[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。提供用于通过被定位于排气系统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传感器组件可以包括彼此分开一定间隙的多排导流装置，其中，每个导流装置包括形成在相对侧表面上的正电极和负电极。通过在连续的导流装置之间的间隙中将突起对齐，排气PM可以较长时间在这些电极之间的间隙中循环，因此增加了在电极上捕获的可能性，并且由此增加了该组件检测排气PM的灵敏度。

相关申请的交叉引用

本申请是2015年11月20日提交的题为“METHOD AND SYSTEM FOR EXHAUSTPARTICULATE MATTER SENSING(用于排气微粒物质感测的方法与系统)”的美国专利申请号14/947,853的部分继续申请，出于所有目的该申请的全部内容通过引用结合在此。

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。

Goulette等在US 2015/0153249 A1示出了示例性PM传感器。其中，对布置在基板上的导电材料图案化，以形成PM传感器的相互交叉的“梳状”电极。当在电极两端施加电压时，在电极之间的基板的表面处或附近积累碳烟微粒。

发明人在此已经认识到这种系统的潜在问题。作为示例，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受到施加在电极之间的静电力并且横跨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，以上问题可以通过传感器组件来解决，该传感器组件包括被布置在该组件的前表面与后表面之间的多排导流装置，每个导流装置具有沿该导流装置相对的表面形成的正电极和负电极、形成在这些导流装置之间的多个间隙、以及被布置在该组件的顶表面与底表面之间的多个突起，该多个突起在多个间隙之间对齐。以此方式，通过将每个突起在两个相邻导流装置之间形成的间隙中对齐，排气中的碳烟微粒可以被另外推动进入该间隙并且更靠近横跨该间隙形成的电极。因此，增大了捕获横跨电极的间隙中的碳烟微粒的可能性，并且因此，提高了传感器组件在排气通道中捕获碳烟微粒的灵敏度。