本發(fā)明大體涉及排氣流中的電阻型微粒物質(zhì)(pm)傳感器的設(shè)計(jì)和使用。

背景技術(shù)：

柴油燃燒可以產(chǎn)生排放，包括微粒物質(zhì)(pm)。微粒物質(zhì)可以包括柴油碳煙和諸如灰燼微粒、金屬腐蝕顆粒、硫酸鹽和硅酸鹽的氣霧。當(dāng)被釋放到大氣中時(shí)，pm能夠呈以個(gè)體顆?；蜴溇奂?，其中大部分在100納米的不可見(jiàn)亞微米范圍內(nèi)。各種技術(shù)已經(jīng)被研發(fā)用于在排氣被釋放到大氣之前識(shí)別并過(guò)濾出排氣pm。

作為一示例，pm或碳煙傳感器可以被用于具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛中。pm傳感器可以位于柴油微粒過(guò)濾器(dpf)的上游和/或下游，并且可以被用來(lái)感測(cè)過(guò)濾器上的pm負(fù)荷并診斷dpf的運(yùn)轉(zhuǎn)。電阻式pm傳感器通常包括基于一對(duì)電極之間的測(cè)得的電導(dǎo)率的變化與被沉積在測(cè)量電極之間的pm量之間的關(guān)系感測(cè)pm或碳煙負(fù)荷的平坦交叉指狀電極。具體地，交叉指狀電極被形成在共同的基板上，并且測(cè)得的跨過(guò)電極的電導(dǎo)率提供碳煙積聚的測(cè)量。因此，平坦電極中的靜電場(chǎng)在電極的表面附近更強(qiáng)，并且相切于電極表面發(fā)生。此外，靜電場(chǎng)在遠(yuǎn)離電極表面的距離處迅速衰減。因此，靠近電極的表面流動(dòng)的碳煙微粒經(jīng)歷足夠的靜電力以被捕集到電極表面上，而其他碳煙微?？梢砸莩觥＿@能夠?qū)е虏畹奶紵煵东@和分布。另外，由于感測(cè)電極的平坦幾何形狀，碳煙可以只沿著一個(gè)表面(例如，包括電極的表面)被積聚。因此，排氣流中的大部分碳煙不會(huì)被檢測(cè)到，從而導(dǎo)致降低的傳感器靈敏性。

heimann等人在wo2006027287中示出了一種示例pm傳感器設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)中，交叉指狀電極被徑向地分布在圓柱形表面周?chē)?，由此增加用于碳煙吸附的表面積，并且進(jìn)一步增加傳感器靈敏性。

然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種方案的潛在問(wèn)題。heinmann等人描述的被形成在圓柱形表面上的交叉指狀電極會(huì)由于位于遠(yuǎn)離傳感器表面的碳煙微粒所經(jīng)歷的差的靜電吸引而繼續(xù)具有降低的碳煙捕獲。具體地，即使在圓柱形表面的情況下，在電極之間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)依然相切于傳感器的表面。因此，當(dāng)碳煙微粒更靠近傳感器表面時(shí)，碳煙微粒會(huì)經(jīng)歷更強(qiáng)的靜電吸引，而其他碳煙微粒會(huì)繼續(xù)逸出而不被傳感器檢測(cè)到。另外，傳感器輸出會(huì)受沖擊傳感器表面的污染物和/或水滴的存在影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人已經(jīng)識(shí)別了至少部分地解決這些問(wèn)題同時(shí)改善pm傳感器的靈敏性的方案。在一個(gè)示例方案中，pm傳感器可靠性可以通過(guò)一種微粒物質(zhì)傳感器來(lái)增加，所述微粒物質(zhì)傳感器包括具有沿著內(nèi)表面的多個(gè)負(fù)電極的外部、無(wú)穿孔的管；中心、穿孔的元件，其具有沿著所述中心元件的外表面的多個(gè)正電極，所述中心元件被設(shè)置在所述外部管內(nèi)；以及內(nèi)部管，其被附加至所述中心元件。所述外部管、所述中心元件和所述內(nèi)部管中的每一個(gè)具有共同的軸線。以此方式，通過(guò)在不同的表面上形成分開(kāi)一間隙的正電極和負(fù)電極，垂直于表面中的每一個(gè)的靜電場(chǎng)可以被產(chǎn)生，并且該靜電場(chǎng)可以在電極表面之間的間隙中更均勻。因此，跨過(guò)傳感器的電極的碳煙分布和積聚可以更均勻。

作為一個(gè)示例，一種排氣pm傳感器可以被配置有傳感器電極，并且可以被設(shè)置在排氣管中微粒過(guò)濾器的下游。pm傳感器可以包括外圓柱形保護(hù)管和內(nèi)引導(dǎo)管。外部管可以保護(hù)傳感器電極，而引導(dǎo)管可以朝向被設(shè)置在外部管內(nèi)的傳感器電極引導(dǎo)排氣。引導(dǎo)管可以包括被耦接至較大中空中心元件的較小內(nèi)圓柱形無(wú)穿孔的管。內(nèi)部管可以進(jìn)一步將排氣流中的較大微粒和水滴捕集在內(nèi)部管的進(jìn)口處，由此阻止它們沖擊傳感器電極。中心元件可以包括多個(gè)穿孔，排氣可以通過(guò)所述多個(gè)穿孔從內(nèi)部管被釋放到被形成在中心元件與外部管之間的間隙內(nèi)。在一個(gè)示例中，中心元件可以是內(nèi)部管的朝向外部管的中心延伸的延伸部，并且可以被中心地設(shè)置在外部管內(nèi)。

傳感器電極可以包括被形成在中心元件和外部管的不同表面上的多個(gè)正電極和多個(gè)負(fù)電極，并且可以彼此分開(kāi)所述間隙。具體地，負(fù)電極可以被形成在外部管的內(nèi)表面上，而正電極可以被形成在中心元件的外表面上。經(jīng)由進(jìn)口進(jìn)入pm傳感器的排氣可以朝向穿孔中心元件被引導(dǎo)。排氣然后可以流過(guò)中心元件的穿孔進(jìn)入將傳感器電極分開(kāi)的間隙。由于多個(gè)正電極與多個(gè)負(fù)電極的分開(kāi)，排氣中的碳煙微粒可以經(jīng)歷間隙中的均勻的電場(chǎng)。因此，顆?？梢员痪鶆虻爻练e在被形成在傳感器電極之間的間隙中。一旦足夠量的碳煙已經(jīng)被積聚在間隙中，傳感器再生就可以被開(kāi)始。

以此方式，通過(guò)將pm傳感器的正電極和負(fù)電極設(shè)置在傳感器組件的不同的構(gòu)件的表面上，并且通過(guò)將正電極和負(fù)電極分開(kāi)所述間隙，垂直于電極表面中的每一個(gè)的靜電場(chǎng)可以跨過(guò)間隙被產(chǎn)生。將電極分開(kāi)并且在電極之間的間隙中產(chǎn)生法向的靜電場(chǎng)的技術(shù)效果是，可以使得在間隙中產(chǎn)生的靜電場(chǎng)更均勻。因此，排氣流中的碳煙可以跨過(guò)電極表面被更均勻地沉積。此外，通過(guò)跨過(guò)間隙產(chǎn)生靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)不在傳感器電極之間的間隙中衰減，并且因此在間隙中的所有碳煙微粒都經(jīng)歷大體上類似的靜電場(chǎng)?？偟膩?lái)說(shuō)，傳感器組件的這些特性可以改善pm傳感器的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，這增加了微粒物質(zhì)過(guò)濾器上的微粒物質(zhì)負(fù)荷估計(jì)的準(zhǔn)確性。此外，由于大微粒在感測(cè)電極上的沖擊的pm傳感器靈敏性波動(dòng)可以被減少。通過(guò)實(shí)現(xiàn)排氣dpf的更準(zhǔn)確診斷，排氣排放合規(guī)性可以被提高。

應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被隨附的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)和被設(shè)置在排氣流中的相關(guān)聯(lián)的微粒物質(zhì)(pm)傳感器的示意圖。

圖2示出了pm傳感器的示意圖。

圖3a-3c示出了pm傳感器的外部管、引導(dǎo)管的穿孔區(qū)域和無(wú)穿孔區(qū)域的剖視圖。

圖4示出了pm傳感器的示意圖，其示出了流入引導(dǎo)管并且從pm傳感器的外部管中流出的排氣。

圖5示出了描繪用于在跨過(guò)被設(shè)置在pm傳感器內(nèi)的傳感器電極的排氣流中積聚微粒的方法的流程圖，所述傳感器電極由間隙分開(kāi)。

圖6是描繪用于再生pm傳感器的傳感器電極的示例方法的流程圖。

圖7示出了描繪用于診斷被設(shè)置在pm傳感器上游的微粒過(guò)濾器中的泄漏的示例方法的流程圖。

圖8示出了pm傳感器上的碳煙負(fù)荷與被設(shè)置在pm傳感器上游的微粒過(guò)濾器上的碳煙負(fù)荷之間的示例關(guān)系。

具體實(shí)施方式

以下描述涉及用于測(cè)量被存儲(chǔ)在諸如圖1的車(chē)輛系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣微粒過(guò)濾器上的微粒物質(zhì)的量的系統(tǒng)和方法。被配置有正電極和負(fù)電極的圓柱形微粒物質(zhì)(pm)傳感器可以位于排氣微粒過(guò)濾器的下游，所述正電極和負(fù)電極被分布在不同的傳感器元件的不同表面上并且被進(jìn)一步分開(kāi)一間隙(圖2)。負(fù)電極可以被形成在pm傳感器的外部、無(wú)穿孔的管的內(nèi)表面上，而正電極可以被形成在pm傳感器的引導(dǎo)管的穿孔區(qū)域的外表面上。因此，電極被形成在分開(kāi)的圓柱形表面上，并且被所述間隙進(jìn)一步分開(kāi)。引導(dǎo)管可以進(jìn)一步包括被耦接至穿孔區(qū)域的較小無(wú)穿孔區(qū)域，穿孔區(qū)域與無(wú)穿孔區(qū)域兩者都被同軸地設(shè)置在外部管內(nèi)。在圖3a-3c中示出了外部管、引導(dǎo)管的穿孔區(qū)域和無(wú)穿孔區(qū)域的剖視圖。引導(dǎo)管和外部管可以包括分別被配置為將排氣引導(dǎo)到pm傳感器內(nèi)和將排氣從pm傳感器中引導(dǎo)出來(lái)的進(jìn)口孔和出口孔，如在圖4中示出的。引導(dǎo)管上的多個(gè)穿孔可以將排氣引導(dǎo)到電極之間的間隙內(nèi)，排氣中的微粒可以被捕集并且被積聚在所述間隙中。控制器可以被配置為執(zhí)行控制程序(諸如圖5的示例程序)，以將微粒積聚在正電極與負(fù)電極之間的間隙中。另外，控制器可以間隙地清潔pm傳感器(圖6)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的pm監(jiān)測(cè)?？刂破饕部梢员慌渲脼閳?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(shí)間再生排氣微粒過(guò)濾器。在圖8中示出了過(guò)濾器診斷的示例。以此方式，pm傳感器靈敏性可以被增加。

