用于感测微粒物质的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于感测微粒物质的系统。描述用于感测车辆的排气系统中的微粒物质的系统和方法。示例系统包括在上游表面上带有多个进气孔的第一外管、在下游表面上带有多个进气孔的第二内管，和放置在第二内管内的微粒物质传感器。第二内管可安置在第一外管内，使得第二内管的中心轴线与第一外管的中心轴线平行。
【专利说明】用于感测微粒物质的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2014年6月9日提交的“用于感测微粒物质的系统(Systemfor SensingParticulate Matter)”的美国专利申请号14/299，885的后续部分，该专利申请的全部内容出于所有的目的通过参考被全部并入本文。本申请还要求2014年11月7日提交的“微粒物质传感器(Particulate Matter Sensor)”的美国临时专利申请号62/077,140的优先权，该专利申请的全部内容出于所有的目的通过参考被并入本文。
技术领域
[0003]本申请涉及感测排气系统中的微粒物质。
【背景技术】
[0004]发动机排放控制系统可利用各种排气传感器。一种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，微粒物质传感器可通过在一段时间内积累微粒物质并提供累积程度的指示作为排气微粒物质水平的测量来操作。
[0005]由于传感器表面上流量分布的偏差，微粒物质传感器可遇到碳烟在传感器上的不均匀沉积的问题。进一步地，微粒物质传感器会易于被排气中存在的水滴和/或较大微粒的撞击污染。该污染可导致传感器输出的误差。更进一步地，当大量的排气流穿过微粒物质传感器时，传感器再生可以是不适当的。
【发明内容】
[0006]发明人在此已意识到上述问题并确定一种方法至少部分地解决该问题。在一种示例方法中，提供用于感测发动机的排气通道中的微粒物质的系统。该系统包括在上游表面上带有多个进气孔的第一外管、在下游表面上带有多个进气孔的第二内管，和放置在第二内管内的微粒物质传感器。
[0007]例如，微粒物质(PM)传感器可设置在第二内管内，所述第二内管封闭在第一外管内。第一外管在面向接近的排气流的第一外管的上游表面上可具有多个穿孔。进一步地，第二内管可具有分布在第二内管的下游表面上的一组穿孔，所述下游表面背离排气流。PM传感器在它的其中一个表面上可包括电路，且PM传感器可安置在内管内以使带有电路的表面面向第二内管的下游表面上的进气穿孔。因此，排气的样本可经由上游穿孔进入第一外管，在第二内管和第一外管之间的环形空间周围流动，且经由内管的下游表面上的一组穿孔进入第二内管。排气的样本然后可撞击带有电路的PM传感器的表面并横穿所述表面流动。最后，排气的样本可经由渠道(channels)离开第二内管，所述渠道流体地连接第二内管与排气通道。
[0008]这样，PM传感器可暴露于横穿它的表面的更均匀的流分布。通过引导排气样本通过两组孔，排气样本的流率可被控制。进一步地，当它撞击PM传感器的表面以允许微粒的更均匀沉积时，流率会更平稳。通过提供更平稳且受控制的排气样本的流率到PM传感器表面上，传感器再生可出现减少的热损失。进一步地，当排气样本流过两个保护管之间的环形空间时，由于较大微粒和/或水滴的较大冲力，它们可沉积在第一外管的内部下游表面上。因此，PM传感器可免受水滴和较大微粒的撞击。总的来说，PM传感器的运作可被改善且可更可
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[0009]在另一示例中，PM传感器可设置在单个保护管内，所述单个保护管在背离接近的排气流的下游表面上具有多个穿孔。进一步地，保护管可具有安置在保护管的侧表面上的一个或更多个出口孔，其中所述侧表面与接近的排气流相切。使排气在保护管周围流动可在保护管的侧表面的外部建立相对于保护管的下游表面外部的区域的较低压力区域。由于保护管的下游表面和侧表面之间的压差，排气可被自然地吸入下游穿孔中，吸到PM传感器上，且然后通过保护管的侧表面上的出口渠道离开保护管。因此，穿过保护管流动的一部分排气的流动方向可以被颠倒，使得该部分排气可在已穿过保护管流动之后朝向保护管的下游表面上的穿孔流动。
[0010]这样，PM传感器可暴露于横穿它的表面的更均匀的流分布。在通过保护管的下游表面上的进气穿孔进入保护管之前，通过围绕保护管引导排气样本，排气样本的流率可被控制。进一步地，当它撞击PM传感器的表面以允许微粒更均匀沉积时，流率会更平稳。通过提供更平稳且受控制的排气样本的流率到PM传感器表面上，传感器再生可出现减少的热损失。进一步地，当排气样本从保护管的下游表面流动时，撞击PM传感器的较大微粒和/或水滴的量可被减少。具体地，由于它们较大的冲力，水滴和/或较大微粒可穿过保护管流动，而不需要对它们的流动方向重新定向以通过保护管的下游表面上的穿孔进入保护管。因此，PM传感器可免受水滴和/或较大微粒的撞击。总的来说，PM传感器的运作可以被改善且可更可靠。
[0011]应该理解，提供上述
【发明内容】
以简化的形式引入在【具体实施方式】中被进一步描述的概念选择。这并不为了识别所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围通过随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0012I图1是发动机的示意图。
[0013]图2A至图2B示出根据本公开的包括两个保护管的微粒物质(PM)传感器组件的示意图。
[0014]图3示出如放置在图1的发动机的排气通道中的PM传感器组件的截面图。
[0015]图4A、图4B和图4C描绘PM传感器组件的多个横截面视图。
[0016]图5是PM传感器组件的横截面周围的示例流体流动。
[0017]图6是根据图5所示的结构的示例流体动力学计算的图形描述。
[0018]图7A至图7B示出图2A至图2B的PM传感器组件的两个额外实施例的示意图。
[0019]图8A至图8B示出图2A至图2B的PM传感器组件的两个额外实施例的示意图。
[0020]图9A至图9B描述图7A至图7B和图8A至图8B中分别示出的PM传感器组件的实施例的横截面视图。
[0021]图10示出如放置在图1的发动机的排气通道中的图7A至图7B中所示的PM传感器组件的实施例的截面图。
[0022]图11是PM传感器组件周围的示例流体流动。
[0023]图12是图2A和图2B的PM传感器组件的可替换实施例的示意图。
[0024]图13描绘图12中所示的PM传感器组件的实施例的横截面视图。
[0025]图14是用于使用图1至图2B、图7A至图7B、图8A至图8B和图12的PM传感器组件感测PM的方法的示例流程图。
[0026]图15A至图15B描述仅包括一个保护管的PM传感器组件的示意图。
[0027 ]图16是图15A和图15B中所示的PM传感器组件的横截面视图。
[0028]图17是图15A至图15B中所示的PM传感器组件的横截面周围的示例流体流动。
[0029]图18是用于使用图15A至图15B中所示的PM传感器组件感测PM的方法的示例流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面的描述涉及感测发动机系统(诸如图1中所示的发动机系统)的排气流中的微粒物质(PM)。PM传感器可放置在发动机系统的排气通道中，如图3和图9A至图9B中所示。PM传感器组件可包括在上游表面上带有孔的第一外管和在下游表面上带有孔的第二内管(图2A、图2B和图7A、图7B)。进气孔也可安置在传感器底部附近的PM传感器的圆周周围(图8A和图SB) 传感器可封闭在第二内管内。一部分排气可被吸入PM传感器组件的第一外管中，因此该部分气体可在第一外管和第二内管之间的环形空间内流动且最终进入第二内管(图4A、图4B、图10和图14)。该部分排气然后可撞击具有电路的PM传感器的表面。最后，该部分排气可经由如图3、图4A、图4C、图9A、图9B和图1O中所示的PM传感器组件的侧表面或底部表面上的渠道离开内管。排气通道中穿过PM传感器组件的排气流可在PM传感器组件的侧表面处建立低静态压力区(图5和图6) 传感器组件可以相反的取向放置，使得排气样本从下游表面上的孔进入第一外管，流经第一外管和第二内管之间的环形空间，并从上游表面上的孔进入第二内管(图8A至图SB和图9A至图9B) JM传感器可安置在第二内管内，使得电路面向第二内管上的上游孔以允许排气撞击电路，致使反馈可被提供到控制器。PM传感器组件的另一实施例可包括PM传感器周围的单个保护管(图15A、图15B)。保护管可放置在排气通道中，使得进气孔可安置在面向排气通道中的气流方向下游的管的表面上。排气通道中穿过PM传感器组件的排气流可在PM传感器的侧表面处建立低静态压力区(图17)。由于通过在保护管周围流动的排气造成的压差，排气可通过管的下游表面上的孔进入第一外管，流到PM传感器上，且从安置在保护管的侧表面上的渠道离开管(图16)。图18示出带有单个保护管的PM传感器组件的示例感测操作。
[0031]现在参照图1，它示出带有多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，所述多汽缸发动机10可包括在车辆的推进系统中。发动机10可至少部分地通过包括控制器12的控制系统且经由输入设备130通过来自车辆操作员132的输入控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30(也称为汽缸30)可包括带有安置其中的活塞36的燃烧室壁32 ο活塞36可耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统(未示出)耦接到车辆的至少一个驱动轮(未示出)。进一步地，起动机马达(未示出)可经由飞轮(未示出)耦接到曲轴40以实现发动机1的起动操作。
