[发明专利]用于确定排气中的微粒的微粒传感器、排气系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求于2011年1月20日提出的德国专利申请No.102011002937.0的优先权，其整个内容以参考方式包括进本申请。

技术领域

本公开涉及用于确定排气中的微粒的微粒传感器、排气系统和方法。

背景技术

为了监控内燃发动机的排气系统，利用微粒传感器来测量流过排气系统的排气中的微粒含量。

目前，众所周知的是电阻式微粒传感器，其中形成两个或多个金属电极。积聚的微粒，尤其是碳烟微粒，导致以梳状方式彼此啮合的电极短路，因此，随着传感器表面上的微粒浓度增加，在电极之间可以测量到电阻会下降或阻抗会下降(或者如果应用恒定电压的话，则电流会增加)。所测量的电流或其变化可以与积聚的微粒质量相关联，因此也与排气中主要的微粒浓度相关联。

从DE102008041809A1和EP1873511A2/A3的示例中得知所述类型的传感器或系统。

通过增加应用于微粒传感器的传感器元件的参照电压可以提高微粒传感器关于积聚微粒的比电阻(specific resistance)的灵敏度。这种传感器元件的参照电压或供给电压一般被设定为12伏特或5伏特(例如可以从12伏特电池系统获得的)。这是具体应用到轻型结构的情况。

供给电压增加到更高的电平，例如增加到30伏特-40伏特，则需要蓄电池电源的电压增加到更高电压，例如增加到42伏特，或者需要在动力传动系统PCM的控制单元(动力传动系控制模块)中将供给电压从12伏特放大到所需的传感器电压。

第一种方法导致成本增加，这仅通过某些测量需求就未被核准，而第二种方法可能是被禁止的，因为其需要放大动力传动系统的控制单元中的所需电压并且需要布线到排气流中的传感器的位置。考虑到在传感器/致动器的区域中主要通过12伏特供给电压且大多数情况下通过5伏特供给电压来操作的环境中电磁力(EMF)所导致的影响，因此这是不理想的。

发明内容

本发明人已经意识到上面方法的问题，并提供一种传感器来至少部分地处理以上的问题。在一个实施例中，排气系统的微粒传感器包含传感器元件和用于放大传感器元件的参照电压的集成放大电路。

用这种方式，通过放大电路可以放大例如由电池供应的原始电压。这样，可以增加微粒传感器的灵敏度，而不会有与放大PCM中的电压相关联的EMF干扰。

单独考虑或结合附图考虑下面的详细说明书时，将更容易理解本说明书的以上优势和其他优势与特征。

应当理解，提供上述发明内容是为了以简化的形式引入将在具体实施方式中进一步描述的概念选择。这并不意味着确定所声明的主题的关键特征或基本特征，由随附于说明书的权利要求来唯一地限定其范畴。而且，所声明的主题并不限于解决以上或在本公开的任何部分中注解的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的微粒传感器的互相连接的示意性图解。

图2示出了根据本公开的实施例的微粒传感器的放大电路的第一变体。

图3示出了根据本公开的实施例的微粒传感器的放大电路的第二变体。

图4示出了根据本公开的实施例的微粒传感器的测量电路。

图5是示出了根据本公开的实施例的微粒传感器的示例性方法的流程图。

具体实施方式

根据本公开的第一方面，排气系统的微粒传感器包含传感器元件和用于放大传感器元件的参照电压的集成放大电路。

一般地，在排气系统中可以使用微粒或固体传感器来检测排气流中的固体组分且还检测排气流中的可溶性组分。为此，利用传统的电阻式元件，其中当来自排气的物质沉淀在传感器元件上时该电阻式元件的电阻改变。这要求通过周期性地增加传感器元件的温度以便蒸发积聚的物质，从而使传感器进行定期再生。传感器信号关于时间的导数可以用于计算排气中固体或可溶性物质的质量通流。如果过滤器下游的碳烟排放超过诊断阈值，则这种传感器概念也可以被看作是用于检测微粒过滤器的泄漏的手段。

提出的微粒传感器在传感器的位置处对电源电压进行局部放大。用这种方式获得了灵活性和设计自由度，这是因为可以独立于动力传动系统的控制单元及其制造商而获得所需参照电压，并且因为最小化了由EMF所导致的不利影响。而且，该微粒传感器可以用于任意现有系统，这是因为使用的是外部标准化的终端和电压。