圖1示出了車(chē)輛系統(tǒng)6的示意描繪。車(chē)輛系統(tǒng)6包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)8。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)8可以包括具有多個(gè)汽缸30的發(fā)動(dòng)機(jī)10。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置23和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置25。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置23包括節(jié)氣門(mén)62，所述節(jié)氣門(mén)62經(jīng)由進(jìn)氣通道42被流體地耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管44。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置25包括排氣歧管48，所述排氣歧管48最終通向?qū)⑴艢鈧魉椭链髿獾呐艢馔ǖ?5。節(jié)氣門(mén)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(jìn)氣通道42中。當(dāng)被包括時(shí)，后冷卻器可以被配置為降低由升壓裝置壓縮的進(jìn)氣空氣的溫度。

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置25可以包括一個(gè)或更多個(gè)排放控制裝置70，所述一個(gè)或更多個(gè)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(gè)或更多個(gè)排放控制裝置可以包括三元催化劑、稀nox過(guò)濾器、scr催化劑等。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置25還可以包括柴油微粒過(guò)濾器(dpf)102，所述柴油微粒過(guò)濾器(dpf)102從進(jìn)入的氣體中臨時(shí)過(guò)濾出pm，所述柴油微粒過(guò)濾器(dpf)102被設(shè)置在排放控制裝置70的上游。在一個(gè)示例中，如所描繪的，dpf102是柴油微粒物質(zhì)保持系統(tǒng)。dpf102可以具有例如由堇青石或碳化硅制作的整體結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)部具有多個(gè)通道用于從柴油排氣中過(guò)濾出微粒物質(zhì)。在經(jīng)過(guò)dpf102后已經(jīng)被過(guò)濾掉pm的尾管排氣可以在pm傳感器106中被測(cè)量，并在排放控制裝置70中被進(jìn)一步處理，并且經(jīng)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(guò)pm傳感器的電極測(cè)量的導(dǎo)電率的改變而估計(jì)dpf102的過(guò)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，如以下進(jìn)一步詳細(xì)描述的。

車(chē)輛系統(tǒng)6可以進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14被示為從多個(gè)傳感器16(在本文中描述該傳感器的各種示例)接收信息，并向多個(gè)致動(dòng)器81(在本文中描述該致動(dòng)器的各種示例)發(fā)送控制信號(hào)。作為一個(gè)示例，傳感器16可以包括被配置為測(cè)量通過(guò)排氣通道35的排氣的流率的排氣流率傳感器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、排氣流率和成分傳感器的其他傳感器可以被耦接到車(chē)輛系統(tǒng)6中的各種位置。作為另一示例，致動(dòng)器可以包括燃料噴射器66、節(jié)氣門(mén)62、控制過(guò)濾器再生的dpf閥(未示出)、電路的開(kāi)關(guān)等?？刂葡到y(tǒng)14可以包括控制器12?？刂破?2可以被配置為具有存儲(chǔ)在非臨時(shí)性存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)可讀指令?？刂破?2從圖1的各種傳感器接收信號(hào)，處理信號(hào)，并基于接收的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令采用圖1的各種致動(dòng)器來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，在pm傳感器再生期間，控制器可以閉合電路中的開(kāi)關(guān)達(dá)閾值時(shí)間，以將一定的電壓應(yīng)用于被耦接至pm傳感器的加熱元件來(lái)加熱傳感器電極并燒掉被沉積在pm傳感器電極上的碳煙顆粒。示例程序在本文中參照?qǐng)D5-圖7進(jìn)行描述。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，示出了微粒物質(zhì)(pm)傳感器202(諸如圖1的pm傳感器106)的示例實(shí)施例的示意圖200。pm傳感器202可以被配置為測(cè)量排氣中的pm質(zhì)量和/或濃度，并且因此，可以在柴油微粒過(guò)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(例如，諸如在圖1中示出的排氣通道35)。

圖2示出了具有各種部件的相對(duì)定位的示例構(gòu)造。至少在一個(gè)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(gè)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，部件彼此共面接觸放置可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個(gè)示例中，被設(shè)置為彼此分開(kāi)、在其之間具有空間而沒(méi)有其他部件的元件可以被稱為如此。

在示意圖200中，pm傳感器202在柴油微粒過(guò)濾器的下游被設(shè)置在排氣通道204內(nèi)部。排氣被示為經(jīng)由pm傳感器從柴油微粒過(guò)濾器的下游朝向排氣尾管流動(dòng)(沿著x軸線)，如通過(guò)箭頭206指示的。pm傳感器202包括外部保護(hù)管212和內(nèi)部引導(dǎo)管210。外部管212可以是無(wú)穿孔的中空?qǐng)A柱形管，并且引導(dǎo)管210可以被同軸地設(shè)置在外部管212內(nèi)。具體地，外部管212和引導(dǎo)管210可以共享共同的中心軸線y-y’。例如，引導(dǎo)管210可以是內(nèi)部中空管，所述引導(dǎo)管210被設(shè)置在外部管212內(nèi)部并且通過(guò)沿著外部管的表面設(shè)置的螺釘(未示出)被保持到外部管212。在一些示例中，外部管212也可以被稱為第一圓柱形元件，并且引導(dǎo)管210可以被稱為第二圓柱形元件。在文本中，第二圓柱形元件被同軸地設(shè)置在第一圓柱形元件內(nèi)。

外部管212可以是具有直徑d1(箭頭240)的圓柱形管，并且可以經(jīng)由傳感器凸起(未示出)被安裝到排氣通道204。外部管212可以包括在頂部表面250上的嵌件253，電連接件(諸如254、258和222)可以通過(guò)所述嵌件253被插入外部管212。因此，外部管212的頂部表面250密封管以保護(hù)被容納在pm傳感器202內(nèi)的傳感器電極。外部管212可以被安裝到排氣通道204上，使得外部管212的中心軸線y-y’是沿著y軸線。具體地，外部管212的中心軸線y-y’正交于排氣通道204中的排氣流的方向(箭頭206)。

外部管212延伸到排氣通道204內(nèi)部的部分內(nèi)。在文本中，外部管212延伸到排氣通道204內(nèi)達(dá)長(zhǎng)度l1(箭頭238)。外部管延伸到排氣通道內(nèi)的深度可以取決于排氣通道的直徑。在一些示例中，外部管可以延伸達(dá)排氣管直徑的大約三分之一到三分之二。

pm傳感器202的內(nèi)部引導(dǎo)管210被同軸地設(shè)置在外部管212內(nèi)。引導(dǎo)管210可以包括被附加到較小無(wú)穿孔部分/區(qū)域216的較大穿孔部分/區(qū)域214。穿孔部分214(在本文中也被稱為中心元件)被配置為長(zhǎng)度為l4(箭頭232)和直徑為d2(箭頭244)的中空?qǐng)A柱形管。無(wú)穿孔部分216(在本文中也被稱為內(nèi)部管)是長(zhǎng)度為l7(箭頭230)和直徑為d3(箭頭242)的中空?qǐng)A柱形管。在文本中，中心元件214的直徑d2可以大于內(nèi)部管216的直徑d3。因此，內(nèi)部管可以小于中心元件和外部管中的每一個(gè)(例如，d3<d2<d1)。

作為一示例，引導(dǎo)管210可以被制造為包括較大穿孔部分和較小無(wú)穿孔部分兩者的單件，并且單件可以被同軸地設(shè)置在外部管內(nèi)。引導(dǎo)管可以替代地被稱為內(nèi)部管，包括穿孔區(qū)域和無(wú)穿孔區(qū)域兩者。作為另一示例，較小無(wú)穿孔部分和較大穿孔部分可以被單獨(dú)制造，并且然后被耦接在一起以形成引導(dǎo)管210。

在所描繪的示例中，中心元件214的長(zhǎng)度l4小于內(nèi)部管216的長(zhǎng)度l7。在其他示例中，中心元件214的長(zhǎng)度l4可以長(zhǎng)于內(nèi)部管216的長(zhǎng)度l7。在其他示例中，中心元件214和內(nèi)部管216可以具有大體上相等的長(zhǎng)度。然而，中心元件214、內(nèi)部管216和外部管212中的每一個(gè)的長(zhǎng)度可以被選擇為使得內(nèi)部管216的部分274延伸越過(guò)外部管212的底部表面251進(jìn)入排氣通道204。另外，外部管的底部表面251可以包括這樣的切口，內(nèi)部管216的部分274延伸通過(guò)所述切口進(jìn)入排氣通道204。因此，切口的直徑可以大體上等于內(nèi)部管216的直徑d3。此外，底部表面251可以被密封。因此，排氣不會(huì)經(jīng)由外部管212的底部表面251進(jìn)入pm傳感器202。然而，排氣可以經(jīng)由位于內(nèi)部管216上的進(jìn)口226進(jìn)入pm傳感器202，并且排氣可以經(jīng)由位于外部管212上的出口孔(在本文中也被稱為離開(kāi)孔)228離開(kāi)，這將會(huì)參照?qǐng)D3a-圖3c和圖4詳細(xì)地進(jìn)行描述。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3c，示出了pm傳感器202在沿著圖2的線c-c’的平面中的剖視圖375。在文本中，示出了pm傳感器的延伸到排氣管內(nèi)的內(nèi)部管216的剖視圖。如之前描述的，內(nèi)部管216可以是具有直徑d3的中空?qǐng)A柱形管。內(nèi)部管216可以包括進(jìn)口226，所述進(jìn)口226被設(shè)置為使得排氣的一部分經(jīng)由進(jìn)口226沿由箭頭208指示的方向進(jìn)入內(nèi)部管216。具體地，排氣經(jīng)由進(jìn)口226進(jìn)入內(nèi)部管216的方向可以與排氣管中的排氣流的方向(由箭頭206指示)相反。在一個(gè)示例中，進(jìn)口226可以被配置為來(lái)自內(nèi)部管216的孔切口。在不偏離本公開(kāi)的范圍的情況下，進(jìn)口226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狹縫、孔等。

進(jìn)口226被設(shè)計(jì)為沿著內(nèi)部管216的更靠近排氣尾管的表面，并且被設(shè)置為進(jìn)一步遠(yuǎn)離例如被設(shè)置在pm傳感器上游的微粒過(guò)濾器。因此，壓力差可以在進(jìn)口226處和進(jìn)口226附近發(fā)生，所述壓力差可以允許較大部分的排氣進(jìn)入內(nèi)部管216。

進(jìn)入內(nèi)部管216的排氣可以被容納在內(nèi)部管的區(qū)域376內(nèi)。例如，排氣然后沿內(nèi)部管216的長(zhǎng)度向上并且朝向中心元件214(圖2)行進(jìn)。返回到圖2，內(nèi)部管216的底部表面可以被密封。因此，排氣可以例如經(jīng)由位于內(nèi)部管216上的進(jìn)口226而不經(jīng)由內(nèi)部管或外部管的底部表面進(jìn)入pm傳感器202。經(jīng)由進(jìn)口226進(jìn)入pm傳感器的排氣行進(jìn)達(dá)內(nèi)部管的長(zhǎng)度(例如，內(nèi)部管216內(nèi)部的l7的距離)，并且然后流入中心元件214。