[0032]燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够分别经由进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0033]在图1所述的示例中，进气门52和排气门54可经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53可每个包括一个或更多个凸轮且可利用可通过控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS )、可变凸轮正时(VCT )、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程中的一个或更多个，以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和57确定。在可替换实施例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动控制。例如，可替换地，汽缸30可包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0034]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有用于提供燃料到汽缸的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸30被示出包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出耦接到汽缸30以用于直接喷射与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的燃料到汽缸。以该方式，燃料喷射器66提供燃料到燃烧室30中的所谓的直接喷射。也应理解，汽缸30可在燃烧循环期间从多个喷射接收燃料。在另一些示例中，例如，燃料喷射器可安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料栗和燃料轨的燃料系统(未不出)被输送到燃料喷射器66。
[0035]在图1中所示的示例中，发动机10被配置为通过压缩点火来燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在另一些实施例中，发动机10可通过压缩点火和/或火花点火燃烧不同的燃料，其包括汽油、生物柴油，或包含燃料混合物(例如，汽油和乙醇，或汽油和甲醇)的酒精。因此，这里所述的实施例可用于任何合适的发动机，其包括但不限于，柴油和汽油压缩点火发动机、火花点火发动机、直接或气门喷射发动机，等等。
[0036]进气通道42可包括节气门62，该节气门62具有节流板64。在该特定示例中，节流板64的位置可通过控制器12经由提供到包括有节气门62的电动马达或致动器的信号而变化，该配置通常称为电子节气门控制(ECT)。以该方式，节气门62可被操作以改变提供到其它发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP被提供到控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于提供各自的信号MAF和MAP到控制器12。
[0037]进一步地，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可经由EGR通道140将来自排气通道48的所需部分的排气传送到进气歧管44。提供的EGR量可经由EGR阀142通过控制器12来改变。通过将排气引到发动机10，用于燃烧的可用氧气量被减少，从而例如降低燃烧火焰温度并减少NOx的形成。如所描述的，EGR系统进一步包括EGR传感器144，其可布置在EGR通道140内且可提供排气的压力、温度和浓度中的一个或更多个的指示。在一些条件下，EGR系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，从而在一些燃烧模式期间提供控制点火正时的方法。进一步地，在一些条件下，一部分燃烧气体可通过控制排气门正时，诸如通过控制可变气门正时机构，而被保留或捕集在燃烧室中。
[0038]排气系统128包括排气传感器126，其耦接到排放控制系统70上游的排气通道48。排气传感器126可为用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(宽域或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。
[0039]排放控制系统70被示出沿排气传感器126下游的排气通道48布置。排放控制系统70可为选择性催化还原(SCR)系统、三元催化剂(TWC)、Ν0χ捕集器、各种其它排放控制设备，或它们的组合。例如，排放控制系统70可包括SCR催化剂71和柴油微粒过滤器(DPF) 72。在一些实施例中，DPF 72可位于SCR催化剂71的下游(如图1中所示)，而在另一些实施例中，DPF72可安置在SCR催化剂71的上游(图1中未示出)。排放控制系统70可进一步包括排气传感器162。传感器162可为用于提供排气成分的浓度的指示的任何合适的传感器，例如，诸如N0x、NH3、EG0或微粒物质(PM)传感器。在一些实施例中，传感器162可位于DPF 72的下游(如图1中所示)，而在另一些实施例中，传感器162可安置在DPF 72的上游(图1中未示出)。进一步地，应该理解，不止一个传感器162可被提供在任何合适的位置中。
[0040]如参考图2A和图2B更详细所述，传感器162可为PM传感器且可测量DPF 72下游的微粒物质的质量或浓度。例如，传感器162可为碳烟传感器。传感器162可被可操作地耦接到控制器12且可与控制器12通信以指示离开DPF 72并流经排气通道48的排气内的微粒物质的浓度。这样，传感器162可检测从DPF 72的泄漏。
[0041]进一步地，在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排放控制系统70可通过操作微粒空气/燃料比内的发动机的至少一个汽缸而被定期地重置。
[0042]控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(1/0)104、在该特定示例中被示出为只读存储器芯片(R0M)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)IlO和数据总线。控制器12可与耦接到发动机10的传感器通信且因此接收来自所述传感器的除上述讨论的那些信号之外的各种信号，其包括:来自质量空气流量传感器120的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值;来自耦接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP;以及来自排气传感器126的排气成分浓度。发动机转速信号RPM可通过控制器12从信号PIP生成。
[0043]如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸，且每个汽缸可类似地包括它自身的进气门/排气门组、燃料喷射器、火花塞，等等。
[0044]现在转向图2A至图2B，示出PM传感器组件200的两个示例实施例的示意图。图2A和图2B中所示的PM传感器200的唯一区别可为孔244和246(下面更详细描述)；否则，图2A和图2B中的PM传感器组件200可相同。因此，图2B用于示出PM传感器组件200的孔244和246的形状和大小是如何可变的。PM传感器组件200可为图1的排气传感器162，且因此可共享如已描述的针对排气传感器162的通用特征和/或配置。PM传感器组件200可被配置为测量排气中的PM质量和/或浓度，且正因如此，可耦接到排气通道。应该理解，PM传感器组件200以简化形式通过示例的方式示出且其它配置是可能的。
[0045]从图1的排气通道48内部的下游角度示出PM传感器组件200，使得排气正如箭头272所指示的从图2A至图2B的右手侧流到图2A至图2B的左手侧。PM传感器组件200可包括第一外管210，其带有分布在第一外管210的上游表面254上的一个或更多个孔244(也称为穿孔244)。孔244(或进气孔244)可用作用于针对微粒物质对排气采样的进气孔。如图2A的示例中所示，进气孔244可包括沿平行于第一外管210的中心轴线X-X’的第一外管210的竖直轴线彼此对齐的多个圆形孔。在另一些示例中，如下面参考图8A和图SB所描述的，可包括孔244的多个圆形孔可在第一外管210的圆周周围延伸。然而，在另一实施例中，如图2B中所示，一个或更多个进气孔244可为矩形的。具体地，进气孔244可为矩形，且第一对平行边比第二对平行边长。进一步地，矩形进气孔244可安置在第一外管210上，使得第一对平行边与第一外管210的中心轴线X-X’平行。在一个示例中，如图2B中所示，进气孔244可仅包括一个矩形孔。然而，在另一些示例中，进气孔244可包括不止一个矩形孔。进气孔244可从PM传感器组件200的底部表面262—直延伸到PM传感器组件200的顶部表面250。在另一些示例中，如图2A至图2B中所示，进气孔可不从底部表面262延伸到顶部表面250，且可被完全包含在第一外管210的上游表面254内。第一外管210的上游表面254与图1的排气通道48中的接近的排气(箭头272)的流动基本正交且面向所述流动。因此，上游表面254可与排气流直接接触，且离开DPF 72的排气可以畅通无阻的方式朝向PM传感器组件200的第一外管210的上游表面254流动。进一步地，没有部件可阻止排气从DPF到PM传感器组件200的流动或使所述排气的流动转向。因此，用于采样的一部分排气可经由孔244被引导到PM传感器组件200中。第一外管210在它的下游表面258上可以不包括任何孔。
