微粒過濾器(諸如在圖1中示出的dpf102)的上游或下游被耦接至排氣通道278(例如，在圖1中示出的排氣通道35)。

在示意圖200中，pm傳感器組件201被設置在排氣通道278內部，其中排氣(沿著x軸)從柴油微粒過濾器的下游流向排氣尾管，如通過箭頭274指示的。pm傳感器組件201包括外臺階形管202、被設置在外管202內部的內臺階形管204。pm傳感器組件201進一步包括被設置在內管204內的板214，所述板214具有傳感器元件237。外管202和內管204均可以均是不對稱管。例如，外管202和內管204一起形成pm傳感器組件201的不對稱保護管。

外管202可以是半徑r1的中空圓柱形管，所述外管202經由傳感器凸臺(未示出)被安裝到排氣通道278的頂端。內管204可以是半徑r2的中空圓柱形管，所述內管204被同軸地設置在外管202內，并且與外管202分開空間/間隙215。在本文中，內管204小于外管202(例如，r2<r1)，并且外管202與內管204之間的間隙215等于兩個管的半徑的差(例如，r2-r1)。因此，內管204可以例如通過沿著外管202的側表面設置的螺釘(未示出)被保持到外管202。外管202和內管204可以共有垂直于排氣通道278內部的排氣流的方向(箭頭274)的共同中心軸線y-y’。然而，內管204和外管202可以不是對稱的。

例如，外管202可以包括形成不對稱臺階形外管的兩個不相等長度的半圓形區(qū)域。在本文中，外管202包括長度l1的第一半圓形區(qū)域或節(jié)段206，所述第一半圓形區(qū)域或節(jié)段206被流體地耦接至長度l2的第二半圓形區(qū)域或節(jié)段210，其中l(wèi)1大于l2。第一區(qū)域206和第二區(qū)域210包括共同的頂部表面242。第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的差(l1-l2)造成外管202中的不對稱。外管202中的不對稱形成臺階280。因此，較長的第一區(qū)域206被設置為更靠近被設置在pm傳感器組件201上游的微粒過濾器，并且進一步遠離排氣尾管。此外，更短的第二區(qū)域210被流體地耦接至第一區(qū)域206，并且被設置為更靠近排氣尾管并且進一步遠離微粒過濾器。

類似地，內管204可以包括形成不對稱臺階形內管204的兩個不相等長度的半圓形區(qū)域。在本文中，內管204包括長度l1的第一半圓形區(qū)域或節(jié)段208，所述第一半圓形區(qū)域或節(jié)段208被耦接至長度l2的第二半圓形區(qū)域或節(jié)段212，其中l(wèi)1大于l2。在一個示例中，內管204的第一區(qū)域208的長度實質上等于外管202的第一區(qū)域206的長度。在另一示例中，內管204的第一區(qū)域208的長度可以不等于外管202的第一區(qū)域206的長度。另外，內管204的第一區(qū)域208被設置在外管202的第一區(qū)域206內。因此，內管204的第一區(qū)域208更靠近被設置在pm傳感器組件201上游的微粒過濾器，并且進一步遠離排氣尾管。同樣地，內管204的第二區(qū)域212的長度實質上等于外管202的第二區(qū)域210的長度。在示例實施例中，內管204的第二區(qū)域212的長度可以不等于外管202的第二區(qū)域210的長度。內管204的第二區(qū)域212可以被設置在外管202的第二區(qū)域210內。類似于外管202，內管204的第一區(qū)域208和第二區(qū)域212的長度的差形成臺階280。

內管204包括被設置在其內的板214。在一個示例中，板214可以被居中地設置在內管204內，并且可以被進一步配置為是臺階280的延伸部分。因此，板214的邊緣可以被耦接至臺階280的邊緣，使得板214與臺階280接鄰。在本文中，板214可以包括與中心軸線y-y’一致(同軸)的長軸線。例如，板214將內管204的第一區(qū)域208和第二區(qū)域212分開。

板214被設置在內管204內，使得板214正交于排氣通道278內部的排氣流的方向(箭頭274)。此外，板214被設置為正交于排氣通道278的長軸線。板214將內管204分成第一體積218和第二體積220。在本文中，第一體積218是被包圍在內管204的第一區(qū)域208內的體積。第二體積220是被包圍在內管204的第二區(qū)域212內的體積。第一體積218大于第二體積220(例如，因為l1>l2)。

轉向圖3a，示出了pm傳感器組件201在沿著圖2的線a-a’的平面中的剖視圖300。在本文中，示出了外管202、內管204和板214的橫截面。簡言之，內管204是被設置在外管202內部的較小中空圓柱形管。在一個示例中，板214被居中地設置在內管204內，使得板214將內管204分成第一較大體積218和第二較小體積220。應認識到，內管204的第一體積218通過板214與內管204的第二體積220流體地分開。

視圖300中的軸線z-z’可以將外管202分成兩個體積；第一體積216和第二體積224。在本文中，外管202的第一體積216可以是被包圍在外管202的第一區(qū)域206與內管204的第一區(qū)域208之間的間隙中的體積。同樣地，第二體積224可以是被包圍在外管202的第二區(qū)域210與內管204的第二區(qū)域212之間的間隙中的體積。類似于內管204，外管202的第一體積216可以大于外管202的第二體積224。與內管204相反，外管202的第一體積216可以被流體地耦接至外管202的第二體積224。例如，第一體積216和第二體積224一起構成被包圍在內管與外管之間的間隙中的體積。因此，被包圍在外管202的第一區(qū)域206內的第一體積216內部的排氣可以盤旋(spiral)進入第二體積224。在本文中，第二體積224被包圍在外管202的第二區(qū)域210與內管204的第二區(qū)域212之間。外管202的第二體積224內部的排氣可以經由狹縫252進入內管204的第二區(qū)域212。在本文中，狹縫252被形成在內管204的第二區(qū)域212的表面上，使得排氣沿與排氣通道中的排氣流相反的方向從外管202的第二區(qū)域210流入內管204的第二區(qū)域212。因此，被捕集在外管與內管之間的間隙內的排氣經由狹縫252被釋放到內管204內。具體地，來自外管202的第二體積224的排氣例如經由狹縫252朝向板214流入內管的第二體積220。pm傳感器組件內的排氣的路徑將會在圖4中更詳細地進行描述。

在本文中，被設置在內管204內的板214包括傳感器元件237，所述傳感器元件237被配置為積聚經由狹縫252進入內管204的排氣中的碳煙微粒。因此，傳感器元件237包括形成在基板310上的電極312?；?10與板214共面接觸，并且進一步垂直于排氣通道中的排氣流的方向(箭頭274)和排氣通道的長軸線中的每一個。傳感器元件237的基板310通?？梢杂筛唠娊^緣材料制造?？赡艿碾娊^緣材料可以包括諸如氧化鋁、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、二氧化硅的氧化物、以及包含前述氧化物中的至少一種的組合、或能夠阻止電性連通并且為電極312提供物理保護的的任何類似材料。用于電極312的布局的各種設計是可能的。在圖2中示出了電極312的示例布局。

