[发明专利]用于排气微粒物感测的方法和系统

说明书

本发明涉及用于排气微粒物感测的方法和系统，提供了通过安置在排气系统中的柴油微粒过滤器下游的微粒物传感器感测微粒物的方法和系统。在一个示例中，方法包括当排气流速降至低于阈值时，增大微粒物传感器的入口开口以允许更多微粒进入微粒物传感器，并且进一步包括当排气流速增至高于阈值时减小入口开口以减少进入传感器的微粒。通过基于排气速率调节进入传感器的微粒量，并且进一步包括在传感器内的多个流动转向器，传感器的沉积速率和因此传感器针对排气流速的灵敏度可以被维持在期望水平，并且独立于排气流速。

相关申请的交叉引用

本申请是于2016年3月7日提交的名称为“METHOD AND SYSTEM FOR EXHAUSTPARTICULATE MATTER SENSING”的美国专利申请No.15/062,449 的部分延续，该专利申请是于2015年8月25日提交的名称为“METHOD AND SYSTEM FOR EXHAUST PARTICULATEMATTER SENSING”的美国专利申请No.14/835,270的部分延续，这两个专利申请中的每个的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

技术领域

本说明书大体涉及排气气流中的电阻式微粒物(PM)传感器的设计和使用。

背景技术

柴油燃烧排气是管控的排放物。柴油微粒物(PM)是柴油排气的微粒组分，其包括柴油烟粒和浮粒，诸如粉尘微粒、金属的磨蚀微粒、硫酸盐和硅酸盐。当被排放进入大气时，PM能够采取个体微粒或链状聚合体的形式，其中大多数在100纳米的不可见亚微米范围中。用于在排气被排放到大气之前识别和滤除排气PM的各种技术已经被开发。

作为示例，烟粒传感器(也被称为PM传感器)可以用于具有内燃发动机的运输工具中。PM传感器可以位于柴油微粒过滤器(DPF)上游和/或下游，并且可以用于感测PM在过滤器上的加载并且诊断DPF的运转。通常，PM传感器可以基于在一对电极之间的电导率(或电阻率)的测量变化与测量电极之间沉积的PM量之间的相关性感测微粒物或烟粒负荷，该一对电极被放置在传感器的平面基材表面上。具体地，测量的传导率提供烟粒堆积物的测量。这样，用于测量排气中的PM的PM传感器的灵敏度可以取决于排气流速，其中增大的排气流速导致增大的PM传感器灵敏度，并且减小的排气流速导致减小的PM传感器灵敏度。随着这种对排气流速的依赖的增加，捕捉排出DPF的PM的PM 传感器可能不能真实地反映DPF过滤能力。此外，PM传感器可能易于受到水滴冲击和/或在排气中存在的较大微粒的污染，因而影响PM传感器灵敏度并且导致在PM传感器输出中的误差。

一个示例性PM传感器设计由Nelson在US 8225648B2中示出。在其中， PM传感器包括流量转向器和被安置在PM传感器元件周围的栅栏，该栅栏用以滤除较大微粒以防冲击PM传感器元件。栅栏因此用于阻挡排气流中的较大微粒冲击在PM传感器元件上，从而减少由于沉积在PM传感器元件上的大微粒导致的PM传感器灵敏度波动。

发明内容

然而，本发明人在此已经意识到利用这种方法的潜在问题。作为一个示例， PM传感器灵敏度可以继续取决于进入的排气流速。在一个示例中，如上所述的问题可以通过一种方法被部分地解决，该方法响应于微粒物传感器上游的排气流的排气流速而调节被安置在排气流中的微粒物传感器的入口的开口量，以及使排气朝向紧邻多个流动板安置的微粒物传感器元件流动通过多个流动板。该多个流动板可以紧邻传感器元件安置。当排气流过多个流动板时，较大微粒可以在板处被阻挡，并且此外，较小烟粒微粒可以被导向传感器元件并且均匀分布在传感器元件的电极两端。此外，通过基于排气流速调节入口开口量，进入传感器元件并因此被沉积在安置在PM传感器内的传感器元件两端的微粒量可以被控制。以这种方式，微粒物传感器的灵敏度可以独立于排气流速，并且PM 传感器输出可以开始更精确和可靠地测量DPF过滤能力。