[0046]PM传感器组件200进一步包括完全封闭在第一外管210内的第二内管220。第二内管220可被安置成使得第二内管的中心轴线与第一外管210的中心轴线平行。在图2A和图2B所示的示例中，第二内管220的中心轴线X-X’与第一外管210的对应中心轴线X-X’相一致，且可以相同，从而导致第二内管在第一外管内的同轴设置。因此，环形空间(图2A和图2B中未示出)可在第一外管210和第二内管220之间形成。具体地，环形空间可在第二内管220的外表面和第一外管210的内表面之间形成。在替换实施例中，第一外管210的中心轴线可不与第二内管220的中心轴线相一致，但可平行。然而，可维持第一外管和第二内管之间的环形空间。
[0047]第二内管220在第二内管220的下游表面252上也具有孔246(或进气孔246)。孔246可充当用于对被吸入第一外管210中的一部分排气进行采样的进气孔。进一步地，第二内管在它的上游表面260上可不包括进气孔。与进气孔244类似，进气孔246可为圆形或矩形的。在图2A中所示的示例中，进气孔246可包括沿平行于第二内管220的中心轴线(例如，中心轴线X-X’)的第二内管220的竖直轴线彼此对齐的多个圆形孔。然而，在另一实施例中，如图2B中所示，一个或更多个进气孔246可为矩形的。具体地，进气孔246可为矩形，且第一对平行边比第二对平行边长。进一步地，矩形进气孔246可安置在第二内管220上，使得第一对平行边与第二内管220的中心轴线平行。在图2B中所示的示例中，进气孔246可仅包括一个矩形孔。然而，在另一些示例中，进气孔246可包括不止一个矩形孔。进气孔246可从第二内管220的底部表面264—直延伸到PM传感器组件200的顶部表面250。在另一些示例中，如图2A至图2B中所示，进气孔可不从底部表面264延伸到顶部表面250，且可被完全包含在第二内管220的下游表面252内。第二内管220的下游表面252包括与排气流基本正交且背离排气通道中的排气流动的表面。进一步地，第二内管220的下游表面252位于第一外管210内且因此，不与图1的排气通道48中的排气流直接接触。然而，下游表面252可与经由第一外管210的孔244引导的部分排气直接接触。因此，经由第一外管210的孔244引导到PM传感器组件200中的部分排气可经由第二内管220的孔246被引导到第二内管220内的内部空间(未示出)中。因此，第二内管220可包括其内的中空内部空间。
[0048]PM传感器组件200进一步包括安置在第二内管220内的内部空间中的PM传感器232。因此，PM传感器232可以被完全封闭在第二内管220内，所述第二内管220进而可被第一外管210包围。因此，第一外管和第二内管可用作对PM传感器的屏蔽或保护。
[0049]PM传感器232可包括位于第一表面236上的电路234。进一步地，PM传感器232可放置在第二内管220内，使得第一表面236面向第二内管220的下游表面252上的多个孔246。因此，被引入第二内管220内的内部中空空间中的该部分排气可撞击PM传感器232的第一表面236。从该部分排气到第一表面236上的微粒沉积可在电路234内建立桥接或捷径并改变输出，例如PM传感器232的电流或电压。因此，来自PM传感器232的输出可为传感器测量的排气样本中累积的微粒物质的指示。
[0050]第二内管220可经由一个或更多个渠道242被流体地耦接到排气通道，在图2A和图2B中所示的示例中，所述渠道242可位于PM传感器组件的侧表面256上。侧表面256可与排气通道中的排气流的方向基本相切。进一步地，渠道242仅流体地耦接第二内管220内的内部空间到排气通道，从而仅允许第二内管220内的部分排气离开PM传感器组件200 ο渠道242可被形成为有壁通道，其中所述壁阻止通达到第一外管210和第二内管220之间的环形空间。因此，渠道242可被第一外管210密封隔开。因此，被吸入第一外管210中的部分排气可仅流进第二内管220，且不可直接从第一外管210离开PM传感器组件。因此，第二内管220的中空内部空间内的部分排气可经由布置在PM传感器组件的侧表面256上的一个或更多个渠道242离开。在图2A至图2B中所示的示例中，一个或更多个出口渠道242可为圆形的且可沿平行于第一外管210的中心轴线X-X’的轴线、沿侧表面256对齐。然而，在另一些示例中，一个或更多个出口渠道242可为矩形的。仍在进一步的示例中，如下面参照图7A、图7B、图8A和图SB更详细所述，一个或更多个出口渠道242可源于第二内管220的底部表面264，且可允许排气通过第一外管210的底部表面262离开PM传感器组件200的底部。
[0051 ]在图2A和图2B的示例中，第一外管210和第二内管220中的每一个都可具有圆形横截面。在可替换实施例中，可使用不同的横截面。在一个示例中，第一外管210和第二内管220可为中空管，其由能够承受排气通道中的较高温度的金属形成。在另一示例中，可使用可替换材料。仍然进一步地，第一外管和第二内管中的每一个可由不同的材料形成。此外，经选择以用于制造第一外管和第二内管的材料可为能忍受暴露于从DPF释放的水滴的材料。
[0052]PM传感器组件200可以合适的方式耦接到排气通道48(图1)，使得PM传感器组件的顶部表面250被密封到排气通道的壁。PM传感器组件200到排气通道的壁的耦接将参照图3在下面详细描述。
[0053]第一外管210可包括一个或更多个排泄孔248，其分散在底部表面262上以允许水滴和较大微粒从PM传感器组件200排出。排泄孔248的大小、数量和位置可基于PM传感器组件的设计参数。在PM传感器组件200的示例中，描述两个排泄孔248。在替换实施例中，排泄孔的数量可较高或较小。进一步地，它们的大小和位置可不同于在给定示例中所描述的大小和位置。
[0054]第二内管220可在底部表面264处被完全密封并且关闭。底部表面264处的第二内管220的密封可在PM传感器200的制造期间来实现。进一步地，底部表面264的闭合可确保第二内管220内的部分排气仅经由渠道242离开。关于PM传感器组件200的额外细节将参考图3至图4C在下面详细描述。
[0055]PM传感器组件200可安置在排气通道48内且被配置为对其内流动的排气进行采样。一部分排气可经由第一外管210的上游表面254上的孔244流到PM传感器组件200和第一外管210中。该部分排气在穿过第一外管210和第二内管220之间形成的环形空间循环之前可撞击第二内管220的上游表面260的外部。该部分排气然后可经由第二内管220的下游表面252上的孔246进入第二内管220且可撞击PM传感器232的第一表面236。最后，该部分排气可经由渠道242离开第二内管220(和PM传感器组件)并与排气通道48中的剩余排气流汇合。
[0056]PM传感器232可耦接到加热器(未示出)以烧尽积累的微粒，例如，碳烟，且因此可被再生。这样，PM传感器可返回到更适合转送关于排气的准确信息的条件。这种信息可包括涉及DPF的状态的诊断，且因此可至少部分地确定是否存在DPF泄漏。
[0057]现在转向图3，它示意性地示出在沿图2A和图2B的线D-D ’的纵向平面中的PM传感器组件200的纵向截面图300。在所描绘的示例中，PM传感器组件200耦接在排气管310(或导管310)内且排气在区域320内流动。排气管310可为图1中的排气通道48的一部分。进一步地，在图3所描绘的示例中，排气正朝向区域320内的查看器流动。因此，查看器被安置在PM传感器组件200的下游且面朝上游方向。之前在图1、图2A和图2B中介绍的部件在图3至图4C中被类似地编号且不再介绍。
[0058]在图3中所述的截面图300中，PM传感器组件200被示出为径向延伸到排气管310中并親接到排气管310的顶部(相对于(with respect to)竖直方向)。例如，PM传感器组件200可通过凸起部344中的中心孔(未示出)被插入并且被耦接到排气管310。这里，凸起部344可被焊接到并且被接合到外缘372处的排气管310。在另一些示例中，凸起部344可经由可替换的接合方法，诸如硬焊、黏附等，被接合到排气管310且还可在包括外缘372的不同位置处被接合。
[0059]在所示示例中，PM传感器组件200可用螺钉固定到凸起部344中。例如，凸起部344中的中心孔的内表面上的内螺纹可与耦接到PM传感器组件200的连接器组件314的一部分上的外螺纹啮合。可替换地，其它固定方法可用于将PM传感器组件200耦接到凸起部344，且因此耦接到排气管310。通过将PM传感器组件200插入并且附接到凸起部344，且因此附接到排气管310，密封的接合点可经由凸起部344在PM传感器组件200的顶部表面250和排气管310之间形成以确保没有泄漏。因此，穿过排气管310中的PM传感器组件200流动的排气不可通过密封的接合点而逸入大气中。
[0060]在另一些示例中，PM传感器组件200可位于沿排气管310的替换位置中。进一步地，PM传感器组件200可耦接到连接器组件314，该连接器组件314可被操作地耦接到控制器。