如之前解釋的，中心元件214可以是長(zhǎng)度為l4(箭頭232)的中空汽缸，所述中空汽缸被設(shè)置在外部管212內(nèi)，使得中心元件214的中心軸線與外部管212和內(nèi)部管216中的每一個(gè)的中心軸線一致。具體地，中心元件214的中心軸線與外部管212的中心軸線y-y’一致。因此，中心元件214可以被耦接至內(nèi)部管216。例如，中心元件214可以被耦接至內(nèi)部管216的進(jìn)一步遠(yuǎn)離進(jìn)口226并且更靠近外部管212的頂部表面250的端部。中空中心元件214可以進(jìn)一步包括沿著表面分布的多個(gè)穿孔224。另外，中心元件214上的多個(gè)穿孔延伸通過(guò)中心元件的厚度。在一個(gè)示例中，多個(gè)穿孔224可以是在形狀上為圓形并且沿著中心元件214的表面均勻地間隔開(kāi)的孔。因此，穿孔可以從中心元件214的外表面268和內(nèi)表面中的每一個(gè)延伸。穿孔的各種幾何形狀和間距可以是可能的，包括但不限于圓柱形幾何形狀、球形幾何形狀、v形幾何形狀等。因此，經(jīng)由內(nèi)部管上的進(jìn)口226流入pm傳感器的排氣可以流向中心元件214，并且經(jīng)由穿孔224離開(kāi)中心元件。在一個(gè)示例中，中心元件的頂部表面可以被密封，以阻止排氣通過(guò)pm傳感器的頂部逸出。因此，排氣僅可以經(jīng)由穿孔離開(kāi)中心元件。

中心元件214在直徑上小于外部管212，并且因此當(dāng)被放置在外部管212內(nèi)部時(shí)，中心元件214與外部管212分開(kāi)一間隙。因此，該間隙可以基于外部管212和中心元件214的直徑的差(例如，d1-d2)。

經(jīng)由穿孔224離開(kāi)中心元件214的排氣可以被釋放到中心元件214與外部管212之間的空間/間隙內(nèi)。在文本中，排氣可以遇到被形成在外部管和中心元件中的每一個(gè)的表面上的傳感器電極。傳感器電極的幾何形狀和定位將會(huì)在下面詳細(xì)地進(jìn)行解釋。

傳統(tǒng)的pm傳感器包括被形成在共同平坦基板上的交叉指狀電極，所述共同平坦基板被設(shè)置在外保護(hù)管內(nèi)。通常，pm傳感器的外部管用來(lái)保護(hù)被設(shè)置那里的傳感器電極。由于傳感器電極沿著基板相互交叉，因此在傳感器電極之間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)是沿著平坦表面并且被限制于更靠近電極的表面的區(qū)域。因此，靠近電極表面流動(dòng)的微粒會(huì)經(jīng)歷靜電引力，并且被沉積在電極表面上。然而，進(jìn)一步遠(yuǎn)離電極表面的微粒會(huì)經(jīng)歷弱靜電引力，并且不會(huì)被積聚在電極表面上，微粒然后逸入到未被檢測(cè)的大氣內(nèi)。

發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，會(huì)是可能的是，通過(guò)在不同傳感器元件(或不同的傳感器結(jié)構(gòu))的不同表面上形成電極而在傳感器電極之間產(chǎn)生更強(qiáng)且更均勻的電場(chǎng)，而不向pm傳感器添加額外的部件。例如，外部管212的內(nèi)表面246可以包括多個(gè)電極218。類似地，中心元件214的外表面268可以包括多個(gè)電極220。多個(gè)電極218和220可以被分布為使得電極面向彼此并且被間隙進(jìn)一步彼此分開(kāi)。在文本中，該間隙可以不包括任何部件。通過(guò)將電極連接至電壓源的正端子和負(fù)端子，均勻的靜電場(chǎng)可以在電極之間的間隙中產(chǎn)生。

經(jīng)由多個(gè)穿孔224離開(kāi)中心元件214的排氣可以進(jìn)入外部管212與中心元件214之間的間隙。例如，通過(guò)包括跨過(guò)間隙的電極，排氣流中的微?？梢酝ㄟ^(guò)在間隙中產(chǎn)生的均勻電場(chǎng)被捕集到電極上和電極之間的間隙中。在文本中，碳煙顆粒積聚在電極之間的間隙中，從而形成碳煙橋。

為了進(jìn)一步說(shuō)明，多個(gè)電極218可以被連接至電壓源的負(fù)端子，并且在下文中被可互換地稱為多個(gè)負(fù)電極218。類似地，多個(gè)電極220可以被連接至電壓源的正端子，并且被稱為多個(gè)正電極220。在一些示例實(shí)施例中，電極218和220的極性可以被互換。電極通常由諸如鉑、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。

在一個(gè)示例中，外部管212和中心元件214可以由高絕緣材料制造。可能的電絕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的任何類似材料。多個(gè)負(fù)電極218和多個(gè)正電極220可以分別被直接形成在外部管212的內(nèi)表面和中心元件214的外表面上。

將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)至多個(gè)負(fù)電極218，多個(gè)負(fù)電極218被直接形成在外部管212的內(nèi)表面246上，并且因此可以與外部管212的內(nèi)表面246共面接觸。多個(gè)負(fù)電極218可以包括第一部分252和第二部分256，第一部分252和第二部分256兩者都沿著外部管212的內(nèi)表面246被形成。在文本中，第一部分252是無(wú)分支區(qū)域，并且第二部分256包括在沿著第一部分252的位置處分叉出來(lái)的多個(gè)“尖齒”。電線254可以將第一部分252和第二部分256中的每一個(gè)連接至位于外部管212外部的電壓源的負(fù)端子。因此，電線254的一部分可以被容納在外部管212內(nèi)部，并且其余部分可以被容納在排氣通道204的外部(作為一個(gè)示例，<1米遠(yuǎn))，并且被電耦接至電壓源和稍后將會(huì)參照?qǐng)D3a進(jìn)行解釋的測(cè)量裝置。

負(fù)電極218的第二部分256可以在相距外部管212的頂部表面250的長(zhǎng)度l2(箭頭234)處開(kāi)始。長(zhǎng)度l2可以基于外部管212在排氣通道204內(nèi)部的長(zhǎng)度l1來(lái)確定。作為一示例，長(zhǎng)度l2可以是長(zhǎng)度l1的三分之一。第二部分256可以包括多個(gè)尖齒，長(zhǎng)度為l3(箭頭260)的每個(gè)尖齒沿著外部管212的內(nèi)表面246以第一間距(w1)被形成。間距w1通?？梢栽?0微米到100微米的范圍內(nèi)，其中每個(gè)個(gè)體電極的線寬為大約相同值，但后者不是必要的。第二部分256可以被均勻地間隔開(kāi)，并且大體上平行于y軸線。換言之，第二部分256的多個(gè)尖齒可以垂直于排氣通道204中的排氣的流動(dòng)方向(箭頭206)。

負(fù)電極218的第一部分252可以沿著外部管的內(nèi)圓周形成。因此，第一部分252可以在相距外部管212的頂部表面250的長(zhǎng)度l2(箭頭234)處開(kāi)始，并且可以沿著外部管212的內(nèi)表面246被形成。第一部分252可以包括彎曲部分，并且因此，該彎曲部分可以大體上等于外部管212的彎曲部分。實(shí)際上，第一部分252的長(zhǎng)度可以大體上等于外部管212的內(nèi)圓周。另外，第二部分256的多個(gè)尖齒可以被電耦接至第一部分252。例如，第一尖齒(在本文中也被稱為多個(gè)負(fù)電極中的第一個(gè))可以在外部管212的頂部表面250之下的長(zhǎng)度l2處(即在位置x處)開(kāi)始。在位置x處，第一負(fù)電極被電耦接至第一部分252。此外，第一負(fù)電極延伸達(dá)長(zhǎng)度l3。第二尖齒(在本文中也被稱為多個(gè)負(fù)電極218中的第二個(gè))也可以在外部管212的頂部表面250之下長(zhǎng)度l2處開(kāi)始，并且可以進(jìn)一步開(kāi)始位置(x+w1)，其中w1是多個(gè)負(fù)電極218的尖齒之間的第一間距。在位置(x+w1)處，第二部分256的第二負(fù)電極被電耦接至第一部分252。此外，第二部分256的第二負(fù)電極延伸達(dá)長(zhǎng)度l3，例如所述長(zhǎng)度l3是第一負(fù)電極延伸達(dá)的相同長(zhǎng)度。以類似的方式，多個(gè)負(fù)電極218的相繼的尖齒或負(fù)電極被形成在外部管212的內(nèi)表面246上。電線254將第一部分252和第二部分256中的每一個(gè)連接至位于外部管212外部的電壓源的負(fù)端子，由此將負(fù)電壓應(yīng)用于多個(gè)負(fù)電極218的尖齒/電極中的每一個(gè)。應(yīng)注意，外部管212可以具體地在多個(gè)負(fù)電極218被形成的區(qū)域中不包括任何穿孔。因此，多個(gè)負(fù)電極218可以被形成在無(wú)穿孔的圓柱形表面上。

pm傳感器202的中心元件214可以包括被形成在中心元件214的外表面268上的多個(gè)電極220。被形成在中心元件214的外表面268上的多個(gè)電極220可以被連接至電壓源的正端子，并且在下文中被稱為多個(gè)正電極220。多個(gè)正電極220可以被直接形成在中心元件214的外表面268上，并且因此可以與中心元件214的外表面268共面接觸。多個(gè)正電極220可以包括第三無(wú)分支部分264和第四分支部分(或尖齒)266，第三無(wú)分支部分264和第四分支部分(或尖齒)266兩者都沿著中心元件214的外表面268被形成并且被進(jìn)一步容納在外部管212內(nèi)。盡管被稱為第三部分264和第四部分266，但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到，第三部分264是多個(gè)正電極220的第一無(wú)分支部分，而第四部分266是多個(gè)正電極220的第二分支部分。電線258可以將第三部分264和第四部分266中的每一個(gè)連接至位于外部管212外部的電壓源的正端子。因此，電線258的一部分可以被容納在外部管212內(nèi)部，并且其余部分可以被容納在排氣通道204外部(作為一個(gè)示例，<1米遠(yuǎn))，并且被電耦接至電壓源和稍后將會(huì)參照?qǐng)D3a進(jìn)行解釋的測(cè)量裝置。

多個(gè)正電極220的第四部分266可以從外部管212的頂部表面250超過(guò)長(zhǎng)度l5(箭頭270)。在一個(gè)示例中，正電極220的第四部分266在其處開(kāi)始的長(zhǎng)度l5可以大體上等于多個(gè)負(fù)電極218的第二部分256在外部管212內(nèi)部在其處開(kāi)始的長(zhǎng)度l2。因此，被形成在中心元件214的外表面上的多個(gè)正電極220可以在與被形成在外部管212的內(nèi)表面上的多個(gè)負(fù)電極218相同的高度處。