返回到圖2，示出了傳感器元件237的一對指狀(interdigitated)電極。在本文中，一對平坦指狀電極250和248可以包含形成通過視圖200中的黑色和灰色線指示的“梳子”結構的個體電極。這些電極通?？梢杂芍T如鉑、金、鋨、銠、銥、釕、鋁、鈦、鋯等的金屬、以及氧化物、水泥、合金、和包含前述金屬中的至少一種的組合制造。指狀對中的每個電極可以由與該對中的其他電極相同或不同的材料組成。例如，電極248可以由與電極250相同的材料組成。在另一示例中，電極248和電極250可以由不同的材料組成。兩個電極的梳子“尖齒”之間的間距通常可以在從10微米到100微米的范圍內，其中每個個體“尖齒”的線寬為大約相同值，但后者不是必要的。電極248和250可以經由電連接件被連接至電路264。傳感器元件237的電極248利用連接導線268被連接至電路264的電壓源266的正端子。因此，電極248可以被稱為正電極。類似地，傳感器元件237的電極250經由連接導線270被連接至測量裝置272，并且被進一步連接至電路264的電壓源266的負端子。因此，電極250可以被稱為負電極?；ハ噙B接的導線268和270、電壓源266以及測量裝置272是電路264的一部分，并且被容納在排氣通道278外部(作為一個示例，<1米遠)。另外，電路264的電壓源266和測量裝置272可以由控制器(諸如圖1的控制器12)來進行控制，使得被收集在pm傳感器處的微粒物質可以被用于例如診斷dpf中的泄露。因此，測量裝置272可以是能夠讀取跨過電極的電阻(或電流)變化的任何裝置，諸如電壓表(或電流表)。隨著pm或碳煙顆粒被沉積在電極248與250之間，在電極248與250之間測得的電流可以開始增加，電流通過測量裝置272來進行測量。控制器12可以能夠確定電流，并且推測pm傳感器組件201的傳感器元件237的平坦電極248和250上的對應的pm或碳煙負荷。通過監(jiān)測傳感器元件237上的負荷，dpf下游的排氣碳煙負荷可以被確定，并且由此被用來診斷并監(jiān)測dpf的健康狀況和功能。

傳感器元件237額外地包括被集成在傳感器基板內的加熱元件(未示出)。在替代實施例中，傳感器元件237可以不包括加熱元件。加熱元件可以包含但不限于溫度傳感器和加熱器。用于形成加熱元件的加熱器和溫度傳感器的可能材料可以包括鉑、金、鈀等；以及合金、氧化物、和包含前述材料中的至少一種的組合，有鉑/氧化鋁、鉑/鈀、鉑和鈀。加熱元件可以被用于使傳感器元件237再生。具體地，在當傳感器元件237的微粒物質負荷或碳煙負荷高于閾值時的狀況下，加熱元件可以被運轉為從傳感器的表面燒掉積聚的碳煙微粒。在pm傳感器再生期間，控制器12可以向再生電路發(fā)送將一定的電壓應用于加熱元件的控制信號。例如，再生電路可以是電路264的一部分，并且可以包括額外的電壓源、開關、和將電壓源連接至加熱元件的連接導線。作為一示例，控制器可以發(fā)送閉合再生電路中的開關達閾值時間以將電壓應用于加熱元件的控制信號，以便升高加熱元件的溫度。隨后，當傳感器電極足夠清潔時，控制器可以發(fā)送斷開再生電路中的開關以停止對加熱元件進行加熱的控制信號。通過間歇地使傳感器元件237再生，它可以被返回到更適于收集排氣碳煙的狀況(例如，無負載或僅部分負載的狀況)。此外，關于排氣碳煙水平的準確信息可以根據傳感器再生來推測，并且該信息可以被控制器用于診斷微粒過濾器中的泄露。

本身，排氣中的污染物(諸如大微粒和水滴)可以沖擊傳感器電極，從而導致傳感器輸出的突然改變。這可以導致傳感器靈敏性的波動，并且因此通過傳感器監(jiān)測的微粒過濾器泄露會不再可靠。發(fā)明人已經認識到，通過利用較大微粒對流動方向的反向的較高抵抗而在被形成在內管和外管中的臺階280處過濾出較大微粒和水滴可以是可能的。

因此，傳感器元件237可以被形成在板214上，比臺階280更靠近排氣通道278的頂部。此外，板可以包括被設置在傳感器元件237下方的狹縫254。在本文中，狹縫254傳感器元件237與臺階280之間，并且比臺階280更靠近傳感器元件237。轉向圖3b，示出了pm傳感器組件201在沿著圖2的線b-b’的平面中的剖視圖325。在本文中，示出了外管202、內管204和包括狹縫254的板214的橫截面。一般來說，板214將第一區(qū)域208的第一體積218與被包圍在內管204的第二區(qū)域212內的第二體積220分開，使得兩個體積之間在板處可以不存在流體連通。然而，第二體積220在狹縫254處被流體地耦接至內管204的第一體積218。因此，已經進入第二體積220(經由如在圖3a中描述的狹縫252)的排氣例如可以能夠僅經由狹縫254流入第一體積218。

形成在板214上的狹縫254沿著正交于中心軸線y-y’的z-z’被設置。另外，狹縫254正交于排氣通道中的排氣流的方向(箭頭274)。在本文中，排氣從第二體積220流入內管204的第一體積218的方向與排氣通道中的排氣流的方向(箭頭274)相反。以此方式，一旦碳煙微粒被沉積在被形成在板214上的傳感器電極上，排氣就可以經由狹縫254被釋放到被包圍在內管204內的第一體積218內。因此，排氣可以如在下面解釋的那樣經由內管204的底部表面從第一體積218被釋放到排氣通道內。

返回到圖2，內管204包括從內管204的頂部表面244延伸內管的第一底部表面236的第一區(qū)域208。在本文中，內管204的第一區(qū)域208例如包圍第一體積218。第一底部表面236可以不被密封，因此允許內管204的第一區(qū)域208內部的排氣經由第一底部表面236被釋放到排氣通道內。因此，排氣可以沿正交于排氣通道278中的排氣流的方向(箭頭274)的方向離開。然而，排氣不可以經由表面236進入pm傳感器組件201。排氣僅經由臺階280進入pm傳感器組件201，如在下面描述的。

外管202包括延伸多達從外管202的頂部表面242到第一底部表面234的長度l1的第一區(qū)域206。外管202的第二區(qū)域210具有從頂部表面242延伸到第二底部表面240的長度l2。此外，第一底部表面234不與外管202的第二底部表面240共面。外管202的第一區(qū)域206和第二區(qū)域210的長度的差形成等于l1-l2的高度h1的臺階280。因此，外管202的第一底部表面234與外管202的第二底部表面240分開等于臺階280的高度h1的距離。

在本文中，外管202的第一底部表面234和第二底部表面240是環(huán)形區(qū)域。環(huán)形區(qū)域包括實質上等于外管202與內管204之間的間隙215的寬度。另外，外管202的第一底部表面234和第二底部表面240被密封。因此，排氣既不可以經由外管202的第一底部表面和第二底部表面中的每一個進入pm傳感器組件201，也不可以經由外管202的第一底部表面和第二底部表面中的每一個離開pm傳感器組件201。

類似于外管202，內管204包括兩個不同長度的區(qū)域。內管204包括延伸多達從內管204的頂部表面244到第一底部表面236的長度l1的第一區(qū)域208。內管204的第二區(qū)域212具有從頂部表面244延伸到第二底部表面238的長度l2。此外，第一底部表面236不與內管204的第二底部表面238共面。內管204的第一區(qū)域208和第二區(qū)域212的長度的差形成等于l1-l2的高度h1的臺階280。因此，內管204的第一底部表面236與內管204的第二底部表面238分開等于臺階280的高度h1的距離。

總的來說，第一底部表面236不與內管204的第二底部表面238共面。然而，內管204的第一底部表面236與外管202的第一底部表面234共面。同樣地，內管204的第二底部表面238與外管202的第二底部表面240共面。因此，外管和內管的該組共面的第一底部表面234和236不與外管和內管的該組共面的第二底部表面238和240共面。