[0061]如较早前参照图2A和图2B所述，第二内管220可以被完全封闭在第一外管210内。可在第一外管和第二内管之间形成环形空间364 传感器232可位于第二内管220内，使得带有电路234的第一表面236面向下游方向(和查看器)。第二内管220可横穿它的底部表面264被密封(相对于竖直方向)，使得底部表面264上没有开口。相比之下，第一外管210可包括在它的底部表面262处的一个或更多个排泄孔248(相对于竖直方向)，以允许可能出现在第一外管210和第二内管220之间的环形空间364内的水滴和较大微粒的移除。
[0062]图3还描述将第二内管220的内部空间348与排气管310内的区域320流体地耦接的渠道242。渠道242可源自第二内管220的侧表面326并允许内部空间348内的排气离开PM传感器组件200。进一步地，渠道242的一端可正对PM传感器组件200的第一外管210的侧表面324。包括第一外管的侧表面324的PM传感器组件200的侧表面256与排气管310中的排气流的方向基本相切。进一步地，第一外管210的侧表面324可与排气管310中流动的排气直接接触。
[0063]应该理解，分布在第一外管的上游表面254上的多个孔244的大小(例如，直径)，和第二内管的下游表面252上的多个孔246的大小可通过使用模型优化，所述模型诸如计算流体动力学(CR))工具，以能够以合适的气体流率流进PM传感器组件200中。该模型还可优化孔244和246的大小以改善流动均匀性。通过优化孔，令人满意的排气采样可随着流动均匀性的改善而出现，从而使微粒物质能够更均匀地沉积在PM传感器第一表面236上。
[0064]在给定的示例中，每组孔(S卩，244和246)包括六个孔，如图2A和图2B中所示。然而，在替换实施例中，每组或每群孔可包括更大或更小数量的孔。类似地，在图3的示例中，侧表面256上的渠道242包括每个侧表面上的三个渠道。在替换实施例中，每组渠道可包括更大或更小数量的渠道。孔和渠道的数量还可基于第一外管210和第二内管220的尺寸。
[0065]图4A、图4B和图4C示意性地示出分别沿平面A-A ’、B-B ’和C-C ’的PM传感器组件200的横截面视图。因此，之前在图2A、图2B和图3中介绍的部件被类似地编号且不再介绍。
[0066]参照图4A，它示出沿图2A和图2B的平面A-A，的横截面视图410，其中视图410包括横穿PM传感器组件的截面，所述PM传感器组件带有面向接近的排气流的一个或更多个上游进气孔244、第二外管上的一个或更多个下游进气孔246，以及渠道242。经由PM传感器组件200的示例采样方法将参照图2A、图2B、图3和图4A在下面详细描述。
[0067]当排气从图4A的右手侧流到左手侧时，一部分排气432可经由第一外管210的上游表面254处的一个或更多个进气孔244进入PM传感器组件200。该部分排气432可在通过在第一外管210的内表面和第二内管220的外表面之间形成的环形空间364被运送之前碰撞第二外管220的上游表面260的外部。因此，第二内管220可作为PM传感器232的绝缘屏蔽以减少再生期间从PM传感器232的热损失。该部分排气432可朝向环形空间364的下游端流动。这里，尽管渠道242看起来阻挡该部分排气432的通路，但是该部分排气432仍可在环形空间364内的渠道242上方或下面流动。
[0068]该部分排气432可包括例如来自DPF的水滴，以及带有其它分散的成分的较大微粒。在一个示例中，当该部分排气432撞击时，这些水滴和较大微粒可沉积在第二内管220的上游表面260上。这里，沉积的水滴和较大微粒可沉到第一外管210的底部表面并且通过排泄孔248排出。在另一示例中，水滴和较大微粒可通过环形空间364运送。
[0069]该部分排气432然后可经由第二内管220的下游表面上的一个或更多个进气孔246进入第二内管220内的内部空间348 ο这里，该部分排气432以180度改变流动的方向从而从环形空间364进入第二内管220。在该示例中，由于水滴和较大微粒的较大冲力，水滴和较大微粒不能够改变它们的流动方向且可沉积在第一外管210的内部下游表面上。这些微粒和液滴最终可朝向第一外管210的底部表面262下沉且可从排泄孔248排出。
[0070]当该部分排气432经由进气孔246进入第二内管220时，排气可撞击PM传感器232的第一表面236。通过使排气撞击PM传感器的表面，而不是使排气样本横穿PM传感器的表面流动，PM沉积的均匀性可被提高。如较早前参照图2A和图2B所描述的，第一表面236可具有电路234，使得微粒(诸如碳烟)可沉积在第一表面236上并且可经由电路234来检测。该部分排气432然后可离开第二内管220的内部空间348，且因此，经由渠道242离开PM传感器组件200。
[0071 ]因此，当该部分排气432进入PM传感器组件200时，它首先可流进第一外管210，然后流进第二内管220，且随后经由渠道242离开PM传感器组件。因此，该部分排气432可不直接进入第二内管220。进一步地，该部分排气432不可以从第一外管210离开，除了通过流经第二内管220。进气孔244流体地耦接排气通道到第一外管210内的环形空间364，且进气孔246流体地耦接环形空间364到第二内管220内的内部空间348。进一步地，渠道242流体地耦接第二内管220内的内部空间348到排气通道。
[0072]即使第一外管210包括排泄孔248，但是由于冲力和静态压力，大部分排气432可从第一外管210内的环形空间364流进第二内管220的内部空间348。
[0073]应该理解，部分排气432可经历流动方向的三个变化:当该部分排气进入第一外管210且进而在环形空间364周围流动时方向的第一变化、当该部分排气432从孔246进入第二内管220时方向的第二变化，和当该部分排气432撞击PM传感器且进而离开PM传感器组件时方向的第三变化。流动方向的这些变化可改善流动的平稳性且也降低PM传感器组件内的流率。
[0074]现在参照图4B，它示出沿图2A和图2B的平面B-B ’的横截面视图420，其中所述平面包括横穿PM传感器组件的截面，所述PM传感器组件带有面向排气流的上游孔244和第二内管上的下游孔246。横截面视图420不包括渠道242。这里，相对于横截面视图410，被吸入第一外管210中的部分排气432以畅通无阻的方式流过环形空间364。
[0075]图4C描述沿图2A和图2B的平面C-C’的横截面视图430，其中横截面视图430具有横穿包括渠道242但不包括孔244或246的PM传感器组件的截面的特征。
[0076]内部空间348内的部分排气432可经由渠道242离开第二内管220并与PM传感器组件200周围的剩余排气流汇合。渠道242被示出为流体地连接第二内管220的内部空间348与排气通道。进一步地，渠道242不流体地连接环形空间364与排气通道且可通过渠道壁328与环形空间364分开。因此，环形空间364内的排气可被渠道242阻挡且不可经由渠道242离开环形空间364。环形空间364内的排气可经由第二内管220上的下游孔246离开环形空间364。
[0077]渠道242可由与第一外管和第二内管的材料相同的材料形成。在另一些示例中，渠道242可基于生产方便和功能由不同的材料制成。仍进一步地，第一外管210、第二内管220和渠道242中的每一个可由不同的材料制成。渠道242可经由接合方法(诸如焊接、钎焊、黏附等等)被接合到第一外管和第二内管。在一个示例中，每个渠道可被形成为没有端盖的中空圆柱体。因此，圆柱形渠道可包括没有端表面的弯曲壁。进一步地，第一外管和第二内管可具有孔口或孔，其通过它们的侧表面(324、326)被钻出以容纳渠道。该孔口的大小被设定为在渠道周围形成紧密配合。此外，第一外管和第二内管的孔口可以被安置成彼此对齐。例如，第一外管的侧表面上的第一孔口可被安置成使得它与通过第二内管的侧表面所钻出的第二孔口对齐。最后，每个渠道可通过一对孔口被安装且在它的末端处接合到孔口。具体地，渠道可在第一端处被插入到第一外管的侧表面上的第一孔口中，且渠道的第二端可被插入到第二内管的侧表面上的第二孔口中。进一步地，渠道的第一端和第二端可分别接合到第一外管和第二内管上的第一孔口和第二孔口。这样，可在封闭在第二内管内的内部空间和排气通道之间形成流体耦接。进一步地，第一外管不可经由渠道流体地耦接到排气通道。
[0078]因此，这里介绍微粒物质(PM)传感器组件的一个实施例，该微粒物质传感器组件具有在上游表面上带有多个气体进气孔的第一外管、在下游表面上带有多个气体进气孔的第二内管和放置在第二内管内的微粒物质传感器的特征。上游表面可为正交于且面向排气通道中的排气的流动的表面，且下游表面可为背离排气通道中的排气的流动的表面。
[0079]进一步地，第二内管可布置在第一外管内，使得第二内管的中心轴线与第一外管的中心轴线平行。仍进一步地，当第一外管和第二内管中的每一个被耦接于在道路上行驶的车辆的排气系统中时，它们可相对于竖直在顶部处被密封。第一外管也可包括在相对于竖直的底部表面处的多个排泄孔。此外，相对于竖直的第二内管的底部表面可被密封。第二内管内的微粒物质传感器可包括第一表面上的电路且可被安置在第二内管内，使得带有电路的第一表面面向第二内管的下游表面。
[0080]现在转向图5，示出PM传感器组件200周围的流体(例如，排气)流动。标“A”的位置对应第一外管210的上游表面254，标“B”的位置对应第一外管210的下游表面258，且标“C”和“D”的位置对应PM传感器组件200的第一外管210的侧表面324。