第四部分266可以包括多個(gè)尖齒，長(zhǎng)度l6(箭頭272)的尖齒中的每一個(gè)沿著中心元件214的外表面268以第二間距(w2)被形成。第二間距w2通?？梢栽?0微米到100微米的范圍內(nèi)，其中每個(gè)個(gè)體電極的線寬為大約相同值，但后者不是必要的。在一個(gè)示例中，第二間距w2可以大體上等于第一間距w1。在另一示例中，第二間距w2可以不同于第一間距w1。在一些示例中，第二間距w2可以基于中心元件214的曲率和第一間距w1來(lái)調(diào)整，使得多個(gè)正電極220面向多個(gè)負(fù)電極218。因此，沿著外部管212的內(nèi)表面246分布的多個(gè)正電極220的尖齒或正電極可以面向沿著中心元件214的外表面268分布的多個(gè)負(fù)電極218的尖齒或負(fù)電極。

多個(gè)正電極220的第四部分266可以被均勻地間隔開(kāi)，并且大體上平行于多個(gè)負(fù)電極218的第二部分256，并且平行于管y-y’的中心軸線。換言之，多個(gè)正電極220的第二部分266可以垂直于排氣通道204中的排氣流的方向(箭頭206)。

多個(gè)正電極220的第三部分264可以沿著中心元件214的外圓周沿平行于排氣通道204中的排氣的流動(dòng)方向(箭頭206)的方向被形成。第三部分264可以平行于多個(gè)負(fù)電極218的第一部分252。

因此，第三部分264可以在相距外部管212的頂部表面250的長(zhǎng)度l5(箭頭270)處被形成。第三部分264可以包括彎曲部分，并且因此，該彎曲部分可以大體上等于中心元件214的彎曲部分。實(shí)際上，第三部分264的長(zhǎng)度可以大體上等于中心元件214的外圓周。另外，第四部分266可以被電耦接至第三部分264。例如，多個(gè)正電極的第一尖齒或第一個(gè)可以在外部管212的頂部表面250之下的長(zhǎng)度l5處(即在位置y處)開(kāi)始。例如，在位置y處的第一正電極可以面向在位置x處的第一負(fù)電極。在位置y處，多個(gè)正電極220的第一正電極被電耦接至第三部分264。在一個(gè)示例中，位置y可以基于第一負(fù)電極的位置x和間隙(d2-d1)來(lái)選擇。因此，第一正電極可以例如從第一負(fù)電極跨過(guò)。此外，多個(gè)正電極220的第四部分266的第一正電極延伸達(dá)長(zhǎng)度l6(箭頭272)。在一個(gè)示例中，長(zhǎng)度l6可以大體上等于多個(gè)負(fù)電極218的第二部分256的長(zhǎng)度l3。在另一示例中，長(zhǎng)度l6可以不同于多個(gè)負(fù)電極218的長(zhǎng)度l3。

多個(gè)負(fù)電極220的第二尖齒或第二個(gè)可以在外部管212的頂部表面250之下長(zhǎng)度l5處開(kāi)始，并且可以進(jìn)一步開(kāi)始位置(y+w2)，其中w2是多個(gè)正電極220之間的第二間距。在位置(y+w2)處，多個(gè)正電極220的第二正電極被電耦接至第三部分264。此外，多個(gè)正電極220的第二正電極延伸達(dá)長(zhǎng)度l6，例如所述長(zhǎng)度l6是第一正電極延伸達(dá)的相同長(zhǎng)度。以類似的方式，多個(gè)正電極220的相繼的正電極被形成在中心元件214的外表面268上。電線258將第三部分264和第四部分266中的每一個(gè)連接至位于外部管212外部的電壓源的正端子，由此將正電壓應(yīng)用于多個(gè)正電極220的電極中的每一個(gè)。應(yīng)注意，多個(gè)正電極220不被電耦接至多個(gè)負(fù)電極218。因此，第三部分264與第一部分252和第二部分256中的每一個(gè)電隔離。同樣地，第四部分266與第一部分252和第二部分256中的每一個(gè)電隔離。因此，正電極220不被耦接至負(fù)電極218。正電極220不被形成在與負(fù)電極218相同的表面上。因此，間隙將多個(gè)正電極220與多個(gè)負(fù)電極218分開(kāi)。因此，間隙中不存在部件。當(dāng)正電壓和負(fù)電壓被應(yīng)用于相應(yīng)的電極時(shí)，均勻的電場(chǎng)在多個(gè)正電極220與多個(gè)負(fù)電極218之間的間隙中被產(chǎn)生。具體地，均勻的電場(chǎng)沿著多個(gè)正電極和負(fù)電極的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，并且進(jìn)一步沿垂直于多個(gè)電極的表面的方向。因此，電場(chǎng)垂直于中心元件214的外表面268，并且進(jìn)一步垂直于外部管212的內(nèi)表面246。垂直于表面發(fā)生的電場(chǎng)可以在排氣中的帶電微粒上產(chǎn)生更強(qiáng)的力，由此朝向電極推動(dòng)微粒并且將微粒積聚在電極上。此外，間隙中的靜電場(chǎng)不在間隙中衰減，并且跨過(guò)間隙更均勻。

如之前描述的，中心元件214包括被形成在中心元件214的表面上的多個(gè)穿孔224。因此，多個(gè)穿孔224可以沿著中心元件的長(zhǎng)度穿插在多個(gè)正電極220之間。例如，一列穿孔可以被形成在第一正電極與第二負(fù)電極之間。在一個(gè)示例中，四個(gè)等間隔的穿孔可以被形成在多個(gè)正電極220的第一正電極與第二正電極之間。在其他示例中，不同數(shù)量的穿孔和/或在它們之間具有不同間距的穿孔可以被提供。

中心元件214包括被形成在中心元件214的內(nèi)表面248上的加熱元件222(在本文中也被稱為再生電路)。因此，加熱元件222可以被形成在與正電極220被形成在其上的表面不同的表面上。即，當(dāng)正電極被形成在外表面上時(shí)，加熱元件被形成在內(nèi)表面上。此外，加熱元件222與正電極220分開(kāi)等于中心元件214的厚度的距離。加熱元件222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222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，以及包含前述材料中的至少一種與具有鉑/氧化鋁、鉑/鈀、鉑和鈀的組合。加熱元件222可以被用于再生pm傳感器202。具體地，在當(dāng)pm傳感器202的微粒物質(zhì)負(fù)荷或碳煙負(fù)荷高于閾值時(shí)的狀況下，加熱元件222可以被運(yùn)轉(zhuǎn)為從傳感器的表面燒掉積聚的碳煙微粒。使加熱元件運(yùn)轉(zhuǎn)包括，閉合被耦接至加熱元件的再生電路的開(kāi)關(guān)以施加電流通過(guò)加熱元件達(dá)閾值時(shí)間，由此升高加熱元件的溫度并且隨后升高傳感器電極的溫度以燒掉被沉積在傳感器電極上的碳煙微粒。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3a，示出了pm傳感器202在沿著圖2的線a-a’的平面中的剖視圖300。在文本中，示出了外部管212和中心元件214的橫截面。如之前描述的，中心元件214可以是具有直徑d2的穿孔的中空?qǐng)A柱形管，而外部管212可以是具有直徑d1(例如，其中d2<d1)的中空?qǐng)A柱形管。中心元件214被設(shè)置在外部管212內(nèi)，使得中心元件和外部管兩者共享共同的中心軸線，使得中心元件和外部管中的每一個(gè)的圓形橫截面具有共同的中心。

如之前描述的，多個(gè)負(fù)電極218沿著外部管212的內(nèi)表面246被形成。多個(gè)負(fù)電極的相繼的電極分開(kāi)第一間距w1。多個(gè)負(fù)電極218被連接至電路304的電壓源308的負(fù)端子。簡(jiǎn)言之，多個(gè)負(fù)電極218經(jīng)由電線254、經(jīng)由測(cè)量裝置318被連接至電壓源308的負(fù)端子。測(cè)量裝置318可以是電流表、電壓表等。

多個(gè)正電極220沿著中心元件214的外表面268被形成。多個(gè)正電極的相繼的尖齒/電極分開(kāi)第二間距w2。多個(gè)正電極220經(jīng)由電線258被連接至電路304的電壓源308的正端子。

如之前描述的，一部分排氣經(jīng)由pm傳感器202的內(nèi)部管內(nèi)的進(jìn)口進(jìn)入pm傳感器202。內(nèi)部管內(nèi)部的該部分排氣然后沿著內(nèi)部管流入中心元件214(在區(qū)域320內(nèi))。在中心元件214內(nèi)的區(qū)域320中流動(dòng)的該部分排氣正在沿正交于排氣通道內(nèi)部的排氣流的方向流動(dòng)。區(qū)域320中的該部分排氣然后流過(guò)多個(gè)穿孔224，如通過(guò)箭頭306指示的。因此，通過(guò)沿著中心元件214的多個(gè)穿孔224，排氣被引導(dǎo)到電極之間的間隙302中。當(dāng)電場(chǎng)被應(yīng)用在電極之間時(shí)，排氣中的微粒例如可以被捕集在電極的表面上和在電極之間的間隙302中。因此，pm傳感器202上的微粒負(fù)荷或碳煙負(fù)荷可以如在下面描述的那樣基于電極之間的電阻(或電流)的變化來(lái)確定。

電路304的電壓源308和測(cè)量裝置318可以由控制器(諸如圖1的控制器12)來(lái)進(jìn)行控制，使得被收集在pm傳感器處的微粒物質(zhì)可以被用于例如診斷dpf中的泄漏。電線254和258、電壓源308和測(cè)量裝置318是電路304的一部分，并且被容納在圖2的排氣通道204的外部。測(cè)量裝置318可以是能夠讀取跨過(guò)電極的電阻(或電流)的任何裝置，諸如電壓表(電流表)。隨著pm或碳煙顆粒被沉積在正電極與負(fù)電極之間的間隙302中，通過(guò)測(cè)量裝置318測(cè)得的電流可以開(kāi)始增加?？刂破?2可以能夠確定電流，并且推測(cè)pm傳感器202上的對(duì)應(yīng)的pm或碳煙負(fù)荷。通過(guò)監(jiān)測(cè)pm傳感器202上的負(fù)荷，dpf下游的排氣碳煙負(fù)荷可以被確定，并且由此被用來(lái)診斷并監(jiān)測(cè)dpf的健康狀況和功能。