另外，內管204的第一底部表面236和第二底部表面238均可以是半徑r2的半圓形區(qū)域。第二底部表面238可以被密封，使得排氣既不經由內管204的第二底部表面238進入pm傳感器組件201，也不經由內管204的第二底部表面238離開pm傳感器組件201。如之前描述的，內管204的第一底部表面236可以不被密封。因此，pm傳感器組件201內部的排氣可以經由內管204的第一底部表面236離開該組件。因此，排氣可以經由內管204的第一底部表面236沿正交于排氣通道278中的排氣流的方向(箭頭274)的方向從pm傳感器組件201被釋放。

轉向圖3c，示出了pm傳感器組件201在沿著圖2的線c-c’的平面中的剖視圖350。在本文中，示出了內管204和外管202中的每一個的第一底部表面以及臺階280的橫截面。簡言之，內管204的第一底部表面236具有半徑r2的半圓形橫截面，并且與外管202的第一底部表面234共面。外管202的第一底部表面234是具有等于外管和內管的半徑的差的寬度的環(huán)形(或圓環(huán))。因此，外管202的第一底部表面234和內管204的第一底部表面236均可以被耦接至臺階280的底端。臺階280的頂端可以被耦接至內管和外管的第二底部表面。在本文中，臺階280的長度l3實質上等于外管202的半徑r1。如之前描述的，pm傳感器組件內部的排氣經由內管204的第一底部表面236離開。在視圖350中，排氣可以沿著y軸從該組件中流出(并且例如進入紙張平面)，所述y軸正交于排氣通道中的排氣的流動方向(箭頭274)(例如，排氣沿著x軸流動)。

然而，排氣可以僅經由臺階280進入pm傳感器組件201。發(fā)明人已經認識到，由于外管和內管中的每一個的不對稱而被形成的臺階280可以被有利地用來例如阻止污染物進入pm傳感器組件201。另外，臺階280可以是額外地包括的進口以如在下面描述的那樣將排氣引導到pm傳感器組件201內。

返回到圖2，臺階280可以沿著垂直于排氣通道中的排氣流的方向(箭頭274)的表面被形成。此外，臺階280可以正交于排氣通道278。在本文中，臺階280包括密封的表面232以及被設置在密封的表面232的任一側上的兩個進口228和230。

進口228和230可以被形成在臺階280的相對側上，使得排氣可以經由進口沿與排氣通道278中的排氣流的方向(箭頭274)相反的方向被引導到pm傳感器組件201內。此外，進口228和230例如可以將排氣流引導到內管與外管之間的間隙215內。在一個示例中實施例，進口228和230可以是實質上等于臺階280的高度h1(例如，l1-l2)的高度的矩形開口。在本文中，進口228和230的寬度可以等于pm傳感器組件201的外管與內管之間的間隙215(例如，r2-r1)。臺階280的密封的表面232可以在任一側上被夾在進口228和230中間。因此，密封的表面232的寬度等于內管204的半徑r2。另外，密封的表面的高度等于臺階280的高度h1，并且額外地等于進口228和230的高度。

密封的表面232阻止排氣流進入pm傳感器組件201。然而，進口228和230允許排氣通道278中的排氣進入pm傳感器組件201。

因此，一種示例微粒物質傳感器組件包括，外臺階形管，其具有第一半圓形區(qū)域和第二半圓形區(qū)域，所述第一區(qū)域長于所述第二區(qū)域；內臺階形管，其與所述外臺階形管同軸，具有第三半圓形區(qū)域和第四半圓形區(qū)域，所述第三區(qū)域長于所述第四區(qū)域；以及板，其被設置在所述內臺階形管內部，具有傳感器元件。額外地或替代地，所述內臺階形管可以被同軸地設置在所述外臺階形管內，并且與所述外臺階形管分開一間隙，并且其中所述內臺階形管的頂部表面與所述外臺階形管的頂部表面共面。額外地或替代地，所述第一區(qū)域可以包括第一密封的底部表面，并且所述第二區(qū)域包括第二密封的底部表面，所述第一底部表面不與所述第二底部表面共面。額外地或替代地，所述第三區(qū)域可以包括第三未密封的底部表面，并且所述第四區(qū)域包括第四密封的底部表面，所述第三底部表面不與所述第四底部表面共面。額外地或替代地，所述第一底部表面可以與所述第三底部表面共面，并且所述第二底部表面可以與所述第四底部表面共面。額外地或替代地，所述第三區(qū)域可以被同軸地設置在所述第一區(qū)域內，所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域中的每一個在排氣管中可以延伸達第一距離。額外地或替代地，所述第四區(qū)域可以被同軸地設置在所述第二區(qū)域內，所述第二區(qū)域和所述第四區(qū)域中的每一個在所述排氣管中延伸達第二距離。額外地或替代地，所述第一距離與所述第二距離之間的差可以形成臺階，所述臺階的高度實質上等于所述差。額外地或替代地，所述臺階的長度可以實質上等于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的直徑。額外地或替代地，所述臺階包括可以進口，所述進口允許在所述排氣管中流動的排氣使流動方向反向并且經由所述進口進入并進入到所述內臺階形管與所述外臺階形管之間的所述環(huán)形空間。額外地或替代地，所述第三區(qū)域可以包括第一狹縫，所述第一狹縫用于使所述排氣從所述環(huán)形空間流入由所述板與所述第四區(qū)域形成的第一空間，并且流向被同軸地設置在所述內管內的所述傳感器元件。額外地或替代地，所述板包括第二狹縫，所述第二狹縫用于將所述排氣從所述第一空間引導到由所述板與所述第三區(qū)域形成的第二空間內，并且進一步朝向所述第三底部表面中的出口引導。

因此，通過如在圖4中示出的那樣使流動方向反向，排氣可以進入進口228和230。轉向圖4，示意圖400示出了通過pm傳感器組件201的排氣流。具體地，視圖400描繪來了經由被形成在臺階280上的進口228和230流入pm傳感器組件201的排氣。因此，臺階280由于如之前解釋的那樣耦接不對稱內管和外管而被形成。

例如，排氣沿著排氣通道278內部的x軸如通過箭頭274指示的那樣從上游微粒過濾器流向pm傳感器組件201。排氣可以包括污染物402，諸如較大微粒和水滴。被形成在臺階280上的進口228和230允許排氣沿由箭頭222和226指示的與排氣通道278中的排氣流的方向(274)相反的方向進入該組件。進口228和230在pm傳感器組件201的更靠近排氣尾管的端部并且進一步遠離pm傳感器組件201上游的微粒過濾器的一側上。當排氣在排氣通道278中、在進口228和230周圍的區(qū)域中流動時，靜壓力梯度被產生。在本文中，在進口228和230處和附近存在比在遠離進口228和230的區(qū)域處更高的靜壓力。因此，排氣經由進口228和230被引導到pm傳感器組件201內。經由進口228和230進入的該部分排氣在進入傳感器之前經歷流動方向的反向。污染物402可以是大尺寸的，并且因此可以不受在進口228和230處和附近產生的靜壓力梯度影響。污染物402可以繼續(xù)流經排氣通道中的pm傳感器組件201，并且從排氣管中被排出。由此，可以保護被設置在內管204內的pm傳感器組件201的傳感器元件237不受水滴和較大微粒的沖擊。以此方式，通過在進口處產生靜壓力梯度并且經由進口沿反向方向將排氣引導到pm傳感器組件內，過濾出較大微粒和水滴由此減少進入pm傳感器組件201的污染物的量可以是可能的。另外，pm傳感器組件的臺階上的進口可以被定尺寸、被成形并且被設置為產生排氣到傳感器表面上的均勻流動。因此，可以保護傳感器電極不受水滴和較大微粒的沖擊，并且可以使pm傳感器更可靠?？偟膩碚f，pm傳感器估計dpf的過濾能力(并且由此檢測dpf泄露)的功能可以被增加，并且排氣排放符合性可以被提高，因為排氣中的微?？梢员桓鼫蚀_地且更可靠地檢測。