[0081]图6基于图5的结构用图形示出流体动力学计算的结果。该结果描述PM传感器组件200周围，且具体地，第一外管210周围的气体流动引起沿传感器组件的外部的静态压力变化。进一步地，图6示出较高的静态压力可存在于上游位置，而较低的静态压力可存在于外部侧表面C和D中的每一个处。进一步地，位置B处的静态压力可高于侧表面C和D处的静态压力，但低于位置A处的静态压力。换句话说，在位置A(且在较小程度上，位置B)处安置进气孔并在侧表面C和D处安置出口渠道将更有利于对排气进行采样。侧表面处的低静态压力自然地从PM传感器组件内吸出排气，而位置A(且在较小程度上，位置B)处较高的静态压力可使排气能够更容易被吸入PM传感器组件中。在这里所描述的实施例中，进气孔和出口渠道可经安置以利用该效果。
[0082]现在转向图7A和图7B，它们描绘图2A至图6的PM传感器组件200的可替换实施例。这里在图7A和图7B中呈现的PM传感器组件200的实施例可分别与图2A和图2B中呈现的PM传感器组件200的实施例相同，除了出口渠道242可被安置在PM传感器组件200的底部处，而不是侧表面256处。也就是说，图7A和图7B以及图2A至图6中的PM传感器组件200的实施例之间的唯一差别可以是PM传感器组件200上的出口渠道242的安置。因此，这里，已在图2A至图6中描述的PM传感器组件200的部件在图7A和图7B的描述中不再描述。进一步地，图7A中所示的进气孔244和246的形状、取向和位置可与图2A中的相同。因此，图7A中所示的进气孔244可以是圆形的、被安置在第一外管210的上游表面上并且沿第一外管210的中心轴线X-Xlt齐。类似地，进气孔246可以是圆形的、被安置在第二内管220的下游表面上并且沿第二内管220的中心轴线(例如，X-X’)对齐。进一步地，图7B中所示的进气孔244和246的形状、取向和位置可与图2B中的相同。因此，图7B中所示的进气孔244可以是矩形的、被安置在第一外管210的上游表面上并且被取向为使得孔的较长第一对平行边与第一外管210的中心轴线平行。类似地，图7B中的进气孔246可以是矩形的、被安置在第二内管220的下游表面上并且被取向为使得孔的较长第一对平行边与第二内管220的中心轴线平行。
[0083]在图7A和图7B中所示的PM传感器组件200的实施例中，一个或更多个出口渠道可流体地耦接第二内管220的内部到PM传感器组件200的外部。渠道242可源自第二内管220的底部表面264并允许第二内管220的内部空间内的排气离开PM传感器组件200。进一步地，渠道242的一端可正对PM传感器组件200的第一外管210的底部表面262。底部表面262与PM传感器组件200外部的排气流的方向基本平行。渠道242可与存在于第一外管210和第二内管220之间的环形空间隔绝。因此，渠道242可阻挡第一外管210和第二内管220之间的环形空间中的排气在不首先穿过第二内管220上的进气孔246的情况下离开PM传感器组件。因此，渠道242可确保排气可仅从第二内管220内离开PM传感器组件200。
[0084]因此，图7A和图7B中所示的PM传感器组件200的实施例可与图2A和图2B中所示的相同，因为它可被安置在排气通道48内且被配置为对在其内流动的排气进行采样。一部分排气可经由第一外管210的上游表面254上的孔244流进PM传感器组件200和第一外管210。该部分排气可在通过第一外管210和第二内管220之间形成的环形空间循环之前撞击第二内管220的上游表面260的外部。该部分排气然后可经由第二内管220的下游表面252上的孔246进入第二内管220并可撞击PM传感器232的第一表面236。然而，图7A和图7B中所示的PM传感器组件200的实施例可不同于图2A和图2B所示的那些，因为该部分排气可经由PM传感器组件200的底部而不是侧表面上的渠道242离开第二内管220(和PM传感器组件)。
[0085]现在转向图8A和图8B，它们描绘图7A和图7B的PM传感器组件200的可替换实施例。这里，图8A和图8B中呈现的PM传感器组件200的实施例可分别与图7A和图7B中呈现的PM传感器组件200的实施例相同，除了进气孔244可围绕PM传感器组件200的圆周安置，而不是沿平行于第一外管210的中心轴线X-X’的轴线安置。正如图7A和图7B，出口渠道242可安置在PM传感器组件200的底部处而不是在侧表面256处。也就是说，图8A和图8B及图7A和图7B中的PM传感器组件200的实施例之间的唯一差别可为PM传感器组件200上的进气孔244的安置。因此，这里，图2A至图7B中已描述的PM传感器组件200的部件在图8A和图SB的描述中可不再描述。
[0086]进一步地，图8A中所示的进气孔246的形状、取向和位置可与图2A和图7A中的相同。因此，如图8A中所示，进气孔246可以是圆形的、被安置在第二内管220的下游表面252上且沿第二内管220的中心轴线(例如，X-X ’)对齐。进一步地，图8B中所示的进气孔246的形状、取向和位置可与图2B和图7B中的相同。因此，如图8B中所示，图8B中的进气孔246可以是矩形的、被安置在第二内管220的下游表面上且被取向为使得孔的较长第一对平行边与第二内管220的中心轴线平行。需要指出的是，在另一些示例中，进气孔246可被安置在第二内管220的上游表面260或侧表面上。
[0087]在图8A和图8B中所示的PM传感器组件200的示例中，进气孔244可围绕第一外管210的圆周被安置。具体地，进气孔244可被安置成靠近PM传感器组件200的底部，相比PM传感器组件200的顶部表面250更邻近第一内管210的底部表面262。进气孔246可被安置在进气孔上方(相对于中心轴线X-X’上的竖直方向)。因此，当通过进气孔244进入第一外管210和第二内管220之间的环形空间时，排气可在通过进气孔246进入第二内管220之前向上流动。这样，由于水滴和较大微粒的较大冲力，水滴和较大微粒不能够改变它们的流动方向，且可通过位于第一外管210的下游表面258上的一个或更多个孔244离开PM传感器组件。因此，撞击PM传感器232的水滴和较大微粒的量可被减少。因此，在图8A和图8B中所示的PM传感器组件200的示例中，当安置在底部表面262附近的下游表面258上的一个或更多个孔244可用作水滴和较大微粒的排泄时，排泄孔248可不包括在PM传感器组件200中。因此，第一外管210的圆周周围的进气孔244的位置可在图8A和图8B中所示的PM传感器组件200的实施例中起双重作用。具体地，进气孔244可在PM传感器组件200的上游表面处吸入一部分排气，并允许水滴和较大微粒在第一外管210的下游表面处离开PM传感器组件200。
[0088]因此，图8A和图8B中所示的PM传感器组件200的实施例可与图7A和图7B中所示的相同，因为它可安置在排气通道48内且被配置为对在其内流动的排气进行采样。一部分排气可经由邻近第一外管210的底板的孔244流进PM传感器组件200和第一外管210。水滴和较大微粒在通过第一外管210和第二内管220之间形成的环形空间循环并离开安置在第一外管210的下游表面上的孔244之前可撞击第二内管220的上游表面260的外部。该部分排气然后可经由第二内管220上的孔246进入第二内管220并可撞击PM传感器232的第一表面236。该部分排气然后可经由PM传感器组件200的底部上的渠道242离开第二内管220(和PM传感器组件)。
[0089]现在转向图9A，它示意性示出在沿图2A、图2B、图7A和图7B的线D-D ’的纵向平面中图7A和图7B中所示的PM传感器组件200的实施例的纵向截面图900。因此，纵向截面图900可与纵向截面图300相同，除了它可示出图7A和图7B中所示的PM传感器组件200的实施例，而不是图2A和图2B中所示的实施例。因此，纵向截面图900和纵向截面图300之间的唯一差别可为PM传感器组件200上出口渠道242的安置。在所述示例中，PM传感器组件200被耦接在排气管310(或导管310)内且排气在区域320内流动。排气管310可为图1中的排气通道48的一部分。进一步地，在图3所描绘的示例中，排气正朝向区域320内的查看器流动。因此，查看器可安置在PM传感器组件200的下游并且面朝上游方向。之前在图1、图2A、图2B、图3、图7A和图7B中介绍的部件在图9A中被类似地编号且可不再介绍。
[0090]如较早前参照图7A和图7B所描述的，第二内管220可以被完全封闭在第一外管210内。可在第一外管和第二内管之间形成环形空间364 传感器232可位于第二内管220内，使得带有电路234的第一表面236面向下游方向(和查看器)。第二内管220可不横穿它的底部表面264(相对于竖直方向)被密封，使得底部表面264上可存在一个或更多个开口。具体地，底部表面264上的开口可为出口渠道242 ο出口渠道242可流体地耦接第二内管220的内部空间348与排气管310内的区域320。渠道242可源自第二内管220的底部表面264并允许内部空间348内的排气离开PM传感器组件200。进一步地，渠道242的一端可正对PM传感器组件200的第一外管210的底部表面262。第一外管的底部表面264与排气管310中排气流的方向基本平行。进一步地，第一外管210的底部表面262可与排气管310中流动的排气直接接触。
[0091]内部空间348内的排气可经由渠道242离开第二内管220并与PM传感器组件200周围的剩余排气流汇合。渠道242被示出为流体地连接第二内管220的内部空间348与排气通道。进一步地，渠道242不流体地连接环形空间364与排气通道且可通过渠道壁328与环形空间364分开。因此，环形空间364内的排气可被渠道242阻挡且不可经由渠道242离开环形空间 364。