如之前描述的，中心元件214包括沿著中心元件214的內(nèi)表面248形成的加熱元件222。加熱元件222可以被用于再生pm傳感器202。具體地，在當(dāng)pm傳感器202的微粒物質(zhì)負(fù)荷或碳煙負(fù)荷高于閾值時(shí)的狀況下，加熱元件222可以被運(yùn)轉(zhuǎn)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可以經(jīng)由電壓源310為加熱元件222提供電壓。此外，控制器可以閉合開(kāi)關(guān)312達(dá)閾值時(shí)間以經(jīng)由電壓源310將電壓應(yīng)用于加熱元件222，以便升高加熱元件222的溫度。隨后，當(dāng)電極和電極之間的間隙302足夠清潔時(shí)，控制器可以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)312以停止對(duì)加熱元件222進(jìn)行加熱。通過(guò)間歇地再生pm傳感器202，它可以被返回到更適于收集排氣碳煙的狀況(例如，未負(fù)載或部分負(fù)載的狀況)。以此方式，關(guān)于排氣碳煙水平的準(zhǔn)確信息可以根據(jù)傳感器再生來(lái)推測(cè)，并且該信息可以被控制器用于診斷微粒過(guò)濾器中的泄漏。

經(jīng)由多個(gè)穿孔224離開(kāi)中心元件214的排氣然后可以流入外部管212，并且此后被排入到排氣通道內(nèi)，如參照?qǐng)D3b描述的。出口孔228可以被設(shè)置為使得排氣可以沿正交于排氣通道204中的排氣流的方向(由箭頭206指示)的方向離開(kāi)pm傳感器202。沿著在圖3b中示出的線b-b’獲得的剖視圖描繪了外部管212中的出口孔相對(duì)于排氣流方向的位置。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3b，示出了pm傳感器202在沿著圖2的線b-b’的平面中的剖視圖350。在文本中，示出了外部管212和內(nèi)部管216的橫截面。如之前描述的，內(nèi)部管216可以是具有直徑d3的中空?qǐng)A柱形管，并且外部管212可以是具有直徑d1的中空?qǐng)A柱形管。內(nèi)部管216被設(shè)置在外部管212內(nèi)，使得內(nèi)部管和外部管兩者共享共同的中心軸線。

通過(guò)排氣通道的排氣流是沿著x軸線，如通過(guò)箭頭206指示的。一部分排氣經(jīng)由內(nèi)部管的進(jìn)口226進(jìn)入pm傳感器202。該部分排氣然后沿著內(nèi)部管內(nèi)部的y軸線流動(dòng)(在區(qū)域356內(nèi))并且流向中心元件214。在沿著線b-b’獲得的剖視圖350中，排氣被限制于內(nèi)部管216，并且進(jìn)一步垂直于紙張平面流動(dòng)并且從紙張平面中流出(沿著y軸線)。排氣可以經(jīng)由被散布在正電極之間的穿孔離開(kāi)中心元件。因此，排氣可以首先行進(jìn)通過(guò)被形成在中心元件與外部管之間的間隙(例如，電極之間的間隙)，并且然后在被形成在外部管與內(nèi)部管之間的環(huán)形空間/區(qū)域354中行進(jìn)。在視圖350中，排氣被限制在環(huán)形空間354中，并且正在流入紙張平面(沿著y軸線)。因此，排氣在環(huán)形空間354中沿與內(nèi)部管216的區(qū)域356中的排氣流相反的方向流動(dòng)。

外部管212可以包括被設(shè)置在外部管212的徑向相對(duì)的表面上的出口孔228。具體地，在外部管與內(nèi)部管之間的環(huán)形空間354內(nèi)流動(dòng)的該部分排氣可以經(jīng)由出口孔228離開(kāi)。在一個(gè)示例中，出口孔228可以是在外部管212的徑向相對(duì)的表面上切出的孔。在不偏離本公開(kāi)的范圍的情況下，出口孔228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狹縫、孔等。

出口孔228被設(shè)置為使得在環(huán)形空間354中流動(dòng)的該部分排氣沿著z軸線離開(kāi)pm傳感器(如通過(guò)箭頭352指示的)。因此，流出的該部分排氣可以沿正交于排氣流方向(箭頭206)的方向離開(kāi)外部管212。

因此，一種示例微粒物質(zhì)傳感器可以包括：外部、無(wú)穿孔的管，其具有沿著內(nèi)表面的多個(gè)負(fù)電極；中心、穿孔的元件，其具有沿著所述中心元件的外表面的多個(gè)正電極，所述中心元件被設(shè)置在所述外部管內(nèi)；以及內(nèi)部管，其被附加至所述中心元件，所述外部管、所述中心元件和所述內(nèi)部管中的每一個(gè)具有共同的軸線。額外地或替代地，所述中心元件可以包括被耦接至所述中心元件的內(nèi)表面用于加熱所述中心元件的再生電路，并且其中所述中心元件包含多個(gè)穿孔，所述多個(gè)穿孔延伸通過(guò)所述中心元件的所述外表面和所述內(nèi)表面中的每一個(gè)。額外地或替代地，所述內(nèi)部管的直徑可以小于所述外部管的直徑和所述中心元件的直徑中的每一個(gè)。額外地或替代地，所述多個(gè)正電極可以面向所述多個(gè)負(fù)電極，并且與所述多個(gè)負(fù)電極分開(kāi)一間隙。額外地或替代地，所述多個(gè)負(fù)電極可以沿著所述外部管的所述內(nèi)表面以第一間距被分布，并且其中所述多個(gè)正電極可以沿著所述中心元件的所述外表面以第二間距被分布，所述中心元件的所述多個(gè)穿孔穿插在所述多個(gè)正電極之間。額外地或替代地，所述第一間距可以大體上等于所述第二間距。額外地或替代地，所述第一間距可以不同于所述第二間距。額外地或替代地，所述內(nèi)部管可以包含第一區(qū)域和第二區(qū)域，并且其中第一區(qū)域被設(shè)置在所述外部管內(nèi)，并且所述第二區(qū)域從所述外部管延伸出來(lái)進(jìn)入排氣管，所述中心元件在所述內(nèi)部管的所述第一區(qū)域處被附加至所述內(nèi)部管。額外地或替代地，所述第二區(qū)域可以包含進(jìn)口，所述進(jìn)口被配置為允許所述排氣管中的排氣經(jīng)由所述進(jìn)口沿與所述排氣管中的排氣流的方向相反的方向進(jìn)入所述pm傳感器組件并且從所述第二區(qū)域流向所述第一區(qū)域、所述中心元件和所述間隙中的每一個(gè)，所述排氣通過(guò)所述多個(gè)穿孔從所述中心元件流至所述間隙。額外地或替代地，所述外部管可以包括出口孔，所述出口孔沿正交于所述排氣管中的排氣流的所述方向和所述排氣經(jīng)由所述進(jìn)口進(jìn)入所述組件的方向中的每一個(gè)的方向?qū)⑺雠艢鈴乃鼋M件引導(dǎo)到所述排氣管內(nèi)。

因此，pm傳感器的靈敏性會(huì)受被沉積在正電極和負(fù)電極上大微粒和/或水滴影響。如在圖4中示出的那樣在內(nèi)部管的進(jìn)口處過(guò)濾出較大微粒和水滴可以是可能的。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，示意圖400示出了通過(guò)pm傳感器202的排氣流。具體地，視圖400描繪經(jīng)由內(nèi)部管216的進(jìn)口226流入pm傳感器202并且隨即流入引導(dǎo)管210的排氣。視圖400進(jìn)一步描繪了經(jīng)由外部管212的出口孔228從pm傳感器202中流出的排氣。

類似于圖2，圖4示出了具有各種部件的相對(duì)定位的示例構(gòu)造。至少在一個(gè)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(gè)示例中，被示為彼此鄰近或彼此相鄰的元件可以分別是彼此鄰近或彼此相鄰的。作為一示例，部件彼此共面接觸放置可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個(gè)示例中，被設(shè)置為彼此分開(kāi)、在其之間具有空間而沒(méi)有其他部件的元件可以被稱為如此。

例如，排氣沿著x軸線在排氣通道204內(nèi)部如通過(guò)箭頭206指示的那樣從微粒過(guò)濾器的上游流向pm傳感器202。排氣可以包括污染物402，諸如較大微粒和水滴。進(jìn)口226被設(shè)置在內(nèi)部管216中，使得排氣沿由箭頭208指示的與排氣通道204中的排氣的流動(dòng)(206)相反的方向進(jìn)入進(jìn)口。進(jìn)口226被設(shè)置為更靠近排氣尾管的端部并且進(jìn)一步遠(yuǎn)離pm傳感器202上游的微粒過(guò)濾器。當(dāng)排氣在排氣通道204中、在進(jìn)口226周?chē)膮^(qū)域中流動(dòng)時(shí)，靜壓力梯度產(chǎn)生。在文本中，在進(jìn)口226處和附近存在比在遠(yuǎn)離進(jìn)口226的區(qū)域處較高的靜壓力，并且因此，排氣經(jīng)由進(jìn)口226被引導(dǎo)到pm傳感器202內(nèi)。經(jīng)由進(jìn)口226進(jìn)入的該部分排氣在進(jìn)入傳感器之前經(jīng)歷流動(dòng)方向的反向。污染物402可以在尺寸上較大，并且因此可以不受在進(jìn)口226處和附近產(chǎn)生的靜壓力梯度影響。污染物402可以繼續(xù)流經(jīng)排氣通道中的pm傳感器202，并且從排氣管中被排出。因此，可以保護(hù)被設(shè)置在外部管212內(nèi)的pm傳感器的傳感器電極不受水滴和較大微粒的沖擊。以此方式，通過(guò)在進(jìn)口處產(chǎn)生靜壓力梯度并且經(jīng)由進(jìn)口沿反向方向?qū)⑴艢庖龑?dǎo)到pm傳感器內(nèi)，過(guò)濾出較大微粒和水滴由此減少進(jìn)入pm傳感器202的污染物的量可以是可能的。以此方式，可以保護(hù)pm傳感器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?lái)說(shuō)，pm傳感器估計(jì)dpf的過(guò)濾能力(并且由此檢測(cè)dpf泄漏)的功能可以被增加，并且排氣排放合規(guī)性可以被提高，因?yàn)榕艢庵械奈⒘？梢员桓鼫?zhǔn)確地且更可靠地檢測(cè)。

如之前描述的，經(jīng)由進(jìn)口226進(jìn)入pm傳感器202的該部分排氣可以在內(nèi)部管內(nèi)的區(qū)域中如通過(guò)箭頭404指示的那樣流動(dòng)(沿著y軸線)并且進(jìn)入中心元件214。排氣然后可以從中心元件214的內(nèi)部流過(guò)多個(gè)穿孔224進(jìn)入電極之間的間隙(如通過(guò)箭頭406指示的)。因此，排氣可以徑向地流過(guò)多個(gè)穿孔224進(jìn)入間隙，其中排氣中的微?？梢越?jīng)歷均勻的電場(chǎng)并且被沉積在間隙中和在電極表面上。排氣然后流入外部管212(如通過(guò)箭頭408指示的)。外部管212包括被設(shè)置在外部管212的徑向相對(duì)的表面上的出口孔228。排氣然后經(jīng)由出口孔228流出pm傳感器202，如通過(guò)箭頭410指示的。在文本中，排氣沿正交于經(jīng)由進(jìn)口226進(jìn)入pm傳感器202的排氣流的方向的方向離開(kāi)pm傳感器202。此外，排氣沿正交于排氣通道中的排氣流(由箭頭206指示)的方向離開(kāi)pm傳感器202。

