[发明专利]用于排气微粒物质感测的方法和系统

说明书

本发明提供用于在排气系统中定位在柴油机微粒过滤器的下游的微粒物质传感器的方法和系统。在一个示例中，微粒物质传感器可包含：球形组件，其包含连接到组件的直径上对置端的中空杆和多个流管；以及传感器元件，其定位在所述组件内，远离多个流管，因此保护传感器元件不受污染物和在多个流管处或其附近冷凝的水滴的影响。另外，所述支撑杆可另外包含排泄孔以使较大微粒流出球形组件并流出到排气道中。

技术领域

本发明涉及感测排气系统中的微粒物质。

背景技术

发动机排放控制系统可利用各种排气传感器。一个示例传感器可以是微粒物质传感器，其指示排气中的微粒物质质量和/或浓度。在一个示例中，所述微粒物质传感器可通过以下操作来操作：随时间蓄积微粒物质，并提供蓄积程度的指示作为排气微粒物质水平的量度。微粒物质传感器可以位于柴油微粒过滤器的上游和/或下游，且可用于感测加载在微粒过滤器上的微粒物质并诊断所述微粒过滤器的操作。

PM传感器的一个示例由梅达(Maeda)等人在US 20120085146A1中示出。其中，微粒物质传感器被附接到排气管的顶部且被容纳在柱形保护管内。PM传感器另外包含定位成更靠近排气管的中心的传感器元件，使得传感器输出更合理地表示排气管中的平均烟粒浓度。另外，PM传感器包含入口洞，其被配置为将排气引导到传感器中且朝向传感器元件。在本文中，传感器元件定位成更靠近入口孔以允许传感器元件捕获更多的进入微粒。

然而，本发明人已经认识到此类传感器配置的潜在问题。作为一个示例，此布置可使传感器元件更易于被排气中在入口孔处或其附近冷凝的水滴污染。在此类传感器配置中，可需要另外的保护涂层来保护烟粒传感器元件不受较大微粒和水滴的直接冲击。添加另外的保护层可能降低带电烟粒微粒与传感器元件的电极之间的静电吸引，且可能引起降低的烟粒传感器灵敏性。在降低的灵敏性的情况下，烟粒传感器可能不能够以可靠的方式确定微粒过滤器的泄漏。因此，传感器中的误差可能引起对DPF退化的错误指示以及对功能过滤器的不必要的替换。

另一方面，如果传感器安装在排气管的底部处，如通过帕特森(Paterson)在US8310249B2中示出，那么在排气管的底部处冷凝的水可溢出到传感器元件中，由此污染传感器元件。传感器元件的此类污染可能引起传感器的输出中的波动，由此降低估计微粒加载在微粒过滤器上的准确性。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题，且识别出至少部分解决所述问题的方法。在一个示例方法中，提供用于感测发动机的排气道中的微粒物质的微粒物质传感器。该微粒物质传感器包括球形组件、支撑杆、多个流管和传感器元件，其中支撑杆耦接到球形组件的底端，多个流管耦接到球形组件的顶端，并且传感器元件定位在球形组件内，远离多个流管。以此方式，通过使多个流管与传感器元件分离，可减少与冲击传感器元件并导致传感器输出中的波动的水滴和较大污染物相关的问题。

作为一个示例，排气微粒物质传感器组件可定位在排气管中的排气微粒过滤器的下游。微粒物质传感器可包含球形组件，该球形组件包含附接到该组件的顶端的多个流管和定位成更靠近该组件的底端的传感器元件。具体地说，球形组件可包含以某一间隙间隔开的中空球形同心外部装置和内部装置。中空支撑杆可安装在组件的底端处，该中空支撑杆将组件耦接到排气管的底部。通过将组件安装在支撑杆上，传感器元件可定位成更靠近排气管的中心。