經由臺階280的進口228進入pm傳感器組件201的該部分排氣流入外管202與內管204之間的間隙215。具體地，如之前描述的那樣，由于壓力梯度而經由進口228進入的該部分排氣(箭頭222)沿與排氣通道278中的排氣流的方向(箭頭274)相反的方向進入pm傳感器組件201。類似地，如通過箭頭226指示的那樣經由臺階280的進口230進入該組件的該部分排氣沿與排氣流的方向274相反的方向進入。

作為一示例，該部分排氣流入第一體積216，并且在間隙215中盤旋，并且流入外管202的第二體積224。在本文中，第一體積216被包圍在外管202的第一半圓形區(qū)域206與內管204的第一半圓形區(qū)域208之間。同樣地，第二體積224被包圍在外管202的第二區(qū)域210與內管204的第二區(qū)域212之間。應注意，第一體積216被流體地耦接至第二體積224。另外，第一底部表面234、第二底部表面240和頂部表面242中的每一個是密封的表面。因此，如通過404和412指示的，該部分排氣可以在內管與外管之前的間隙中渦旋，并且可以被捕集在間隙內。因此，間隙內部的排氣的盤旋或渦旋動作可以降低排氣的流速。

然而，內管204的第二區(qū)域212包括狹縫252。在一個示例中，狹縫252可以被配置為具有平行于中心軸線y-y’的長軸線的矩形缺口。因此，狹縫252的高度可以大于狹縫252的長度。在不偏離本公開的范圍的情況下，狹縫252的各種其他幾何形狀可以是可能的。其他示例幾何形狀包括孔口、孔等。

因此，狹縫252允許外管202的第二體積224中的該部分排氣進入第二體積220。在本文中，第二體積220包括被包圍在內管204的第二區(qū)域212與被設置在內管204內的板214之間的體積。排氣流的方向通過箭頭箭頭406和414來指示。進入第二體積220的該部分排氣沿與排氣通道278中的排氣流的方向(箭頭274)相反的方向流動。另外，該部分排氣沿平行于經由臺階的進口228和230進入pm傳感器組件201的排氣的流動的方向流過狹縫252。因此，流入第二體積220的排氣朝向板214被引導，如通過箭頭406和414指示的。具體地，排氣朝向被形成在板214上的傳感器元件237被引導。如在圖2中示出的，傳感器元件237包括被配置為跨過電極積聚排氣中的碳煙微粒的一對平坦指狀電極250和248。因此，第二體積220內的排氣中的碳煙微?？邕^傳感器元件237的電極248和250被積聚。

在一個示例中，狹縫252的長度可以實質上等于被形成在板214上的傳感器元件237的長度。因此，通過電極的表面上的直接流動沖擊，傳感器元件237可以經歷更均勻的碳煙沉積。

板214包括被設置在傳感器元件237下方的狹縫254。作為一示例，狹縫254可以被配置為具有正交于中心軸線y-y’的長軸線的矩形缺口。在本文中，狹縫254的長軸線正交于狹縫252的長軸線。作為一示例，狹縫254的長度可以大于狹縫254的高度。在不偏離本公開的范圍的情況下，狹縫254的各種其他幾何形狀可以是可能的。其他示例幾何形狀包括孔口、孔等。

狹縫254可以被配置為將排氣從內管的第二體積220引導到第一體積218內(如通過箭頭408和416指示的)。對于絕大部分來說，第一體積218通過板214與第二體積220分開。然而，被形成在板214上的狹縫254允許第一體積218被流體地耦接至第二體積220。因此，排氣經由狹縫254沿與排氣通道278中的排氣流的方向(箭頭274)相反的方向(如通過箭頭408和416指示的)從第二體積220流入第一體積218。

第一體積218內部的排氣然后經由內管204的第一底部表面236被釋放到排氣通道內。如之前描述的，內管204的第一底部表面236不被密封。因此，排氣經由第一底部表面236沿如通過箭頭418和410指示的方向被釋放到排氣通道278內。在本文中，排氣經由內管204的底部表面沿正交于排氣通道278內部的排氣流的方向(箭頭274)的方向離開pm傳感器組件201。此外，排氣進入pm傳感器組件201，并且沿正交方向離開pm傳感器組件。

以此方式，pm傳感器組件可以被配置有利用不對稱內管和外管形成的臺階結構。此外，由內管和外管的不對稱導致的臺階可以被配置為沿與排氣通道中的排氣流的方向相反的方向引導排氣通道中的排氣。因此，排氣中的較大微粒會不能使流動方向反向并經由臺階進入pm傳感器組件。因此，臺階用來阻止排氣中的較大微粒沖擊形成在被設置在該組件內的板上的傳感器元件，由此減少由于大微粒沉積在傳感器元件上而導致的傳感器靈敏性波動。

如之前描述的，臺階形組件可以由于耦接不相等長度的半圓形區(qū)域而被形成。作為另一示例，臺階形組件可以通過在中空圓柱形管中形成缺口而被產生。為了進一步說明，外臺階形管可以由在管的端部處具有區(qū)段缺口的半徑r和長度l(例如，r可以是外管202的半徑r1，并且長度l可以是圖2的外管202的長度l1)的外圓柱形中空管制造。在本文中，為缺口的區(qū)段可以是在相距外管的頂部的長度l(例如，l可以是圖2的外管202的第二區(qū)域210的長度l2)處從外管切掉的長度l4和半徑r1的節(jié)段。因此，l4等于l1-l2。同樣地，內臺階形管可以由在管的端部處具有區(qū)段缺口的半徑r(其中r<r)的圓柱形中空管制造(例如，r可以是圖2的內管204的半徑r2)。在本文中，為缺口的區(qū)段可以是在內管的頂部的長度l處從內管切掉的長度l4和半徑r的節(jié)段。因此，l4等于l-l(并且例如進一步等于l1-l2)。pm傳感器組件的保護管可以通過將較小內管居中地布置在較大外管內并且利用螺釘被保持到外管而被形成。因此，內管的頂部表面可以與外管的頂部表面齊平。另外，內管的缺口區(qū)段可以被設置在外管的缺口區(qū)段內。在本文中，內管和外管中的每一個的缺口區(qū)段導致臺階。如之前描述的，臺階可以被配置為阻止較大微粒，并且進一步將排氣引導到pm傳感器組件內，以確保被設置在該組件內部的傳感器元件上的更均勻的碳煙積聚。

因此，一種示例系統(tǒng)包括在微粒過濾器的下游位于排氣通道中的微粒物質(pm)傳感器，所述pm傳感器具有包括臺階的不對稱保護管，其中所述不對稱保護管包括被耦接至第二節(jié)段的第一節(jié)段，所述第一節(jié)段長于所述第二節(jié)段，并且進一步的，其中所述第一節(jié)段與所述第二節(jié)段之間的長度的差產生所述臺階。作為一示例，所述內管和外管的第一區(qū)域可以一起形成第一節(jié)段。類似地，所述內管和外管的第二區(qū)域可以形成第二節(jié)段。額外地或替代地，所述第一節(jié)段可以包括第一體積和第二體積，并且其中所述第二節(jié)段包括第三體積和第四體積，所述第一體積被流體地耦接至所述第三體積。額外地或替代地，所述系統(tǒng)可以包括在所述臺階上將所述排氣通道中的排氣引導到所述第一體積內并且隨后引導到所述第三體積內的第一進口；將所述排氣從所述第三體積引導到所述第四體積內的第二進口，所述第四體積包括被設置在板上的傳感器元件，所述板將所述第三體積和所述第二體積分開；在所述板上使所述排氣從所述第四體積流入所述第二體積的第三進口；以及在所述第一節(jié)段上將所述排氣從所述第二體積引導到所述排氣通道內的出口。額外地或替代地，所述系統(tǒng)進一步包含控制器，所述控制器具有被存儲正在非臨時性存儲器上的計算機可讀指令用于：將所述排氣中的微粒積聚在所述傳感器元件上；基于在所述傳感器元件之間產生的電流確定所述pm傳感器上的負荷；以及響應于所述負荷高于閾值，使所述pm傳感器再生(如在圖5-6中描述的)。