[0092]如图9A的示例所示，出口渠道242可包括一个渠道。然而，在替换实施例中，出口渠道242可包括较大数量的渠道。渠道的数量也可基于第一外管210和第二内管220的尺寸。
[0093]现在转向图9B，它示意性示出在沿图2A、图2B、图7A、图7B、图8A和图8B的线D-D ’的纵向平面中图8A和图8B中所示的PM传感器组件200的实施例的纵向截面图950。因此，纵向截面图950可与纵向截面图900相同，除了它可示出图8A和图8B中所示的PM传感器组件200的实施例，而不是图7A和图7B中所示的实施例之外。因此，图9B中所示的PM传感器组件200的实施例可不同于图9A中所示的PM传感器组件200的实施例，因为图9B中的PM传感器组件200可不包括外管210的底部表面262处的排泄孔248。相反，如上参考图8A和图8B所讨论的，进气孔244可围绕外管210的圆周安置。然而，一个或更多个出口渠道242的安置可与图9A中的相同。在所述示例中，PM传感器组件200被耦接在排气管310(或导管310)内且排气在区域320内流动。排气管310可为图1中的排气通道48的一部分。进一步地，在图3所描绘的示例中，排气正朝向区域320内的查看器流动。因此，查看器被安置在PM传感器组件200的下游且面朝上游方向。之前在图1、图2A、图2B、图3、图7A、图7B、图8A、图8B和图9A中介绍的部件在图9B中被类似地编号且可不再介绍。
[0094]因为在图8A、图8B和图9B中所示的PM传感器组件200的实施例中，进气孔244可在外管210的圆周周围延伸，所以纵向截面图950可包括外管210上的进气孔244。具体地，如上面参照图8A和图SB所讨论的，相比顶部表面250，进气孔244可以被安置成更邻近外管210的底部表面262。排气管310中流动的一部分排气可通过进气孔244进入外管210到环形空间364中。此外，水滴和较大微粒还可通过外管210上的进气孔244离开PM传感器组件200。因此，进气孔244也可起上面参考图2A、图2B、图7A、图7B和图9A讨论的排泄孔248的作用。因此，在图8A、图8B和图9B中呈现的PM传感器组件200的实施例中，PM传感器组件200可不包括排泄孔248。
[0095]图9B中呈现的PM传感器组件200的实施例所有其它方面可与之前图9A中所示的PM传感器组件200的实施例类似或相同。
[0096]例如，如较早前参照图8A和图8B所描述的，第二内管220可以被完全封闭在第一外管210内。环形空间364可以在第一外管和第二内管之间形成。PM传感器232可位于第二内管220内，使得带有电路234的第一表面236面向下游方向(和查看器)。第二内管220可不横穿它的底部表面264(相对于竖直方向)被密封，使得在底部表面264上可有一个或更多个开口。具体地，底部表面264上的开口可为出口渠道242 ο出口渠道242可流体地耦接第二内管220的内部空间348与排气管310内的区域320。渠道242可源自第二内管220的底部表面264并允许内部空间348内的排气离开PM传感器组件200 ο进一步地，渠道242的一端可正对PM传感器组件200的第一外管210的底部表面262。第一外管的底部表面264可与排气管310中的排气流的方向基本平行。进一步地，第一外管210的底部表面262可与排气管310中流动的排气直接接触。
[0097]内部空间348内的排气可经由渠道242离开第二内管220并与PM传感器组件200周围的剩余排气流汇合。渠道242被示出为流体地连接第二内管220的内部空间348与排气通道。进一步地，渠道242不流体地连接环形空间364与排气通道且可通过渠道壁328与环形空间364分开。因此，环形空间364内的排气可被渠道242阻挡且不可经由渠道242离开环形空间 364。
[0098]如图9B的示例中所示，出口渠道242可包括一个渠道。然而，在替换实施例中，出口渠道242可包括较大数量的渠道。渠道的数量也可基于第一外管210和第二内管220的尺寸。图10示意性地示出图7A和图7B中所示的、沿平面A-A’的PM传感器组件200的实施例的横截面视图。因此，之前在图2A至图7B中介绍的部件被类似地编号且不再介绍。
[0099 ] 参照图1O，它示出沿图7A和图7B的平面A-A，的横截面视图1000，其中视图(1000)包括横穿PM传感器组件的截面，所述PM传感器组件带有面向接近的排气流的一个或更多个上游进气孔244，和第二内管上的一个或更多个下游进气孔246。下面将参照图2A至图8详细描述经由PM传感器组件200的示例采样方法。
[0100]由于排气从图4A的右手侧流动到左手侧，一部分排气432可经由第一外管210的上游表面254处的一个或更多个进气孔244进入PM传感器组件200。该部分排气1032可在通过第一外管210的内表面和第二内管220的外表面之间形成的环形空间364被运送之前，碰撞第二内管220的上游表面260的外部。因此，第二内管220可用作用于PM传感器232的绝缘屏蔽，以在再生期间减少来自PM传感器232的热损失。该部分排气1032可朝向环形空间364的下游端流动。
[0101]该部分排气1032可包括例如来自DPF的水滴，以及带有其他分散的成分的较大微粒。在一个示例中，当该部分排气1032撞击时，这些水滴和较大微粒可沉积在第二内管220的上游表面260上。这里，沉积的水滴和较大微粒可沉到第一外管210的底部表面并通过排泄孔248 (图1O中未示出)排出。在另一示例中，水滴和较大微粒可通过环形空间364被运送。
[0102]该部分排气1032然后可经由第二内管220的下游表面上的一个或更多个进气孔246进入第二内管220内的内部空间348。这里，该部分排气1032以180度改变流动方向，从而从环形空间364进入第二内管220。在该示例中，由于水滴和较大微粒的较大冲力，水滴和较大微粒可不能够改变它们的流动方向，且可沉积在第一外管210的内部下游表面上。这些微粒和液滴最终可朝向第一外管210的底部表面262下沉且可排出排泄孔248。
[0103]当该部分排气1032经由进气孔246进入第二外管220时，排气可撞击PM传感器232的第一表面236。通过使排气撞击PM传感器的表面，而不是使排气样本横穿PM传感器的表面流动，PM沉积的均匀性可被提高。如较早前参照图2A和图2B所描述的，第一表面236可具有电路234，使得微粒(诸如碳烟)可沉积在第一表面236上且可经由电路234来检测。该部分排气1032然后可离开第二内管220的内部空间348，且因此，经由PM传感器组件底部的渠道242(未示出)离开PM传感器组件200。在撞击PM传感器232后，该部分排气1032可朝下转90度且朝PM传感器组件200的底部流动并在PM传感器组件200的底部表面264和262处离开。
[0104]因此，图10中的排气1032的流动可不同于图4A至图4C中的排气432的流动，因为在撞击PM传感器232后，而不是如图4A至图4C中经过PM传感器组件的侧表面256流出，排气可在PM传感器组件200的底部表面264和262处离开。也就是说，图4A至图4C和图10之间的排气的流动的唯一区别在于，在图10中排气可经过底部而不是侧面离开PM传感器组件200。
[0105]因此，当该部分排气1032进入PM传感器组件200时，它可首先流进第一外管201、然后流进第二内管220且随后经由可安置在PM传感器组件的底部处的渠道242离开PM传感器组件。因此，该部分排气1032可不直接进入第二内管220。进一步地，该部分排气1032可不从第一外管210离开，除了通过第二内管220流动。进气孔244流体地耦接排气通道到第一外管210内的环形空间364，且进气孔246流体地耦接环形空间364到第二内管220内的内部空间348 ο进一步地，渠道242流体地耦接第二内管220内的内部空间348到排气通道。
[0106]即使第一外管210包括排泄孔248，但由于冲力和静态压力，大部分排气1032可从第一外管210内的环形空间364流进第二内管220的内部空间348。
[0107]应该理解，该部分排气1032可经历流动方向的三个变化:当该部分排气进入第一外管210且进而在环形空间364周围流动时方向的第一变化、当该部分排气1032从孔246进入第二内管220时方向的第二变化，以及当该部分排气1032撞击PM传感器并向下离开PM传感器组件时方向的第三变化。流动方向的这些变化可改善流动的平稳性且还减小PM传感器组件内的流率。
[0108]现在转向图11，示出排气通道(例如，排气通道48)中的PM传感器组件200周围的流体(例如，排气)流动。在图11中所示的示例中，排气通道中的排气可从右流到左。标的位置对应第一外管210的上游表面254，标“G”的位置对应第一外管210的下游表面258，且标“E”的位置对应PM传感器组件200的第一外管210的底部表面262 JM传感器组件200且具体地第一外管210周围的气体流动引起沿传感器组件的外部的静态压力变化。较高的静态压力可存在于上游位置F处，而较低的静态压力可存在于底部表面E处。进一步地，位置G处的静态压力可高于底部位置E处的静态压力，但低于位置F处的静态压力。换句话说，在位置F(且在较小程度上，位置G)处安置进气孔且在底部位置E处安置出口渠道可更有利于对排气进行采样。底部位置E处的低静态压力自然地从PM传感器组件内吸出排气，而位置F (且在较小程度上，位置G)处的较高静态压力可使排气能够更容易被吸入PM传感器组件中。在这里所述的实施例中，进气孔和出口渠道可经安置以利用该效果。
