[发明专利]烟灰传感器系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月25日提交的美国临时专利申请序列号61/380,267的权益，其全部公开内容在此引用作为参考。

技术领域

一般来说，本公开涉及烟灰传感器，更确切地说，涉及检测废气流中烟灰的传感器系统。

背景技术

烟灰传感器可以用于发动机排放应用，如车载诊断（OBD）。这种类型的传感器可以用于检测和测量发动机废气中的微粒物质堆积，如烟灰浓度。尤其在柴油机中，向环境中排放废气时期望具有可能的最低烟灰微粒浓度。为了监视内燃机的运转状态，对于这个目的适宜的是把烟灰传感器放置在与内燃机相关联的废气系统中。烟灰传感器可以被置于柴油机微粒过滤器（DPF）的上游或下游。如果它被置于DPF的下游，使用烟灰传感器也可以进行DPF的功能监视。当DPF失效时，烟灰传感器可以检测到发动机废气中过量的烟灰并警告车辆发动机控制单元（ECU）。

烟灰传感器可以是相对简单的电阻器件。图1是具有车载加热器元件的一种已知结构的烟灰传感器的示意俯视图，而图2是图1中烟灰传感器的示意仰视图。传感器100可以包括非导电基底102，界定了第一表面104和与第一表面104相对的第二表面106。感测元件108在基底102的第一表面104上形成，并且包括界定了第一电极110和分开的第二电极112的导电材料。导电材料可以是为耐高温而选定的贵金属，并且第一电极110和第二电极112可以彼此电分开以在其间建立开路。

如图所示，第一电极110和第二电极112可以被配置为叉指式（inter-digitized）“手指（finger）”，使第一电极110与第二电极112之间的周长最大化。第一电极110界定了第一组手指114而第二电极112界定了分开的第二组手指116。在运行中，当来自废气的烟灰（未显示）降落于感测元件108时，烟灰中的碳与第一电极110和第二电极112电连接，有效地降低了在其之间的电阻。测量的两个电极之间的电阻被作为存在的烟灰量的指示。

图3是沿着线段3-3取得的图1和图2烟灰传感器的放大剖面图。如图2和图3所示，在一些应用中，传感器100还将具有在基底102的第二表面106上实现的车载加热器元件118。车载加热器元件118被配置为通过加热电阻而加热烟灰传感器100。例如，可能期望清除已经在基底102的第一和/或第二表面104、106上聚集的烟灰。包括具有已知电阻的白金迹线的车载加热器元件118可以被激活，把传感器元件108加热到相对高温，如650°C，从而使得所有累积的烟灰微粒烧尽。

以上介绍的烟灰传感器类型在现有废气系统的条件下易受到故障的影响。电极直接遭受废气流，其中某些废气物质可以导致电极的腐蚀和/或传感器表面的污染，这对烟灰积累的测量可能具有干扰效果。此外，目前的烟灰传感器的感测元件缺少能够感测到感测元件迹线中断开的诊断功能。不仅如此，包括在当前烟灰传感器中的车载加热器一直难以达到充分烧尽在高流量条件期间累积的烟灰所需要的高温。

附图说明

要求权利的主题特征和优点从以下与其一致的详细实施例的介绍将变得显而易见，应当参考附图考虑其说明，其中：

图1是烟灰传感器的示意俯视图；

图2是图1的烟灰传感器的示意仰视图；

图3是沿着线段3-3取得的图1和图2的烟灰传感器的放大剖面图；

图4是与本公开一致的烟灰传感器的示意俯视图；

图5A是与本公开一致的沿着线段5-5取得的图4的烟灰传感器的一部分的剖面图；

图5B是根据与本公开一致的另一个实施例，沿着线段5-5取得的图4的烟灰传感器的一部分的剖面图；

图6是图5B的烟灰传感器的一部分的放大图；

图7是与本公开一致的烟灰传感器的另一个实施例的示意俯视图；

图8A是图7的烟灰传感器的一部分的放大图；

图8B是根据与本公开一致的另一个实施例的图7的烟灰传感器的一部分的放大图；

图8C是根据与本公开一致的另一个实施例的图7的烟灰传感器的一部分的放大图；

图9是与本公开一致的烟灰传感器顶端的立体图；

图10是沿着线段10-10取得的图9的烟灰传感器顶端的放大立体剖面图；

图11是与本公开一致的烟灰传感器系统一个示范实施例的框图。

具体实施方式