圖2-圖4示出了具有各種部件的相對定位的示例構造。至少在一個示例中，如果被示為彼此直接接觸或直接耦接，那么此類元件可以分別被稱為直接接觸或直接耦接。類似地，至少在一個示例中，被示為彼此鄰近或相鄰的元件可以分別是彼此鄰近或相鄰的。作為一示例，彼此共面接觸放置的部件可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個示例中，被設置為彼此分開、在其之間僅有空間而沒有其他部件的元件可以被稱為如此。盡管圖2-圖4按比例繪制，但是可以使用其他相對尺寸。

現(xiàn)在轉向圖5，示出了用于跨過被設置在pm傳感器(例如，在圖1處示出的pm傳感器106、和/或圖2的pm傳感器組件201)內的傳感器電極積聚排氣流中的微粒的方法500。具體地，排氣流中的微?？梢钥邕^被形成在板上并且被設置在pm傳感器的不對稱保護管內的傳感器電極被積聚。在本文中，不對稱保護管可以包括被設置在外不對稱管內的內不對稱管。因此，內管和外管可以包括當被耦接在一起時導致臺階形管組件的的不相等節(jié)段。

用于執(zhí)行方法500以及本文中包括的其余的方法600和700的指令可以由控制器基于存儲在控制器的存儲器上的指令并且結合從發(fā)動機系統(tǒng)的傳感器(諸如在上面參照圖1描述的傳感器)接收的信號來執(zhí)行?？刂破骺梢愿鶕谙旅婷枋龅姆椒ú捎冒l(fā)動機系統(tǒng)的發(fā)動機致動器來調整發(fā)動機運轉。

在502處，方法500包括確定和/或估計發(fā)動機工況。被確定的發(fā)動機工況可以包括例如發(fā)動機轉速、排氣流速、發(fā)動機溫度、排氣空燃比、排氣溫度、自dpf的上一次再生以后逝去的持續(xù)時間(或距離)、pm傳感器上的pm負荷、升壓水平、環(huán)境狀況(諸如大氣壓力和環(huán)境溫度)等。

方法500進入到504，其中從微粒過濾器(諸如圖1的dpf102)的下游流動的一部分排氣經由被形成在pm傳感器的臺階上的進口被引導到pm傳感器內。在本文中，該部分排氣被引導到pm傳感器的第一區(qū)域內。因此，pm傳感器包括內不對稱管，所述內不對稱管被設置在外不對稱管內并且進一步與外管分開一間隙。第一區(qū)域被包含在外管內，并不被包含在內管內。作為一示例，外管可以包括被流體地耦接至第二區(qū)域的第一區(qū)域。第一區(qū)域可以是長度l1的半圓形區(qū)域或節(jié)段。同樣地，第二區(qū)域可以是長度l2的半圓形區(qū)域或節(jié)段。在本文中，例如，l1大于l2，從而導致外管的不對稱臺階形形式。類似地，內管可以包括被耦接至第四半圓形區(qū)域或節(jié)段的第三半圓形區(qū)域或節(jié)段。在本文中，第三區(qū)域可以長于第四區(qū)域，由此形成內臺階形管。如之前描述的，內管和外管可以被耦接一起以在pm傳感器中形成臺階。此外，臺階包括被配置為沿與排氣通道內部的排氣流的方向相反的方向引導排氣的進口。具體地，一部分排氣使流動方向反向，以便由于在臺階的進口處和附近形成的壓力梯度而經由臺階的進口進入pm傳感器。較高的靜壓力在臺階中的進口中和周圍產生。因此，較大部分的排氣經由臺階的進口流入pm傳感器。此外，排氣中的較大微粒和水滴保持不受較高的靜壓力影響。因此，較大微粒和水滴不經由進口進入pm傳感器，由此減少例如由于沉積在靈敏電極表面上的這些微粒的傳感器導致的誤差。應認識到，臺階的進口將該部分排氣引導到第一區(qū)域內，而不引導到例如第二、第三和第四區(qū)域中的任一個中。

因此，在504處，該部分排氣經由臺階的進口進入pm傳感器的第一區(qū)域。接下來，方法500進入到506。在506處，方法500包括使該部分排氣從外管的第一區(qū)域盤旋到第二區(qū)域內。例如，第一區(qū)域被流體地耦接至第二區(qū)域。因此，第一區(qū)域內部的排氣在外管與內管之間形成的間隙內部渦旋，并且朝向外管的第二區(qū)域被引導。

方法500進入到508。在508處，方法500包括使該部分排氣流入內管的第三區(qū)域。在本文中，第三區(qū)域包括被形成在表面上的第一狹縫，使得從第二區(qū)域流入第三區(qū)域的該部分排氣沿與排氣通道中的排氣的流動相反的方向流動。例如，第一狹縫包括正交于排氣通道內部的排氣流的方向的第一較長軸線。

此外，使排氣經由第一狹縫流入第三區(qū)域包括，使排氣流向形成在被設置在內管內部的板上的傳感器電極。因此，板包括傳感器電極。如之前描述的，例如，傳感器電極包括被形成在基板上的指狀正電極和負電極，所述基板被耦接至所述板并且被設置為面向第一狹縫。方法500然后進入到510。

在510處，在第三區(qū)域內部流動的該部分排氣中的微粒被保持/被積聚在傳感器電極之間。正電極被連接電壓源的正端子，并且負電極被連接至測量裝置且然后被連接至電壓源的負端子。當控制器將電壓施加于傳感器電極時，第三區(qū)域內部的微?？梢越洑v強電場，從而使得它們能夠被積聚在電極之間。此外，傳感器電極上的負荷基于在傳感器電極中產生的電流來估計。當微粒積聚在傳感器電極的表面上時，電極的電阻開始減小，并且通過測量裝置測得的電流開始增加。控制器可以能夠基于跨過電極測得的電流推斷傳感器電極上的負荷。方法500然后進入到512。

在512處，方法500包括使該部分排氣經由形成在板上的第二狹縫從第三區(qū)域流入第四區(qū)域。在本文中，例如，板將第三區(qū)域和第四區(qū)域分開。此外，板包括被設置在傳感器電極下方的第二狹縫，該部分排氣通過所述第二狹縫進入第四區(qū)域。因此，第二狹縫包括正交于排氣通道中的排氣流的方向的第二較長軸線。在一個示例中，例如，被形成在板上的第二狹縫的第二軸線正交于第三區(qū)域上的第一狹縫的第一軸線。方法500然后進入到514。

在514處，方法500包括經由第四區(qū)域的底部表面將該部分排氣從第四區(qū)域引導到排氣通道內。因此，排氣離開pm傳感器的方向例如正交于排氣通道中的排氣流的方向。如之前描述的，第一、第二和第三區(qū)域中的每一個的底部表面被密封。第四區(qū)域的底部表面不被密封，并且由此允許排氣經由第四區(qū)域的底部表面被釋放到排氣通道內。方法500然后進入到516。

