[发明专利]用于感测微粒物质的系统

说明书

本发明涉及用于感测微粒物质的系统。提供了用于微粒物质传感器的方法和系统。在一个示例中，传感器可以包括用于准许排气从微粒过滤器下游的排气道进入传感器的凹形进口。

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

微粒物质过滤器越来越多地被用于汽车排放系统中以减少发动机排气中的微粒浓度。当碳烟在微粒过滤器上积聚到阈值水平时，过滤器再生过程可以被用来在受控的发动机工况下烧掉积聚的碳烟。然而，随着时间的推移，当过滤器由于过滤器再生过程期间的不受控的温度漂移而出现裂缝时，此类微粒过滤器能够在捕集效率方面遭受不可逆的降低。微粒过滤器的捕集效率的损失可能导致增加的微粒物质排放高于规定的限制许多。

越来越严格的微粒物质排放标准和提出的政府规定的用于监测微粒过滤器的捕集效率的车载诊断(OBD)要求已经刺激用于监测微粒过滤器性能的新技术的许多研究。一种方法包括确定跨过微粒过滤器的压力差。如果压力差小于阈值压力差，那么微粒过滤器则可能正在泄漏。然而，该方法可能不适合于检测由于来自过滤器中的灰烬负载的干扰影响所引起的过滤器失效。确定微粒过滤器泄漏的其他方法包括：利用位于微粒过滤器下游的碳烟传感器来监测排气流中的碳烟负荷，并且当碳烟负荷超过碳烟阈值(例如，碳烟阈值可以根据基于微粒物质排放的可接受碳烟泄漏的阈值量)时发信号。

然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，碳烟传感器可能由于相对小部分的碳烟被沉积在碳烟传感器上而对泄漏的碳烟具有低灵敏性。这可能由于排气管几何形状和/或排气的不良混合。此外，大柴油微粒和/或水滴可能冲击碳烟传感器的表面，从而改变碳烟传感器读数。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于微粒物质传感器的系统来解决，微粒物质传感器沿着排气道被设置，包含与内管同轴的外管，内管具有带有中心开口的凹形底部，并且其中内管的穿孔面向位于外管与内管之间的环形空间中的弧形(curved)传感器元件。以此方式，排气可以流过穿孔到达传感器元件以准确地确定排气道中微粒物质传感器上游的微粒过滤器的状况。

作为一个示例，穿孔面向传感器元件的第一表面，第一表面包含彼此间隔开的一对叉指式电极。可以存在被耦连至传感器基板的第二表面的加热元件，其中第二表面面向外管的内壁。传感器基板被配置为捕获碳烟，其中碳烟可以被沉积在该对叉指式电极之间。随着碳烟积聚，分开的电极可以变得桥接(例如，被电耦连)，从而减小两个电极中的一个电极的电阻。响应于电阻正在被减小，加热元件可以被激活以烧掉传感器基板上的积聚的碳烟。此外，微粒物质传感器上游的排气道中的微粒过滤器可以响应于电极变得桥接而被再生。传感器基板的连续的再生之间的时间间隔可以被测量，其中微粒过滤器的退化可以基于时间间隔小于阈值时间间隔来确定。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在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是发动机的示意图。

图2示出了微粒物质(PM)传感器组件的示意图示。

图3A和3B示出了PM传感器组件的部件的剖视图。

图3C和3D示出了PM传感器组件中的PM传感器元件的第一表面和第二表面的详细视图。

图2到图3D近似按比例示出，然而，其他尺寸也可以被使用。

图4示出了用于确定排气管中微粒过滤器的退化的方法。

图5示出了用于监测PM传感器组件的再生之间的时间间隔的操作顺序。

具体实施方式