因此，一種示例微粒物質(zhì)傳感器包括，被形成在第一圓柱形元件上的均勻地間隔開(kāi)的負(fù)電極；被形成在第二圓柱形元件上的均勻地間隔開(kāi)的正電極，所述正電極與負(fù)電極分開(kāi)一間隙并且所述正電極被設(shè)置為面向所述負(fù)電極；以及被形成在所述第二元件上的加熱元件，所述正電極和所述加熱元件被形成在所述第二元件的不同表面上。額外地或替代地，所述第二元件可以被設(shè)置在所述第一元件內(nèi)并且與所述第一元件同軸。額外地或替代地，所述第二元件可以包含穿孔區(qū)域，所述穿孔區(qū)域包含所述正電極、所述加熱元件和多個(gè)穿孔，并且其中所述正電極被形成在所述穿孔區(qū)域的外表面上，所述加熱元件被形成在所述穿孔區(qū)域的內(nèi)表面上，并且所述多個(gè)穿孔被散布在所述正電極與所述加熱元件之間。額外地或替代地，所述第二元件可以進(jìn)一步包含無(wú)穿孔區(qū)域，所述無(wú)穿孔區(qū)域不同于所述穿孔區(qū)域，并且其中所述無(wú)穿孔區(qū)域與所述穿孔區(qū)域同軸，并且在直徑上小于所述穿孔區(qū)域。額外地或替代地，所述無(wú)穿孔區(qū)域可以包含進(jìn)口，所述進(jìn)口被配置為允許排氣進(jìn)入所述傳感器并且從所述無(wú)穿孔區(qū)域流向所述穿孔區(qū)域并且經(jīng)由所述多個(gè)穿孔流出進(jìn)入所述間隙。額外地或替代地，所述第一元件可以包含出口孔，所述出口孔被配置為允許所述排氣離開(kāi)所述傳感器。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出了用于跨過(guò)被設(shè)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202)內(nèi)的傳感器電極來(lái)積聚排氣流中的微粒的方法500。具體地，排氣流中的微?？梢员徊都诒恍纬稍趐m傳感器的正電極與負(fù)電極之間的間隙中。在文本中，正電極被形成在穿孔的中心元件的外表面上，而負(fù)電極被形成在無(wú)穿孔的外部管的內(nèi)表面上。中心元件可以是被同軸地設(shè)置在圓柱形外部管內(nèi)的穿孔的中空?qǐng)A柱形管。

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(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令并且配合從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器(諸如在上面參照?qǐng)D1-圖4描述的傳感器)接收的信號(hào)來(lái)執(zhí)行。控制器可以根據(jù)在下面描述的方法采用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

在502處，方法500包括確定和/或估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況。被確定的發(fā)動(dòng)機(jī)工況可以包括例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣流率、發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)間(或距離)、pm傳感器上的pm負(fù)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(jìn)入到504，在504處一部分排氣經(jīng)由進(jìn)口流入pm傳感器。使排氣流入pm傳感器進(jìn)口包括，在使排氣流入傳感器進(jìn)口之前使流過(guò)排氣通道的排氣的方向反向。因此，進(jìn)口可以被形成在內(nèi)部管上，特別地在內(nèi)部管的延伸到排氣通道內(nèi)的部分上。內(nèi)部管可以包括被耦接至較小無(wú)穿孔部分的較大穿孔部分。在文本中，進(jìn)口被形成在較小無(wú)穿孔部分上。另外，進(jìn)口可以被形成在內(nèi)部管上，使得排氣沿與排氣通道內(nèi)部的排氣流的方向相反的方向進(jìn)入進(jìn)口。較高的靜壓力在內(nèi)部管中的進(jìn)口中和周?chē)a(chǎn)生。因此，較大部分的排氣經(jīng)由進(jìn)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(jīng)由進(jìn)口進(jìn)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誤差。

該方法進(jìn)入到506。在506處，經(jīng)由進(jìn)口進(jìn)入的該部分排氣通過(guò)內(nèi)部管中的穿孔朝向傳感器電極之間的空間或間隙被引導(dǎo)。如之前描述的，傳感器電極包括被形成在pm傳感器的外部管的內(nèi)表面上的多個(gè)負(fù)電極。傳感器電極進(jìn)一步包括被形成在內(nèi)部管的穿孔部分的外表面上的多個(gè)正電極。因此，被設(shè)置在外部管內(nèi)的內(nèi)部管與外部管分開(kāi)一間隙。因此，多個(gè)正電極與多個(gè)負(fù)電極分開(kāi)所述間隙。內(nèi)部管的無(wú)穿孔部分內(nèi)部的該部分排氣行進(jìn)到內(nèi)部管的穿孔部分內(nèi)，并且經(jīng)由多個(gè)穿孔被釋放到外部管與內(nèi)部管之間的間隙內(nèi)。該方法然后進(jìn)入到508。

在508處，流過(guò)穿孔的該部分排氣中的微粒被保持/被積聚在傳感器電極之間的間隙中。在文本中，傳感器電極包括沿著內(nèi)部管的外表面分布的多個(gè)正電極和沿著pm傳感器的外部管的內(nèi)表面分布的多個(gè)負(fù)電極。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，多個(gè)正電極沿著內(nèi)部管的穿孔部分被形成。因此，多個(gè)穿孔可以穿插在被形成在內(nèi)部管上的多個(gè)正電極之間。

如之前解釋的，多個(gè)正電極和多個(gè)負(fù)電極被設(shè)置為面向彼此。被形成在中心元件的外表面上的多個(gè)正電極被連接至電壓源的正端子。類似地，被形成在外部管的內(nèi)表面上的多個(gè)負(fù)電極被連接至測(cè)量裝置，并且然后被連接至電壓源的負(fù)端子。當(dāng)控制器將電壓應(yīng)用于傳感器電極時(shí)，均勻的電場(chǎng)在電極之間的間隙中產(chǎn)生。因此，經(jīng)由內(nèi)部管上個(gè)多個(gè)穿孔進(jìn)入間隙的微粒可以經(jīng)歷間隙中的強(qiáng)的且均勻的電場(chǎng)，從而使得它們能夠被積聚為電極之間的間隙中的碳煙橋。該方法然后進(jìn)入到512。

在512處，傳感器電極上的負(fù)荷基于在傳感器電極中產(chǎn)生的電流來(lái)估計(jì)。當(dāng)微粒積聚在傳感器電極的表面上并且碳煙橋形成在傳感器電極之間的間隙中時(shí)，電極的電阻開(kāi)始減小，并且通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)得的電流開(kāi)始增加?？刂破骺梢阅軌蚧诳邕^(guò)電極測(cè)得的電流推斷傳感器電極上的負(fù)荷。

方法500然后進(jìn)入到514，在514處離開(kāi)傳感器電極的該部分排氣被引導(dǎo)到外部管內(nèi)，然后通過(guò)被設(shè)置在外部管的側(cè)表面上的出口孔或離開(kāi)孔進(jìn)入排氣通道。因此，外部管上的出口孔可以沿正交于排氣管中的排氣的流動(dòng)和經(jīng)由進(jìn)口進(jìn)入傳感器的該部分排氣的流動(dòng)方向中的每一個(gè)的方向引導(dǎo)排氣。方法500進(jìn)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(dāng)pm傳感器上的碳煙負(fù)荷大于閾值時(shí)，或當(dāng)pm傳感器的電阻(針對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)整)降至閾值電阻時(shí)，或當(dāng)pm傳感器的電流大于閾值電流時(shí)，可以認(rèn)為滿足pm傳感器再生條件。在一些示例中，如果自立即之前的傳感器再生以后已經(jīng)逝去閾值時(shí)間，再生條件可以被認(rèn)為滿足。pm傳感器會(huì)需要再生以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的pm檢測(cè)。

如果再生條件滿足(例如，在516處為“是”)，那么方法500進(jìn)入到520，在520處pm傳感器可以通過(guò)執(zhí)行在圖6中描述的方法而被再生。簡(jiǎn)言之，pm傳感器的再生可以通過(guò)加熱傳感器而被開(kāi)始。例如，pm傳感器可以通過(guò)致動(dòng)被熱耦接至內(nèi)部穿孔的管(被稱為中心元件)的內(nèi)表面的加熱元件來(lái)加熱。在文本中，控制器可以閉合電路中的開(kāi)關(guān)，由此將電壓應(yīng)用于加熱元件，從而引起加熱元件加熱。另外，當(dāng)再生傳感器時(shí)，控制器可以不將電壓應(yīng)用于傳感器電極。因此，傳感器電極可以不在傳感器再生期間積聚碳煙。因此，加熱元件可以被致動(dòng)，直至傳感器的碳煙負(fù)荷通過(guò)電極之間的碳顆粒的氧化而已經(jīng)被充分降低。

然而，如果pm傳感器再生條件不滿足(例如，在516處為“否”)，那么該方法進(jìn)入到518，在518處微?？梢岳^續(xù)被收集在傳感器電極上。

因此，示出了一種用于微粒物質(zhì)感測(cè)的示例方法。所述方法包括，使一部分排氣經(jīng)由內(nèi)部管的進(jìn)口沿與排氣在排氣管中的流動(dòng)相反的方向從微粒過(guò)濾器的下游流入傳感器；通過(guò)所述內(nèi)部管的多個(gè)穿孔朝向傳感器電極之間的空間引導(dǎo)所述部分排氣，所述多個(gè)穿孔位于所述內(nèi)部管的所述進(jìn)口的遠(yuǎn)側(cè)；將所述部分排氣中的微粒積聚在所述傳感器電極之間的所述空間中；以及經(jīng)由被設(shè)置在外部管上的出口孔沿正交于所述排氣管中的排氣的流動(dòng)和所述部分排氣經(jīng)由所述進(jìn)口進(jìn)入所述傳感器的流動(dòng)方向中的每一個(gè)的方向?qū)⑺霾糠峙艢鈴乃鰝鞲衅髦幸龑?dǎo)出來(lái)。額外地或替代地，所述傳感器電極可以包含被形成在所述內(nèi)部管的外表面上的多個(gè)正電極和被形成在所述外部管的內(nèi)表面上的多個(gè)負(fù)電極，所述內(nèi)部管被設(shè)置在所述外部管內(nèi)并且被所述空間進(jìn)一步分開(kāi)。額外地或替代地，所述方法包括基于在所述傳感器電極中產(chǎn)生的電流確定所述傳感器電極上的負(fù)荷，并且進(jìn)一步包含當(dāng)所述傳感器電極上的所述負(fù)荷高于閾值負(fù)荷時(shí)，通過(guò)加熱被形成在所述內(nèi)部管的內(nèi)表面上的電元件而使所述傳感器電極再生。