在516處，方法500包括確定傳感器電極再生條件是否滿足。具體地，當pm傳感器上的碳煙負荷大于閾值時，或當pm傳感器的電阻(針對溫度進行調整)降至閾值電阻時，或當pm傳感器的電流大于閾值電流時，pm傳感器再生條件可以被認為滿足。在一些示例中，如果自緊鄰地之前的傳感器再生以后已經逝去閾值時間，再生條件可以被認為滿足。pm傳感器會需要再生以實現(xiàn)進一步的pm檢測。

如果再生條件滿足(例如，在516處“是”)，那么方法500進入到520，其中pm傳感器可以通過執(zhí)行在圖6中描述的方法而被再生。簡言之，pm傳感器的再生可以通過加熱傳感器而被開始。例如，pm傳感器可以通過致動被熱耦接至傳感器電極的基板的加熱元件來加熱。在本文中，控制器可以閉合再生電路中的開關，由此將電壓應用于加熱元件，從而引起加熱元件加熱。另外，當使傳感器再生時，控制器可以不將電壓應用于傳感器電極。因此，傳感器電極可以在傳感器再生期間不積聚碳煙。因此，加熱元件可以被致動，直至傳感器的碳煙負荷通過電極之間的碳顆粒的氧化而已經被充分降低。然而，如果pm傳感器再生條件不滿足(例如，在516處“否”)，那么該方法進入到518，其中微?？梢岳^續(xù)被收集在傳感器電極上。

因此，一種示例方法包括，經由臺階中的進口沿與排氣通道中的排氣流相反的方向將所述排氣通道中的一部分排氣引導到微粒物質傳感器內；將所述部分排氣引導到第一區(qū)域內；以及使所述部分排氣從所述第一區(qū)域盤旋到第二區(qū)域內，所述第二區(qū)域被流體地耦接至所述第一區(qū)域。所述方法可以進一步包括使所述部分排氣經由所述第三區(qū)域上的第一狹縫朝向板上的傳感器電極沿與所述排氣通道中的所述排氣流相反的方向從所述第二區(qū)域流入第三區(qū)域；使所述部分排氣經由被設置在所述板上的第二狹縫流入第四區(qū)域，所述板將所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域分開；以及經由所述第四區(qū)域的底部表面朝向所述排氣通道沿正交于所述排氣通道中的所述排氣流的方向引導所述部分排氣。額外地或替代地，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域可以一起形成外不對稱管，并且其中所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域可以一起形成內不對稱管，所述內不對稱管被同軸地設置在所述外不對稱管內。額外地或替代地，所述進口可以將所述部分排氣引導到所述第一區(qū)域內且不引導到所述第二區(qū)域、所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域中的任一個。額外地或替代地，所述第一狹縫的第一較長軸線可以正交于所述第二狹縫的第二較長軸線，所述第一較長軸線和所述第二較長軸線中的每一個正交于所述排氣通道中的所述排氣流的所述方向。

現(xiàn)在轉向圖6，示出了用于使pm傳感器(例如，在圖1處示出的pm傳感器106、和/或圖2的pm傳感器組件201)再生的方法600。具體地，當pm傳感器上的碳煙負荷大于閾值時，或當針對溫度調整的pm傳感器的電阻降至閾值電阻時，pm傳感器再生條件可以被認為滿足，并且pm傳感器會需要再生以實現(xiàn)進一步的pm檢測。在602處，pm傳感器的再生可以被開始，并且在604處，pm傳感器可以通過加熱傳感器而被再生。pm傳感器可以通過致動加熱元件而被加熱，直至傳感器的碳煙負荷通過電極之間的碳顆粒的氧化而已經被充分降低。pm傳感器再生通常通過利用計時器來進行控制，并且計時器可以在602處針對閾值持續(xù)時間被設定。替代地，傳感器再生可以利用傳感器尖端的溫度測量、或通過控制到加熱器的功率、或這些中的任一個或全部來進行控制。當計時器被用于pm傳感器再生時，那么在606處，方法600包括檢查閾值持續(xù)時間是否已經逝去。如果閾值持續(xù)時間還未逝去(例如，在606處“否”)，那么方法600進入到608，其中再生電路可以被保持開啟以繼續(xù)再生。如果閾值持續(xù)時間已經逝去(例如，在606處“是”)，那么方法600進入到610，其中pm傳感器再生可以被終止，并且在612處，電路可以被關掉。另外，傳感器電極可以例如被冷卻至排氣溫度。方法600進入到614，其中pm傳感器負荷和再生歷史可以被更新并且被存儲在存儲器中。例如，pm傳感器再生的頻率和/或傳感器再生之間的平均持續(xù)時間可以被更新，并且該方法結束。

發(fā)動機排氣通道可以包括被設置在dpf的上游和/或下游用于確定dpf的碳煙負荷的一個或更多個pm傳感器。當pm傳感器被設置在dpf的上游時，基于在碳煙被沉積在傳感器的多個電極上后的電阻變化，傳感器上的碳煙負荷可以被推測。因此被確定的碳煙負荷可以被用來例如更新dpf上的碳煙負荷。如果dpf上的碳煙負荷大于用于dpf再生的閾值，那么控制器可以調整發(fā)動機運轉參數以使dpf再生。具體地，響應于過濾器再生條件滿足，過濾器(或過濾器附近)的溫度可以被充分升高以燒掉存儲的碳煙。這可以包括使被耦接至dpf的加熱器運轉、或升高流入dpf的發(fā)動機排氣的溫度(例如，通過富運轉)。

現(xiàn)在轉向圖7，示出了用于基于pm傳感器的再生時間診斷dpf功能的示例方法700。在702處，可以由控制器通過校準來計算用于pm傳感器的再生時間t(i)_再生，t(i)_再生是從之前再生的結束到pm傳感器的當前再生的開始測得的時間。在704處，比較t(i)_再生與t(i-1)_再生，t(i-1)_再生是之前校準的pm傳感器的再生時間。據此，可以推測碳煙傳感器可以通過再生多次而循環(huán)，以便診斷dpf。如果t(i)_再生小于t(i-l)_再生的值的一半，那么在708處指示dpf正在泄露，并且dpf退化信號被開始。替代或加之上面提到的過程，dpf可以利用諸如排氣溫度、發(fā)動機轉速/負荷等的其他參數來診斷。退化信號可以通過例如診斷代碼上的故障指示燈而被開始。此外，在710處，方法700包括基于指示dpf中的泄露而調整發(fā)動機運轉。在712處，調整發(fā)動機運轉可以包括例如限制發(fā)動機扭矩。在一個示例中，響應于檢測到dpf中的泄露，發(fā)動機功率和扭矩可以被降低。降低發(fā)動機功率和扭矩可以減少排氣中的pm排放量。例如，調整發(fā)動機運轉可以包括在重負荷狀況下減少在柴油發(fā)動機中噴射的燃料而由此降低扭矩。額外地或替代地，響應于檢測到dpf中的泄露，egr使用可以被減少。額外地或替代地，發(fā)動機警告標志將會出現(xiàn)在儀表盤上，以指示車輛能夠在dpf維修檢查之前行駛的最大距離。

小于之前再生時間的一半的當前再生時間可以指示電路到達r_再生閾值的時間顯著更短，并且因此再生的頻率較高。pm傳感器中的較高再生頻率可以指示流出的排氣由比以正常工作的dpf實現(xiàn)的更高量的微粒物質組成。因此，如果碳煙傳感器中的再生時間的變化到達閾值t_再生，其中pm傳感器的當前再生時間小于之前再生時間的一半，例如經由顯示器向操作者和/或經由設定被存儲在被耦接至處理器的非臨時性存儲器中的標志指示dpf退化或泄露，所述標志可以被發(fā)送給被耦接至處理器的診斷工具。如果碳煙傳感器的再生時間的變化未到達閾值t_再生，那么在706處不指示dpf泄露。以此方式，被設置在微粒物質傳感器上游的微粒過濾器中的泄露可以基于微粒物質傳感器電極上的微粒的沉積速率來檢測。

