[發明專利]用于排氣微粒物質感測的方法與系統

有效

• 申請號: 201611013551.7
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106762060B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張小鋼
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本發明涉及用于排氣微粒物質感測的方法與系統。提供了用于通過定位于在排氣系統中的柴油微粒過濾器下游的微粒物質(PM)傳感器來感測微粒物質的方法和系統。在一個示例中，PM傳感器可以包括在傳感器的表面上的一對突出的相互交叉的電極，并且進一步包括也從該傳感器的表面突出的多個導流裝置。通過使這些導流裝置橫跨這些相互交叉的電極交錯，可以橫跨多個通路累積碳煙，并且由此碳煙可以橫跨該傳感器表面均勻地累積。

技術領域

本書明書總體上涉及排氣氣流中的電阻型微粒物質(PM)傳感器的設計與使用。

技術背景

柴油燃燒可以產生包括微粒物質(PM)的排放物。該微粒物質可以包括柴油碳煙以及氣溶膠，如粉塵微粒、金屬磨損微粒、硫酸鹽、以及硅酸鹽。PM在被釋放進入大氣時，能夠采取單獨微?；蚓坻?chain aggregate)的形式，其中，大多數在看不見的100納米的亞微米范圍內。已經開發各種用于在排氣被釋放到大氣中前識別并濾除排氣的PM的技術。

作為示例，碳煙傳感器(又被成為PM傳感器)可以用于具有內燃發動機的車輛中。PM傳感器可以被置于柴油微粒過濾器(DPF)的上流和/或下游，并且可以用于感測過濾器上的PM負荷并診斷DPF的運行。典型地，PM傳感器可以基于放置在傳感器的平面基板表面上的一對細小電極之間測量的導電性(或電阻率)變化與測量電極之間沉積的PM量的關聯來感測微粒物質或碳煙負荷。具體地，所測量的導電性提供了對碳煙積累的測量。

然而，在這樣的PM傳感器中，在正在進入的排氣中，僅有一小部分PM橫跨在傳感器表面上形成的電極被收集，由此導致傳感器的低靈敏度。另外，由于在傳感器的表面上的流量分布的偏置，即使是這一小部分積累在表面上的PM也不會是均勻的。傳感器表面上的PM不均勻沉積可以進一步惡化傳感器低靈敏度的問題。

發明內容

發明人已經認識到上述問題并且已經識別至少部分地解決這個問題的方法。在一個示例中，以上問題可以通過微粒物質傳感器來解決，該微粒物質傳感器包括：一對平面相互交叉(interdigitated)的電極，這些電極互相間隔一定距離并且從該PM傳感器的表面突出；以及位于這對平面相互交叉的電極之間的多個突出導流裝置。在此，導流裝置可以包括被布置在這些相互交叉的電極的尖齒(tine)對之間的均勻間隔的塊，這些塊之間的間距小于這對平面相互交叉的電極的尖齒對之間的距離。以此方式，通過包括突出電極以及另外包括這些電極之間的導流裝置，可以將單個碳煙橋分為多個碳煙橋，由此增加傳感器表面上PM的表面覆蓋面積并且產生碳煙橋在傳感器表面上的均勻分布。

作為一個示例，當電極之間形成的碳煙橋遇到導流裝置時，碳煙橋可以向外分支以避開塊，并且產生碳煙橋的兩個通路以繼續形成和增長。以此方式，通過在每一個導流裝置處分支碳煙橋，碳煙橋可能能夠在傳感器的更大的表面積上增長，并且可以進一步產生碳煙在傳感器表面上的均勻分布。因此，通過將相互交叉的電極上的導流裝置相交錯，可以在多個通路上積累碳煙橋，并且由此，碳煙可以更均勻地積累在傳感器表面上?？傊?，傳感器的這些特點可以引起PM傳感器的輸出更加精確，由此提高估計微粒過濾器上的微粒負荷的準確度。

應當理解，提供以上發明內容是為了以簡化的形式介紹對在詳細說明中進一步描述的概念的選擇。并不旨在識別所要求保護的主題的關鍵或重要特征，其范圍由隨附權利要求書唯一地限定。另外，要求保護的主題不限于解決以上指出的或在此披露的任何部分中指出的任何缺點的實現方式。

附圖說明

圖1示出了發動機與被定位于排氣流中的相關微粒物質(PM)傳感器的示意圖。

圖2A至圖2D示出了包括突出電極與定位在其中的導流裝置的PM傳感器的放大視圖。

圖3示出了在導流裝置的每一個塊處產生的多個碳煙橋通路。

圖4示出了描繪用于在定位在PM傳感器的表面上的多個導流裝置處將正在進入的PM流分為多個PM流的方法的流程圖。