[0109]现在转向图12，它描绘了图2A至图10的PM传感器组件200的可替换实施例。图12中呈现的PM传感器组件200的实施例可与图2A中呈现的PM传感器组件200的实施例相同，但在相反方向上布置在排气通道(例如，排气通道48)中。具体地，PM传感器组件200被布置成使得第一外管上的进气孔在第一外管210的下游表面254上。此外，第二内管上的进气孔安置在第二内管220的上游表面260上。换句话说，PM传感器组件200可与图2A中所示的PM传感器组件200的实施例相同，除了它可在相对于来自DPF的排气流的方向的相反方向上被安置。也就是说，在图12至图13呈现的PM传感器组件200的实施例中，而不是之前在图2A至图8B所示的PM传感器组件的实施例中，进气孔244和246的位置可分别安置在第一外管210和第二内管220上的不同位置处。
[0110]在图12中所示的实施例中，排气从图12的左手侧流动到右手侧。因此，从上游角度描绘PM传感器组件200。设置(诸如图12中的设置)可在带有较大排量的发动机中使用，其中排气质量流率可较高，然而图2A至图10的实施例可在带有较小排量的发动机中使用。
[0111]这里将参照图12和图13描述图12中所示的PM传感器组件200的实施例的操作。图13是沿图12的线D-D’的横截面平面中的横截面视图1300。进一步地，横截面视图1300包括第一外管上的一个或更多个进气孔244，第二内管上的一个或更多个进气孔246，以及出口渠道242。
[0112]一部分排气1305可从进气孔244进入PM传感器组件200，在图12至图13中所示的PM传感器组件200的示例中，所述进气孔244可位于背离排气通道中的排气的流动的第一外管210的下游表面258上，而不是在图2A至图7B中的示例所示的上游表面254上。下游表面258基本正交于排气流且背离所述排气流。在图12至图13中所示的PM传感器组件200的示例中，PM传感器组件200可不包括可面向接近的排气流的第一外管210的上游表面254上的进气孔。进一步地，该部分排气1305可以畅通无阻的方式进入PM传感器组件200。
[0113]该部分排气1305然后可通过环形空间365被引导到孔246，在图12至图13中所示的PM传感器组件200的示例中，所述孔246可位于第二内管220的上游表面260上。排气1305然后可进入第二内管220内的内部空间348内。第二内管220的上游表面260可基本正交于排气流的方向并且面向所述方向。然而，由于第二内管被封闭在第一外管210内，第二外管220的上游表面260可不与排气通道中的排气流直接接触。另一方面，第二内管220可与PM传感器组件200内的部分排气1305直接接触。
[0114]当进入内部空间348时，该部分排气1305可撞击PM传感器232。电路234可位于PM传感器232的第一表面236上。进一步地，PM传感器232可安置在第二内管220内，使得第一表面236和电路234面向第二内管220上的孔246。具体地，PM传感器232的第一表面236可面向该部分排气1305的来流，以允许PM的更均匀地沉积。
[0115]在撞击PM传感器232后，该部分排气1305可经由侧表面256上的渠道242离开PM传感器组件200。离开PM传感器组件200的该部分排气1305可用虚线表示以使它区别于存在于PM传感器组件200外部的排气流。渠道242流体地耦接第二内管220与排气通道。具体地，在不阻塞的情况下，第二内管220内的内部空间348可流体地连接到排气通道。因此，用于内部空间348内的部分排气的完全通过可能够允许部分排气从第二内管220内流到排气通道中。应该理解，渠道242可不流体地耦接第一外管210到排气通道。具体地，渠道242不与环形空间364流体地连通。渠道242可包括壁328，其阻挡第一外管210(及环形空间364)和排气通道之间的流动连通。
[0116]进一步地，第一外管210可包括排泄孔248以允许水滴和/或较大微粒的移除，所述水滴和/或较大微粒可积累在第一外管210的内部上游表面上或第二内管220的外部下游表面上。进入第一外管210的较大微粒和/或水滴可具有较高的冲力，其经由孔246处的流动方向的变化减少它们运送到第二内管220内。进一步地，当该部分排气1305进入第一外管210时，水滴和较大微粒也可撞击第二内管220的外部下游表面。结果，这些微粒和液滴可在第一外管210的底部表面262(相对于竖直方向)附近积累并下沉，且通过排泄孔248排出。
[0117]图12至图13中呈现的PM传感器组件200的实施例的所有其他方面可与之前图2A至图10中所示的PM传感器组件200的实施例相似或相同。
[0118]例如，第二内管220可被同轴安置在第一外管210内。因此，第二内管220的中心轴线可与第一外管210的中心轴线平行或一致。在图12的示例中，第二内管220的中心轴线可与第一外管210的中心轴线X-X’一致并且相同。在替换实施例中，中心轴线可不一致但可平行。
[0119]因此，图12和图13中所述的PM传感器组件200的实施例可为包括第一外管、第二内管和微粒物质传感器的系统，所述第一外管在下游表面上带有多个进气孔，所述第二内管在上游表面上带有多个进气孔，所述微粒物质传感器安置在第二内管内。进一步地，第二内管安置在第一外管内，使得第二内管的中心轴线与第一外管的中心轴线平行且环形空间存在于第二内管和第一外管之间。此外，微粒物质传感器被安置在第二内管内，使得带有电路的微粒物质传感器的第一表面面向第二内管的上游表面上的多个气体进气孔。第一外管在相对于竖直的底部表面处具有多个排泄孔，同时第二内管的底部表面被密封。更进一步地，一个或更多个渠道流体地连接第二内管到发动机的排气通道且不连接第一外管到排气通道。
[0120]现在转向图14，示出用于感测微粒物质的示例程序1400。参照图2A至图13所述的PM传感器组件可用于检测离开DPF的排气内的微粒物质。例如，DPF泄漏可基于排气内的微粒物质的感测浓度通过PM传感器组件来检测。
[0121]在1402处，排气流可通过PM传感器组件(例如，PM传感器组件200)上游的排气通道被引导。在1404处，第一部分排气可经由位于第一外管上的进气孔(例如，进气孔244)进入第一外管(例如，第一外管210)中。在一个示例中，当排气通过发动机的排气通道并穿过PM传感器组件流动时，1404可包括在1405处经由第一外管的上游表面上的一组进气孔准许一部分排气进入第一外管。因此，如果PM传感器组件与图2A至图SB中所示的PM传感器组件200类似，且在PM传感器组件的上游表面上包括进气孔，则程序1400可前进到1405。在另一示例中，1404可包括在1407处使排气在PM传感器组件周围流动并经由第一外管的下游表面上的一组进气孔准许一部分排气进入第一外管中。因此，如果PM传感器组件与图12至图13中所示的PM传感器组件200类似，且在PM传感器组件的下游表面上包括进气孔，则程序1400可在如下面更详细所述的1406后前进到1407。同时，在1406处，剩余部分的排气(例如，除进入PM传感器组件的第一部分之外的排气)可穿过PM传感器组件的侧表面流动。因此，排气可穿过PM传感器组件的第一外管流动且在如参照图6和图11所述的PM传感器组件的侧表面(例如，侧表面256)和底部表面(例如，底部表面262)处引起较低的静态压力。如上所述，如果PM传感器组件包括下游进气孔，程序1400可从1406前进到1407，且准许一部分排气进入，所述一部分排气已通过下游表面上的进气孔穿过传感器组件流动。如上面参照图6所解释的，较高的静态压力可存在于PM传感器组件的下游表面处，而不是它的侧表面处。因此，穿过PM传感器组件流动的排气可在它的下游表面处被吸入第一外管中。
[0122]在1408处，进入第一外管的第一部分排气可通过第一外管的内表面和第二内管(例如，第二内管220)的外表面之间形成的环形空间被引导。在一个示例中，第一部分排气可在1409处通向PM传感器组件的下游端。这里，可包括在第一部分排气中的较重、较大微粒和/或水滴可沉积在第一外管的内表面上或第二内管的外表面上。然后，在1410处，第一部分排气可经由位于第二内管上的孔(例如，孔246)进入第二内管。在一个示例中，1401可包括在1411处经由第二内管的上游表面上的一组进气孔准许一部分排气进入第二内管。因此，如果PM传感器组件与图12至图13中所示的PM传感器组件200类似，且在PM传感器组件的第一内管的上游表面上包括进气孔，则程序1400可前进到1411。在另一示例中，1410可包括在1413处经由第二内管的下游表面上的一组进气孔准许一部分排气进入第二内管。因此，如果PM传感器组件与图2A至图SB中所示的PM传感器组件200类似，且在PM传感器组件的第一内管的下游表面上包括进气孔，则程序1400可前进到1413。
[0123]在1412处，第一部分排气可撞击包括电路的PM传感器的表面。进一步地，第一部分排气内的碳烟和其它微粒可沉积在PM传感器的表面上。仍进一步地，控制器可接收来自PM传感器的反馈。然后，在1414处，第一部分排气可通过较低静态压力处布置的出口渠道从第二内管释放。如较早前在1406处所述，可通过保持穿过PM传感器组件的第一外管流动的排气在第一外管的侧表面和底部表面处引起较低静态压力。较低压力可帮助从PM传感器组件吸出第一部分排气。因此，在一个示例中，出口渠道可安置在如图7A至图SB中的PM传感器组件的底部，且因此，排气可通过传感器组件的底部离开PM传感器组件。在另一示例中，1414处的排气可通过PM传感器组件的侧表面上安置的渠道离开。因此，对于如图2A和图2B中所示的带有安置在侧表面处的出口渠道的PM传感器组件，1414处的排气可通过PM传感器组件的侧面离开。在1416处，离开PM传感器组件的第一部分排气可与穿过PM传感器组件流动的剩余排气汇合。
[0124]这样，用于感测排气通道中的微粒物质的方法包括通过第一外管上的多个第一穿孔将一部分排气引到第一外管中，通过第二内管上的多个第二穿孔将该部分排气引导到第二内管中，且使该部分排气流到位于第二内管内的微粒物质传感器上。该方法进一步包括经由出口渠道将该部分排气引出第二内管到排气通道中。