現(xiàn)在轉向圖8，映射圖800示出了pm傳感器上的碳煙負荷與微粒過濾器上的碳煙負荷之間的示例關系。具體地，映射圖800示出了pm傳感器再生與dpf的碳煙負荷之間的關系的圖形描繪，具體地示出了pm傳感器再生可以如何指示dpf退化。豎直標記t0、t1、t2、t3、t4、t5和t6識別pm傳感器和dpf的運轉和系統(tǒng)中的有意義時間。

圖8的第一曲線示出了pm傳感器上的碳煙負荷。如之前描述的，pm跨過形成在被設置在臺階形組件內部的板上的正和負電極被沉積。隨著碳煙被積聚，跨過電極測得的電流開始增加(或電極的電阻開始減小)。控制器可以能夠基于測得的電流/電阻確定碳煙負荷(曲線802)。因此，碳煙負荷在曲線的底部處處于其最低值，并且在量值上沿豎直方向朝向曲線的頂部增加。水平方向表示時間，并且時間從曲線的左側向右側增加。水平標記806表示頂部曲線中的用于pm傳感器的再生的閾值負荷。曲線804表示dpf上的碳煙負荷，并且水平標記808表示第二曲線中的dpf的閾值碳煙負荷。

在t0與t1之間，示出了pm傳感器再生循環(huán)。在時間t0處，pm傳感器在相對清潔的狀況下，如通過低pm負荷測得的(曲線802)。例如，被耦接至pm傳感器的控制器基于跨過傳感器電極測得的電流/電阻確定pm傳感器的碳煙負荷。當控制器確定碳煙負荷為少時，它可以向再生電路發(fā)送結束供應熱的指令，使得檢測電路可以開始檢測pm負荷積聚。隨著傳感器上的pm負荷增加，碳煙被積聚在傳感器電極之間的間隙中。

在t0與t1之間，隨著pm繼續(xù)積聚，碳煙負荷(曲線802)相應地增加，并且進一步的，dpf上的碳煙負荷也增加(曲線804)。在一些示例中，當pm傳感器例如位于dpf的上游時，dpf上的碳煙負荷可以是基于pm傳感器負荷。

在t1處，pm傳感器上的碳煙負荷(曲線802)到達用于pm傳感器的再生的閾值負荷(標記806)。閾值負荷可以是傳感器可以需要再生的負荷。在t1處，pm傳感器再生可以如之前解釋的那樣被開始。簡言之，控制器可以閉合電路中的開關，以將電壓應用于例如沿著中心元件的內表面形成的加熱元件。此外，pm傳感器可以在pm積聚模式下不進行運轉，因此控制器可以不將任何電壓應用于傳感器電極。

因此，在t1與t2之間，pm傳感器可以通過開啟用于再生的電路而被再生。在t2處，例如，pm傳感器可以足夠涼，并且可以開始積聚碳煙并繼續(xù)在t2與t3之間積聚(dpf再生循環(huán))。在t2與t3之間的時間期間，dpf碳煙負荷繼續(xù)增加(曲線804)。然而，在t3處，dpf上的碳煙負荷(曲線804)到達用于dpf再生的閾值碳煙負荷(標記808)。在t3與t4之間，dpf可以被再生以燒掉被沉積在dpf上的碳煙。進一步的，在t4處，pm傳感器再生頻率可以與之前估計的pm傳感器的再生頻率進行比較?；趐m傳感器再生頻率保持類似于之前的循環(huán)，可以確定dpf未正在泄露。以此方式，基于pm傳感器輸出，dpf健康狀況可以針對泄露進行監(jiān)測和診斷。

在t5與t6之間，示出了另一dpf循環(huán)。在本文中，在t5與t6之間，dpf上的碳煙負荷逐漸增加(曲線804)。在該時間期間，pm傳感器上的碳煙負荷(曲線802)可以被監(jiān)測。曲線802示出了pm傳感器如之前描述的那樣經歷多個再生循環(huán)。然而，pm傳感器的再生頻率已經幾乎加倍(曲線802)。pm傳感器中的較高再生頻率可以指示流出的排氣由比以正常工作的dpf實現(xiàn)的更高量的微粒物質組成。因此在t6處，可以指示dpf泄露。

以此方式，排氣pm負荷并且由此dpf碳煙負荷的更準確測量能夠被確定。因此，這增加了過濾器再生運轉的效率。此外，通過實現(xiàn)排氣dpf的更準確診斷，排氣排放符合性可以被增加。因此，這降低了更換功能微粒過濾器的高保修成本，并且排氣部件壽命被延長。

以此方式，傳感器元件可以被進一步提高均勻碳煙沉積的兩個不對稱保護管屏蔽。排氣可以經由形成在保護管上的臺階進入傳感器組件。因此，排氣可以經歷幫助降低流速的流動方向的改變。另外，pm傳感器組件的管上的進口可以被定尺寸、被成形并且被設置為產生排氣到傳感器表面上的均勻流動。采樣氣體在微粒物質傳感器上的更均勻流動沖擊的技術效果可以通過降低排氣的流速來實現(xiàn)。在進入第一外管后，排氣可以在進入進氣孔之前改變方向并且被迫向上朝向傳感器組件的頂部，并且然后可以向下流動并流出傳感器組件的底部處的離開通道。因此，通過中斷排氣的流動路徑并且降低其速度，微粒物質傳感器表面上的流動的均勻性可以被增加。此外，通過利用臺階來強迫氣體流動方向的改變，可以保護微粒物質傳感器免受較大微粒和水滴的污染。因此，由于內管和外管的不對稱而被形成的臺階可以充當用于排氣流中的污染物的過濾器。因此，污染物會不能進入pm傳感器組件。因此，在不向pm傳感器組件添加額外部件的情況下，可以保護被設置在該組件內的傳感器電極不受水滴和較大大微粒的沖擊。

