[发明专利]用于排气微粒物质感测的方法与系统

说明书

本发明涉及用于排气微粒物质感测的方法与系统。提供了用于通过定位于在排气系统中的柴油微粒过滤器下游的微粒物质(PM)传感器来感测微粒物质的方法和系统。在一个示例中，PM传感器可以包括在传感器的表面上的一对突出的相互交叉的电极，并且进一步包括也从该传感器的表面突出的多个导流装置。通过使这些导流装置横跨这些相互交叉的电极交错，可以横跨多个通路累积碳烟，并且由此碳烟可以横跨该传感器表面均匀地累积。

技术领域

本书明书总体上涉及排气气流中的电阻型微粒物质(PM)传感器的设计与使用。

技术背景

柴油燃烧可以产生包括微粒物质(PM)的排放物。该微粒物质可以包括柴油碳烟以及气溶胶，如粉尘微粒、金属磨损微粒、硫酸盐、以及硅酸盐。PM在被释放进入大气时，能够采取单独微粒或聚链(chain aggregate)的形式，其中，大多数在看不见的100纳米的亚微米范围内。已经开发各种用于在排气被释放到大气中前识别并滤除排气的PM的技术。

作为示例，碳烟传感器(又被成为PM传感器)可以用于具有内燃发动机的车辆中。PM传感器可以被置于柴油微粒过滤器(DPF)的上流和/或下游，并且可以用于感测过滤器上的PM负荷并诊断DPF的运行。典型地，PM传感器可以基于放置在传感器的平面基板表面上的一对细小电极之间测量的导电性(或电阻率)变化与测量电极之间沉积的PM量的关联来感测微粒物质或碳烟负荷。具体地，所测量的导电性提供了对碳烟积累的测量。

然而，在这样的PM传感器中，在正在进入的排气中，仅有一小部分PM横跨在传感器表面上形成的电极被收集，由此导致传感器的低灵敏度。另外，由于在传感器的表面上的流量分布的偏置，即使是这一小部分积累在表面上的PM也不会是均匀的。传感器表面上的PM不均匀沉积可以进一步恶化传感器低灵敏度的问题。

发明内容

发明人已经认识到上述问题并且已经识别至少部分地解决这个问题的方法。在一个示例中，以上问题可以通过微粒物质传感器来解决，该微粒物质传感器包括：一对平面相互交叉(interdigitated)的电极，这些电极互相间隔一定距离并且从该PM传感器的表面突出；以及位于这对平面相互交叉的电极之间的多个突出导流装置。在此，导流装置可以包括被布置在这些相互交叉的电极的尖齿(tine)对之间的均匀间隔的块，这些块之间的间距小于这对平面相互交叉的电极的尖齿对之间的距离。以此方式，通过包括突出电极以及另外包括这些电极之间的导流装置，可以将单个碳烟桥分为多个碳烟桥，由此增加传感器表面上PM的表面覆盖面积并且产生碳烟桥在传感器表面上的均匀分布。

作为一个示例，当电极之间形成的碳烟桥遇到导流装置时，碳烟桥可以向外分支以避开块，并且产生碳烟桥的两个通路以继续形成和增长。以此方式，通过在每一个导流装置处分支碳烟桥，碳烟桥可能能够在传感器的更大的表面积上增长，并且可以进一步产生碳烟在传感器表面上的均匀分布。因此，通过将相互交叉的电极上的导流装置相交错，可以在多个通路上积累碳烟桥，并且由此，碳烟可以更均匀地积累在传感器表面上。总之，传感器的这些特点可以引起PM传感器的输出更加精确，由此提高估计微粒过滤器上的微粒负荷的准确度。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍对在详细说明中进一步描述的概念的选择。并不旨在识别所要求保护的主题的关键或重要特征，其范围由随附权利要求书唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决以上指出的或在此披露的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了发动机与被定位于排气流中的相关微粒物质(PM)传感器的示意图。

图2A至图2D示出了包括突出电极与定位在其中的导流装置的PM传感器的放大视图。

图3示出了在导流装置的每一个块处产生的多个碳烟桥通路。

图4示出了描绘用于在定位在PM传感器的表面上的多个导流装置处将正在进入的PM流分为多个PM流的方法的流程图。