因此，所述pm傳感器可以包括控制器，所述控制器具有被存儲(chǔ)在非臨時(shí)性存儲(chǔ)器上用于以下的計(jì)算機(jī)可讀指令：通過(guò)將正電壓應(yīng)用于所述正電極并且將負(fù)電壓應(yīng)用于所述負(fù)電極而將所述排氣中的微粒積聚在所述間隙中；基于在所述正電極與所述負(fù)電極之間產(chǎn)生的電流確定所述傳感器上的負(fù)荷；以及響應(yīng)于所述負(fù)荷高于第一閾值，通過(guò)將電壓應(yīng)用于所述加熱元件而再生所述傳感器(如在圖6中示出的)，直至所述碳煙負(fù)荷低于第二閾值，所述第二閾值低于所述第一閾值。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，示出了用于再生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202)的方法600。具體地，當(dāng)pm傳感器上的碳煙負(fù)荷大于閾值時(shí)，或當(dāng)針對(duì)溫度調(diào)整的pm傳感器的電阻降至閾值電阻時(shí)，pm傳感器再生條件可以被認(rèn)為滿足，并且pm傳感器會(huì)需要再生以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的pm檢測(cè)。在602處，pm傳感器的再生可以被開(kāi)始，并且在604處，pm傳感器可以通過(guò)加熱傳感器而被再生。pm傳感器可以通過(guò)致動(dòng)加熱元件(諸如被形成在圖2的中心元件214的內(nèi)表面248上的加熱元件222)而被加熱，直至傳感器的碳煙負(fù)荷通過(guò)電極之間的碳顆粒的氧化而已經(jīng)被充分降低。pm傳感器再生通常通過(guò)利用計(jì)時(shí)器來(lái)進(jìn)行控制，并且計(jì)時(shí)器可以在602處針對(duì)閾值持續(xù)時(shí)間被設(shè)定。替代地，可以利用傳感器頂端的溫度測(cè)量、或通過(guò)到加熱器的功率的控制、或這些中的任一個(gè)或全部來(lái)控制傳感器再生。當(dāng)計(jì)時(shí)器被用于pm傳感器再生時(shí)，那么在606處，方法600包括檢查是否已經(jīng)逝去閾值持續(xù)時(shí)間。如果還未逝去閾值持續(xù)時(shí)間(例如，在606處為“否”)，那么方法600進(jìn)入到608，在608處，再生電路可以被保持開(kāi)啟以繼續(xù)再生。如果已經(jīng)逝去閾值持續(xù)時(shí)間(例如，在606處為“是”)，那么方法600進(jìn)入到610，在610處，pm傳感器再生可以被確定，并且在612處，電路可以被關(guān)閉。另外，傳感器電極可以例如被冷卻至排氣溫度。方法600進(jìn)入到614，在614處，pm傳感器負(fù)荷和再生歷史可以被更新并且被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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(shí)間可以被更新，并且該方法結(jié)束。

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道可以包括被設(shè)置在dpf的上游和/或下游的用于確定dpf的碳煙負(fù)荷的一個(gè)或更多個(gè)pm傳感器。當(dāng)pm傳感器被設(shè)置在dpf的上游時(shí)，基于在碳煙被沉積在pm傳感器的多個(gè)電極上后的電阻變化，傳感器上的碳煙負(fù)荷可以被推測(cè)。因此被確定的碳煙負(fù)荷可以被用來(lái)例如更新dpf上的碳煙負(fù)荷。如果dpf上的碳煙負(fù)荷大于用于dpf再生的閾值，那么控制器可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)以再生dpf。具體地，響應(yīng)于滿足過(guò)濾器再生條件，過(guò)濾器(或過(guò)濾器附近)的溫度可以被充分升高以燒掉存儲(chǔ)的碳煙。這可以包括使被耦接至dpf的加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)、或升高流入dpf的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的溫度(例如，通過(guò)濃運(yùn)轉(zhuǎn))。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7，示出了用于基于pm傳感器的再生時(shí)間診斷dpf功能的示例方法700。在702處，可以由控制器通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)計(jì)算用于pm傳感器的再生的時(shí)間t(i)_regen(t(i)_再生)，t(i)_regen是從pm傳感器的之前再生的結(jié)束到pm傳感器的當(dāng)前再生的開(kāi)始測(cè)得的時(shí)間。在704處，比較t(i)_regen與t(i-1)_regen(t(i-1)_再生)，t(i-1)_regen是之前校準(zhǔn)的pm傳感器的再生的時(shí)間。據(jù)此，可以推測(cè)碳煙傳感器可以通過(guò)再生循環(huán)多次，以便診斷dpf。如果t(i)_regen小于t(i-1)_regen的值的一半，那么在708處指示dpf正在泄漏，并且發(fā)起dpf退化信號(hào)。替代地或除了上面提到的過(guò)程外，dpf可以利用諸如排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷等的其他參數(shù)來(lái)診斷。退化信號(hào)可以通過(guò)例如診斷代碼上的故障指示燈而被開(kāi)始。此外，在710處，方法700包括基于指示dpf中的泄漏而調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在712處，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可以包括例如限制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。在一個(gè)示例中，響應(yīng)于檢測(cè)到dpf中的泄漏，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩可以被降低。降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩可以減少排氣中的pm排放量。例如，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可以包括在重負(fù)荷狀況下減少在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中噴射的燃料由此降低扭矩。額外地或替代地，響應(yīng)于檢測(cè)到dpf中的泄漏，可以減少egr使用。額外地或替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)警告標(biāo)志可以出現(xiàn)在儀表盤(pán)上，以指示車(chē)輛可能在dpf維修檢查之前行進(jìn)的距離。

小于之前再生時(shí)間的一半的當(dāng)前再生時(shí)間可以指示電路達(dá)到r_regen(r_再生)閾值的時(shí)間顯著較短，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(shí)現(xiàn)的較高量的微粒物質(zhì)組成。因此，如果碳煙傳感器中的再生時(shí)間的變化達(dá)到閾值t_regen，其中pm傳感器的當(dāng)前再生時(shí)間小于之前再生時(shí)間的一半，例如經(jīng)由顯示器向操作者和/或經(jīng)由設(shè)定被存儲(chǔ)在被耦接至處理器的非臨時(shí)性存儲(chǔ)器中的標(biāo)志指示dpf退化或泄漏，所述標(biāo)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(shí)間的變化未達(dá)到閾值t_再生，那么在706處不指示dpf泄漏。以此方式，被設(shè)置在微粒物質(zhì)傳感器上游的微粒過(guò)濾器中的泄漏可以基于在微粒物質(zhì)傳感器電極上的微粒的沉積速率來(lái)檢測(cè)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8，映射圖800示出了pm傳感器上的碳煙負(fù)荷與微粒過(guò)濾器上的碳煙負(fù)荷之間的示例關(guān)系。具體地，映射圖800示出了pm傳感器再生與dpf的碳煙負(fù)荷之間的關(guān)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(biāo)記t0、t1、t2、t3、t4、t5和t6識(shí)別pm傳感器和dpf的運(yùn)轉(zhuǎn)和系統(tǒng)中的有意義時(shí)間。

圖8的第一曲線示出了pm傳感器上的碳煙負(fù)荷。如之前描述的，pm被沉積跨過(guò)多個(gè)正電極與負(fù)電極之間的間隙。在文本中，電極被形成在不同的圓柱形表面上。因此，碳煙被積聚在電極之間的間隙中，從而形成碳煙橋。隨著碳煙被積聚，跨過(guò)電極測(cè)得的電流開(kāi)始增加(或電極的電阻開(kāi)始減小)?？刂破骺赡苣軌蚧跍y(cè)得的電流/電阻確定碳煙負(fù)荷(曲線802)。因此，碳煙負(fù)荷在曲線的底部處于其最低值，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(shí)間，并且時(shí)間從曲線的左側(cè)向右側(cè)增加。水平標(biāo)記806表示頂部曲線中的用于pm傳感器的再生的閾值負(fù)荷。曲線804表示dpf上的碳煙負(fù)荷，并且水平標(biāo)記808表示第二曲線中的dpf的閾值碳煙負(fù)荷。

在t0與t1之間，示出了pm傳感器再生循環(huán)。在時(shí)間t0處，pm傳感器在相對(duì)清潔的狀況下，如通過(guò)低pm負(fù)荷測(cè)得的(曲線802)。例如，被耦接至pm傳感器的控制器基于跨過(guò)傳感器電極測(cè)得的電流/電阻確定pm傳感器的碳煙負(fù)荷。當(dāng)控制器確定碳煙負(fù)荷極少時(shí)，它可以向再生電路發(fā)送結(jié)束供應(yīng)熱的指令，使得檢測(cè)電路可以開(kāi)始檢測(cè)pm負(fù)荷積聚。隨著傳感器上的pm負(fù)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，pm繼續(xù)積聚，碳煙負(fù)荷(曲線802)相應(yīng)地增加，并且進(jìn)一步的，dpf上的碳煙負(fù)荷也增加(曲線804)。在一些示例中，當(dāng)pm傳感器例如位于dpf的上游時(shí)，dpf上的碳煙負(fù)荷可以基于pm傳感器負(fù)荷。

在t1處，pm傳感器上的碳煙負(fù)荷(曲線802)達(dá)到用于pm傳感器的再生的閾值負(fù)荷(標(biāo)記806)。閾值負(fù)荷可以是傳感器會(huì)需要再生的負(fù)荷。在t1處，pm傳感器再生可以如之前解釋的那樣被開(kāi)始。簡(jiǎn)言之，控制器可以閉合電路中的開(kāi)關(guān)，以將電壓應(yīng)用于例如沿著中心元件的內(nèi)表面形成的加熱元件。此外，pm傳感器可以不在pm積聚模式下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，因此控制器可以不將任何電壓應(yīng)用于傳感器電極。

因此，在t1與t2之間，pm傳感器可以通過(guò)開(kāi)啟用于再生的電路而被再生。在t2處，pm傳感器可以足夠涼，并且可以開(kāi)始積聚碳煙并繼續(xù)在t2與t3之間積聚(dpf再生循環(huán))，例如。在t2與t3之間的時(shí)間期間，dpf碳煙負(fù)荷繼續(xù)增加(曲線804)。然而，在t3處，dpf上的碳煙負(fù)荷(曲線804)達(dá)到用于dpf再生的閾值碳煙負(fù)荷(標(biāo)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(jìn)一步的，在t4處，pm傳感器再生頻率可以與之前估計(jì)的pm傳感器的再生頻率進(jìn)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未正在泄漏。以此方式，基于pm傳感器輸出，dpf健康狀況可以針對(duì)泄漏進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。

在t5與t6之間，示出了另一dpf循環(huán)。在文本中，在t5與t6之間，dpf上的碳煙負(fù)荷逐漸增加(曲線804)。在該時(shí)間期間，pm傳感器上的碳煙負(fù)荷(曲線802)可以被監(jiān)測(cè)。曲線802示出了pm傳感器如之前描述的那樣經(jīng)歷多個(gè)再生循環(huán)。然而，pm傳感器的再生頻率已經(jīng)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(shí)現(xiàn)的較高量的微粒物質(zhì)組成。因此在t6處，可以指示dpf泄漏。

以此方式，排氣pm負(fù)荷并且由此dpf碳煙負(fù)荷的更準(zhǔn)確測(cè)量能夠被確定。因此，這增加了過(guò)濾器再生運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。此外，通過(guò)實(shí)現(xiàn)排氣dpf的更準(zhǔn)確診斷，排氣排放合規(guī)性可以提高。因此，這降低了更換功能微粒過(guò)濾器的高保證成本，并且排氣部件壽命被延長(zhǎng)。