上述的系統(tǒng)和方法提供了一種微粒物質傳感器，所述微粒物質傳感器包含外臺階形管，其具有第一半圓形區(qū)域和第二半圓形區(qū)域，所述第一區(qū)域長于所述第二區(qū)域；與所述外臺階形管同軸的內臺階形管，其具有第三半圓形區(qū)域和第四半圓形區(qū)域，所述第三區(qū)域長于所述第四區(qū)域；以及被設置在所述內臺階形管內部板，其具有傳感器元件。在所述微粒物質傳感器的第一示例中，傳感器可以額外地或替代地包括，其中所述內臺階形管被同軸地設置在所述外臺階形管內，并且與所述外臺階形管分開一間隙，并且其中所述內臺階形管的頂部表面與所述外臺階形管的頂部表面共面。所述微粒物質傳感器的第二示例可選地包括第一示例，并且進一步包括，其中所述第一區(qū)域包括第一密封的底部表面，并且所述第二區(qū)域包括第二密封的底部表面，所述第一底部表面不與所述第二底部表面共面。所述微粒物質傳感器的第三示例可選地包括第一示例和第二示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第三區(qū)域包括第三未密封的底部表面，并且所述第四區(qū)域包括第四密封的底部表面，所述第三底部表面不與所述第四底部表面共面。所述微粒物質傳感器的第四示例可選地包括第一示例至第三示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第一底部表面與所述第三底部表面共面，并且所述第二底部表面與所述第四底部表面共面。所述微粒物質傳感器的第五示例可選地包括第一示例至第四示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第三區(qū)域被同軸地設置在所述第一區(qū)域內，所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域中的每一個在排氣管中延伸達第一距離。所述微粒物質傳感器的第六示例可選地包括第一示例至第五示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第四區(qū)域被同軸地設置在所述第二區(qū)域內，所述第二區(qū)域和所述第四區(qū)域中的每一個在所述排氣管中延伸達第二距離。所述微粒物質傳感器的第七示例可選地包括第一示例至第五示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第一距離與所述第二距離之間的差形成臺階，所述臺階的高度實質上等于所述差。所述微粒物質傳感器的第八示例可選地包括第一示例至第七示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述臺階的長度實質上等于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的直徑。所述微粒物質傳感器的第九示例可選地包括第一示例至第八示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述臺階包括進口，所述進口允許在所述排氣管中流動的排氣使流動方向反向并且經由所述進口進入并進入到所述內臺階形管與所述外臺階形管之間的所述間隙中。所述微粒物質傳感器的第十示例可選地包括第一示例至第九示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第三區(qū)域包括第一狹縫，所述第一狹縫用于使所述排氣從所述間隙流入被包圍在所述板與所述第四區(qū)域之間的第一空間，所述第一空間包括所述傳感器元件。所述微粒物質傳感器的第十一示例可選地包括第一示例至第十示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述板包括第二狹縫，所述第二狹縫用于將所述排氣從所述第一空間引導到被包圍在所述板與所述第三區(qū)域之間的第二空間內，并且進一步朝向所述第三底部表面中的出口引導。

上述的系統(tǒng)和方法還提供了一種微粒物質傳感器系統(tǒng)中的微粒物質感測的方法，所述方法包含經由臺階中的進口沿與排氣通道中的排氣流相反的方向將所述排氣通道中的一部分排氣引導到微粒物質傳感器內；將所述部分排氣引導到第一區(qū)域內；使所述部分排氣從所述第一區(qū)域盤旋到第二區(qū)域內，所述第二區(qū)域被流體地耦接至所述第一區(qū)域；使所述部分排氣經由所述第三區(qū)域上的第一狹縫朝向板上的傳感器電極沿與所述排氣通道中的所述排氣流相反的方向從所述第二區(qū)域流入第三區(qū)域；使所述部分排氣經由被設置在所述板上的第二狹縫流入第四區(qū)域，所述板將所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域分開；以及經由所述第四區(qū)域的底部表面朝向所述排氣通道沿正交于所述排氣通道中的所述排氣流的方向引導所述部分排氣。在所述方法的第一示例中，所述方法可以額外地或替代地包括，其中所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域一起形成外不對稱管，并且其中所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域一起形成內不對稱管，所述內不對稱管被同軸地設置在所述外不對稱管內。所述方法的第二示例可選地包括第一示例，并且進一步包括，其中所述進口將所述部分排氣引導到所述第一區(qū)域內且不引導到所述第二區(qū)域、所述第三區(qū)域和所述第四區(qū)域中的任一個。所述方法的第三示例可選地包括第一示例和第二示例中的一個或更多個，并且進一步包括，其中所述第一狹縫的第一較長軸線正交于所述第二狹縫的第二較長軸線，所述第一較長軸線和所述第二較長軸線中的每一個均正交于所述排氣通道中的所述排氣流的所述方向。

上述的系統(tǒng)和方法提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含在微粒過濾器的下游位于排氣通道中的微粒物質(pm)傳感器，所述pm傳感器具有包括臺階的不對稱保護管，其中所述不對稱保護管包括被耦接至第二節(jié)段的第一節(jié)段，所述第一節(jié)段長于所述第二節(jié)段，并且進一步的，其中所述第一節(jié)段與所述第二節(jié)段之間的長度的差產生所述臺階。在所述微粒物質傳感器的第一示例中，傳感器可以額外地或替代地包括，其中所述第一節(jié)段包括第一體積和第二體積，并且其中所述第二節(jié)段包括第三體積和第四體積，所述第一體積被流體地耦接至所述第三體積。所述微粒物質傳感器的第二示例可選地包括第一示例并且進一步地包含，在所述臺階上將所述排氣通道中的排氣引導到所述第一體積內并且隨后引導到所述第三體積內的第一進口；將所述排氣從所述第三體積引導到所述第四體積內的第二進口，所述第四體積包括被設置在板上的傳感器元件，所述板將所述第三體積和所述第二體積分開；在所述板上使所述排氣從所述第四體積流入所述第二體積的第三進口；以及在所述第一節(jié)段上將所述排氣從所述第二體積引導到所述排氣通道內的出口。所述微粒物質傳感器的第三示例可選地包括第一示例和第二示例中的一個或更多個，并且進一步包含控制器，所述控制器具有被存儲在非臨時性存儲器上計算機可讀指令用于：將所述排氣中的微粒積聚在所述傳感器元件上；基于在所述傳感器元件之間產生的電流確定所述pm傳感器上的負荷；以及響應于所述負荷高于閾值，使所述pm傳感器再生。

在又一表示中，一種示例方法可以包括，使排氣流動方向反向，并且使一部分排氣經由pm傳感器組件上的第一表面上的進口狹縫從微粒過濾器流入所述微粒物質(pm)傳感器組件，所述第一表面是下游表面；使所述部分排氣盤旋到所述pm傳感器組件的環(huán)形區(qū)域內，所述環(huán)形區(qū)域被形成在所述pm傳感器組件的外不對稱管與內不對稱管之間；經由所述內不對稱管的下游表面上的矩形狹縫朝向形成在被居中地設置在所述pm傳感器組件內的板上的傳感器元件引導所述部分排氣；通過所述板上的穿孔使所述部分排氣流至所述內不對稱管的內節(jié)段；以及引導所述部分排氣通過所述內不對稱管的所述內節(jié)段的底部表面。額外地或替代地，所述第一表面可以包括正交于排氣流動方向的臺階。額外地或替代地，所述方法可以包括將pm積聚在所述傳感器元件上，并且進一步包括基于所述傳感器元件上的pm負荷使所述傳感器元件再生。

在又一表示中，一種微粒物質傳感器可以包括外保護管，其包括被形成在所述外管的第一部分上的第一缺口；被同軸地設置在所述外管內內管，其具有在所述內管的第二部分上的第二缺口，所述第二部分鄰近所述第一部分；以及中心板，其具有傳感器元件，所述中心板將所述內管分成兩個節(jié)段。

注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令存儲在非臨時性存儲器中，并且可以由包括與各種傳感器、致動器和其他發(fā)動機硬件相結合的控制器的控制系統(tǒng)執(zhí)行。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作和/或功能可以以所示順序、并行地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣，實現(xiàn)在本文中所描述的示例實施例的特征和優(yōu)點不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說明而提供了所述處理順序。取決于所使用的特定策略，所示出的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以被重復執(zhí)行。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質的非臨時性存儲器的代碼，其中通過配合電子控制器執(zhí)行包括各種發(fā)動機硬件部件的系統(tǒng)中的指令而使所描述的動作得以實現(xiàn)。

應認識到，在本文中所公開的配置和程序本質上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用于v-6、i-4、i-6、v-12、對置4缸和其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統(tǒng)和構造以及其他的特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。

以下權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。此類權利要求應當被理解為包括一個或多個此類元件的結合，既不要求也不排除兩個或多個此類元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過修改現(xiàn)有權利要求或通過在這個或關聯(lián)申請中提出新的權利要求而得要求保護。此類權利要求，無論與原始權利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本公開的主題內。