以此方式，通過(guò)將pm傳感器的正電極和負(fù)電極分開(kāi)一間隙并且在pm傳感器的不同的圓柱形表面上形成電極，靜電場(chǎng)可以跨過(guò)間隙并且垂直于圓柱形表面中的每一個(gè)被產(chǎn)生。將電極分開(kāi)并且在電極之間的間隙中產(chǎn)生法向的靜電場(chǎng)的技術(shù)效果是，在間隙中產(chǎn)生的靜電場(chǎng)可以更均勻，從而提高碳煙捕獲。通過(guò)改善碳煙積聚，pm傳感器靈敏性被增加，由此更準(zhǔn)確地且更可靠地測(cè)量離開(kāi)dpf的pm。因此，dpf的任何泄漏或退化可以被更高效地且更有效地被檢測(cè)，并且排氣排放被改善。

上述的系統(tǒng)和方法提供了一種微粒物質(zhì)傳感器，所述微粒物質(zhì)傳感器包含外部、無(wú)穿孔的管，其具有沿著內(nèi)表面的多個(gè)負(fù)電極；中心、穿孔的元件，其具有沿著所述中心元件的外表面的多個(gè)正電極，所述中心元件被設(shè)置在所述外部管內(nèi)；以及內(nèi)部管，其被附加至所述中心元件，所述外部管、所述中心元件和所述內(nèi)部管中的每一個(gè)具有共同的軸線。在所述微粒物質(zhì)傳感器的第一示例中，傳感器可以額外地或替代地包括，其中所述中心元件包含被耦接至所述中心元件的內(nèi)表面用于加熱所述中心元件的再生電路，并且其中所述中心元件包含多個(gè)穿孔，所述多個(gè)穿孔延伸通過(guò)所述中心元件的所述外表面和所述內(nèi)表面中的每一個(gè)。所述微粒物質(zhì)傳感器的第二示例可選地包括第一示例，并且進(jìn)一步包括，其中所述內(nèi)部管的直徑小于所述外部管的直徑和所述中心元件的直徑中的每一個(gè)。所述微粒物質(zhì)傳感器的第三示例可選地包括第一和第二示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述多個(gè)正電極面向所述多個(gè)負(fù)電極，并且所述多個(gè)正電極與所述多個(gè)負(fù)電極分開(kāi)一間隙。所述微粒物質(zhì)傳感器的第四示例可選地包括第一至第三示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述多個(gè)負(fù)電極沿著所述外部管的所述內(nèi)表面以第一間距被分布，并且其中所述多個(gè)正電極沿著所述中心元件的所述外表面以第二間距被分布，所述中心元件的所述多個(gè)穿孔穿插在所述多個(gè)正電極之間。所述微粒物質(zhì)傳感器的第五示例可選地包括第一至第四示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述第一間距大體上等于所述第二間距。所述微粒物質(zhì)傳感器的第六示例可選地包括第一至第五示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述第一間距不同于所述第二間距。所述微粒物質(zhì)傳感器的第七示例可選地包括第一至第五示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述內(nèi)部管包含第一區(qū)域和第二區(qū)域，并且其中第一區(qū)域被設(shè)置在所述外部管內(nèi)，并且所述第二區(qū)域從所述外部管延伸出來(lái)進(jìn)入排氣管，所述中心元件在所述內(nèi)部管的所述第一區(qū)域處被附加至所述內(nèi)部管。所述微粒物質(zhì)傳感器的第八示例可選地包括第一至第七示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述第二區(qū)域包含進(jìn)口，所述進(jìn)口被配置為允許所述排氣管中的排氣經(jīng)由所述進(jìn)口沿與所述排氣管中的排氣流的方向相反的方向進(jìn)入所述微粒物質(zhì)傳感器并且從所述第二區(qū)域流向所述第一區(qū)域、所述中心元件和所述間隙中的每一個(gè)，所述排氣通過(guò)所述多個(gè)穿孔從所述中心元件流向所述間隙。所述微粒物質(zhì)傳感器的第九示例可選地包括第一至第八示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述外部管包括出口孔，所述出口孔沿正交于在所述排氣管中的排氣流的所述方向和所述排氣經(jīng)由所述進(jìn)口進(jìn)入所述微粒物質(zhì)傳感器的方向中的每一個(gè)的方向?qū)⑺雠艢鈴乃鑫⒘Ｎ镔|(zhì)傳感器引導(dǎo)到所述排氣管內(nèi)。

上述的系統(tǒng)和方法還提供了一種用于微粒物質(zhì)傳感器系統(tǒng)中的微粒物質(zhì)感測(cè)的方法，所述方法包含使一部分排氣經(jīng)由內(nèi)部管的進(jìn)口沿與排氣管中的排氣的流動(dòng)相反的方向從微粒過(guò)濾器的下游流入傳感器；通過(guò)所述內(nèi)部管的多個(gè)穿孔朝向傳感器電極之間的空間引導(dǎo)所述部分排氣，所述多個(gè)穿孔位于所述內(nèi)部管的所述進(jìn)口的遠(yuǎn)側(cè)；將所述部分排氣中的微粒積聚在所述傳感器電極之間的所述空間中；以及經(jīng)由被設(shè)置在外部管上的出口孔沿正交于所述排氣管中的排氣流和所述部分排氣經(jīng)由所述進(jìn)口進(jìn)入所述傳感器的流動(dòng)方向中的每一個(gè)的方向?qū)⑺霾糠峙艢鈴乃鰝鞲衅髦幸龑?dǎo)出來(lái)。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，其中所述傳感器電極包含被形成在所述內(nèi)部管的外表面上的多個(gè)正電極和被形成在所述外部管的內(nèi)表面上的多個(gè)負(fù)電極，所述內(nèi)部管被設(shè)置在所述外部管內(nèi)并且進(jìn)一步與所述外部管分開(kāi)所述空間。所述方法的第二示例可選地包括第一示例，并且進(jìn)一步包含基于在所述傳感器電極中產(chǎn)生的電流確定所述傳感器電極上的負(fù)荷，并且進(jìn)一步包含當(dāng)所述傳感器電極上的所述負(fù)荷高于閾值負(fù)荷時(shí)，通過(guò)加熱被形成在所述內(nèi)部管的內(nèi)表面上的電元件而再生所述傳感器電極。

上述的系統(tǒng)和方法提供了一種微粒物質(zhì)傳感器，所述微粒物質(zhì)傳感器包含被形成在第一圓柱形元件上的均勻地間隔開(kāi)的負(fù)電極；被形成在第二圓柱形元件上的均勻地間隔開(kāi)的正電極，所述正電極與負(fù)電極分開(kāi)一間隙并且所述正電極被設(shè)置為面向所述負(fù)電極；以及被形成在所述第二元件上的加熱元件，所述正電極和所述加熱元件被形成在所述第二元件的不同表面上。在所述微粒物質(zhì)傳感器的第一示例中，傳感器可以額外地或替代地包括，其中所述第二元件被設(shè)置在所述第一元件內(nèi)并且與所述第一元件同軸。所述微粒物質(zhì)傳感器的第二示例可選地包括第一示例，并且進(jìn)一步包括，其中所述第二元件包含穿孔區(qū)域，所述穿孔區(qū)域包含所述正電極、所述加熱元件和多個(gè)穿孔，并且其中所述正電極被形成在所述穿孔區(qū)域的外表面上，所述加熱元件被形成在所述穿孔區(qū)域的內(nèi)表面上，并且所述多個(gè)穿孔被散布在所述正電極與所述加熱元件之間。所述微粒物質(zhì)傳感器的第三示例可選地包括第一和第二示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述第二元件進(jìn)一步包含無(wú)穿孔區(qū)域，所述無(wú)穿孔區(qū)域不同于所述穿孔區(qū)域，并且其中所述無(wú)穿孔區(qū)域與所述穿孔區(qū)域同軸，并且在直徑上小于所述穿孔區(qū)域。所述微粒物質(zhì)傳感器的第四示例可選地包括第一至第三示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述無(wú)穿孔區(qū)域包含進(jìn)口，所述進(jìn)口被配置為允許排氣進(jìn)入所述傳感器并且從所述無(wú)穿孔區(qū)域流向所述穿孔區(qū)域并且經(jīng)由所述多個(gè)穿孔出來(lái)進(jìn)入所述間隙。所述微粒物質(zhì)傳感器的第五示例可選地包括第一至第四示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括控制器，所述控制器具有被存儲(chǔ)在非臨時(shí)性存儲(chǔ)器上用于以下的計(jì)算機(jī)可讀指令：通過(guò)將正電壓應(yīng)用于所述正電極并且將負(fù)電壓應(yīng)用于所述負(fù)電極而將所述排氣中的微粒積聚在所述間隙中；基于在所述正電極與所述負(fù)電極之間產(chǎn)生的電流確定所述傳感器上的負(fù)荷；以及響應(yīng)于所述負(fù)荷高于第一閾值，通過(guò)將電壓應(yīng)用于所述加熱元件而再生所述傳感器，直至所述碳煙負(fù)荷低于第二閾值，所述第二閾值低于所述第一閾值。所述微粒物質(zhì)傳感器的第六示例可選地包括第一至第五示例中的一個(gè)或更多個(gè)，并且進(jìn)一步包括，其中所述第一元件包含出口孔，所述出口孔被配置為允許所述排氣離開(kāi)所述傳感器。

注意，本文中包括的示例控制和估計(jì)程序能夠與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車(chē)輛系統(tǒng)配置一起使用。在本文中所公開(kāi)的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令存儲(chǔ)在非臨時(shí)性存儲(chǔ)器中，并且可以由包括與各種傳感器、致動(dòng)器和其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件相結(jié)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(shù)量的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)，諸如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。因此，所描述的各種動(dòng)作、操作和/或功能可以按所示順序、并行地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣，實(shí)現(xiàn)在本文中所描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說(shuō)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(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或多個(gè)可以被重復(fù)執(zhí)行。另外，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非臨時(shí)性存儲(chǔ)器中的代碼，其中通過(guò)結(jié)合電子控制器執(zhí)行包括各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件部件的系統(tǒng)中的指令而使所描述的動(dòng)作得以實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在本文中所公開(kāi)的配置和程序本質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實(shí)施例不被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變體是可能的。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于v-6、i-4、i-6、v-12、對(duì)置4缸和其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開(kāi)的主題包括在本文中所公開(kāi)的各種系統(tǒng)和構(gòu)造以及其他的特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f的和非顯而易見(jiàn)的組合和子組合。

以下權(quán)利要求具體地指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見(jiàn)的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個(gè)或多個(gè)這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或多個(gè)這種元件。所公開(kāi)的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過(guò)修改現(xiàn)有權(quán)利要求或通過(guò)在本申請(qǐng)或關(guān)聯(lián)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求而要求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無(wú)論與原始權(quán)利要求相比范圍更寬、更窄、相同或不相同，都被認(rèn)為包括在本公開(kāi)的主題內(nèi)。