[0125]这样，用于感测发动机的排气通道中的微粒物质的系统可包括带有一个或更多个气体进气孔的第一外管、包括一个或更多个进气孔并且布置在第一外管内的第二内管、安置在第二内管内且第一表面上具有电路的微粒物质传感器，以及仅流体地连接第二内管而不是第一外管到排气通道的一个或更多个出口渠道，所述第二内管的中心轴线与所述第一外管的中心轴线平行。第一外管的一个或更多个进气孔可进一步包括安置在第一外管的上游表面上的单个矩形孔，所述上游表面包括与排气通道中的排气的流动正交并面向所述流动的表面。可替换地，第一外管的一个或更多个进气孔可进一步包括围绕第一外管的圆周安置的多个圆形孔。在另一示例中，第一外管的一个或更多个进气孔可进一步包括沿平行于第一外管的中心轴线的轴线安置的多个圆形孔。第二内管的一个或更多个进气孔可进一步包括单个矩形孔，其中第一对平行边比第二对平行边长，第一对平行边与第二内管的中心轴线平行。在另一示例中，第二内管的一个或更多个进气孔可进一步包括沿平行于第二内管的中心轴线的轴线对齐的多个圆形孔。微粒物质传感器可放置在第二内管内，使得带有电路的第一表面面向第二内管的一个或更多个进气孔。出口渠道可源自第二内管的侧表面，每个侧表面与排气通道中的排气流的方向相切。出口渠道可替换地源自第二内管的底部表面，所述底部表面与排气通道中的排气流的方向平行。
[0126]现在转向图15A和图15B，它们描绘了PM传感器组件1500。具体地，PM传感器组件1500在PM传感器1532周围具有单个保护管，而PM传感器组件200在它们各自的PM传感器周围具有两个保护管。
[0127]在图15A和图15B中所示的实施例中，排气从图15A和图15B的右手侧流到左手侧。因此，从下游角度观察PM传感器组件1500。PM传感器组件1500可安置在排气通道中，使得PM传感器组件1500的中心轴线M-M’可与排气通道中的排气流垂直。
[0128]PM传感器组件1500包括保护管1520，该保护管1520在保护管1520的下游表面1552上带有多个进气孔1546。具体地，保护管1520的下游表面1552可与排气通道中的排气的流动正交且背离所述流动。因此，在图15A和图15B中所示的示例中，在排气从右流到左的情况下，进气孔1546可安置在保护管1520的左侧，使得排气在进入进气孔1546之前必须围绕保护管1520流动。进气孔1546可用作用于针对微粒物质对排气进行采样的进气孔。如图15A和图15B的示例所示，进气孔1546可包括沿平行于第一外管210的中心轴线M-M’的第一外管210的竖直轴线彼此对齐的多个圆形孔。在一个示例中，进气孔可沿保护管1520的下游表面1552在单个圆柱中对齐。在另一些示例中，进气孔可沿保护管1520的下游表面1552在不止一个圆柱中对齐。在进一步的示例中，孔1546可从保护管1520的底部表面1562延伸到保护管1520的顶部表面1550。在另一些示例中，孔1546可不从底部表面1562延伸到顶部表面1550且可以被完全包含在下游表面1552内。保护管1520的上游表面1554与接近的排气流基本正交并面向所述排气流。保护管1520在它的侧表面1556上还包括多个出口孔1548。如图15A的示例中所示，出口孔1548可包括沿平行于第一外管210的中心轴线M-M’的保护管1520的竖直轴线彼此对齐的多个圆形孔。然而，在另一实施例中，如图15B中所示，出口孔1548可以是矩形的。具体地，一个或更多个出口孔1548可为矩形，其中第一对平行边比第二对平行边长。进一步地，如图15B中所示的出口孔1548可安置在保护管1520上，使得第一对平行边与保护管1520的中心轴线M-M ’平行。在一个示例中，出口孔1546可仅包括如图15B中所示的一个矩形孔。然而，在另一些示例中，出口孔1548可包括不止一个矩形孔。具体地，一个矩形孔可被安置成邻近顶部表面1550，而另一矩形孔可被安置成邻近底部表面1562。然而，矩形孔的其它位置是可能的。作为一个示例，出口孔1548可以被彼此均匀地隔开。进一步地，PM传感器1532可安置在保护管1520内。PM传感器1532的第一表面1536可具有电路1534，且PM传感器1532可布置在保护管1520内，使得第一表面1536面对下游进气孔1546。因此，电路1534可暴露于来自下游进气孔1546的排气的来流。PM传感器1532可安置在保护管1520内，使得PM传感器1532的中心纵轴线与保护管1520的中心轴线平行。在图11中所示的示例中，PM传感器1532和保护管1520的中心轴线可在轴线M-M’处一致。因此，PM传感器1532可被居中安置在保护管1520内。保护管1520内的PM传感器1532的替换设置可在另一些实施例中使用。
[0129]与PM传感器组件200类似，PM传感器组件1500可在它的顶部表面1550(相对于竖直方向)通过排气通道的壁来密封。因此，排气通道的壁和PM传感器组件1500之间的密封接合可被实现以减少排气从排气通道到大气的泄漏。进一步地，保护管1520的底部表面1562可被闭合且密封。具体地，PM传感器组件可以如下方式形成，即该方式使得保护管1520上仅有的开口是进气孔1546和出口孔1548。在另一些示例中，底部表面1562可包括类似于PM传感器组件200的排泄孔248的一个或更多个排泄孔1548以允许水滴和较大微粒离开PM传感器组件1500。
[0130]因此，图15A和图15B的PM传感器包括一种系统，该系统包括封闭在保护管内的PM传感器，所述保护管在保护管的下游表面上具有多个排气进气孔，且在所述保护管的侧表面上具有多个出口孔。进一步地，PM传感器可布置在保护管内，使得PM传感器的中心轴线与保护管的中心轴线平行。此外，PM传感器可在第一表面上具有电路且PM传感器可安置在保护管内，使得第一表面面向保护管的下游表面上的多个排气进气孔。
[0131]图16示出沿图15A和图15B的PM传感器组件1500的平面Z-Z’的横截面视图1600。沿平面Z-Z’的横截面视图1600包括保护管1520上的下游进气孔1546和出口孔1548。排气从图16的右手侧流到图16的左手侧。
[0132]当排气流过排气通道中的PM传感器组件1500时，一部分排气1664可通过保护管1520的下游进气孔1546进入PM传感器组件1500。具体地，该部分排气可进入封闭在保护管1520内的内部空间1642中。如较早前参照图5和图6所解释的，当排气流过PM传感器组件1500时，较高的静态压力(带有低速度)可在PM传感器组件1500的下游端被引起。该较高的静态压力可帮助引起该部分排气1664进入PM传感器组件1500中。
[ΟΙ33] 进入内部空间1642的该部分排气1664可撞击PM传感器1532的第一表面1536。进一步地，该部分排气可经由侧表面1556上的出口孔1548离开PM传感器组件1500且当它们流过传感器时与排气汇合。从PM传感器组件离开的该部分排气1664被示为虚线以使它们区别于穿过PM传感器组件1500流动的排气通道中的剩余排气。如较早前参照图5和图6所述，穿过保护管1520流动的排气可在保护管1520的侧表面1556处引起较低静态压力的区域。较低静态压力的这些区域可从保护管1520的内部空间1642内吸出该部分排气1664。
[0134]排气进气孔1546的大小和位置可通过使用模型优化，所述模型诸如计算流体动力学(CFD)工具，以实现横穿PM传感器1532的第一表面1536的更均匀的流率。通过实现PM传感器1532上的该部分排气1664的更均匀流率，微粒的更均匀沉积可出现在第一表面1536上。进一步地，通过使用PM传感器组件，诸如PM传感器组件1500，该部分排气1664可从更接近排气通道的中心轴线的位置进行采样，而不是从更接近排气通道的外围对排气进行采样。排气通道的中心处的排气可包含微粒物质浓度，其更代表平均微粒物质浓度。因此，来自PM传感器的输出的准确性可被增加。
[0135]现在转向图17，示出一部分排气通道1705中的PM传感器组件1500周围的流体(例如，排气)流动。如图17中所示，排气可在排气通道1705中从右流到左。标“L”的位置对应保护管1520的上游表面1554，标“M”的位置对应保护管1520的下游表面1552，且标“N”和“O”的位置对应PM传感器组件1500的保护管1520的侧表面1556。PM传感器组件1500且具体地保护管1520周围的气体流引起沿传感器组件的外部的静态压力变化。进一步地，较高静态压力可存在于上游位置L处，而较低静态压力可存在于外部侧表面N和O中的每个处。进一步地，位置M处的静态压力可高于侧表面N和O处但低于位置L处的静态压力。换句话说，在位置M处安置进气孔且在侧表面N和O处安置出口渠道可更有利于对排气进行采样。在这里所述的实施例中，进气孔和出口渠道可经安置以利用该效果。位置N和O处的低静态压力自然地从PM传感器组件内吸出排气，而位置M处的较高静态压力可使排气能够更容易被吸入PM传感器组件中。因此，因为可行的导管被提供以用于使排气通过进气孔1546(如图16中所示)和出口渠道1548(如图16中所示)从位置M行进到位置O和N，如图17中所示的一部分排气可在已穿过PM传感器组件流动之后朝向PM传感器组件被吸回。在位置M处安置进气孔可比位置L处更有优势，因为流进保护管1520且到PM传感器1532上的排气的流动可更平稳地控制。具体地，如果进入保护管1520的部分排气在与位置L相对的位置M处进入，则该部分排气的流速可被降低。这可以是由于在位置M处进入的排气可使如图17中所示的它的流动方向颠倒的事实。换句话说，如果合适的导管被提供以用于使排气从位置M行进到N和0，则在穿过保护管1520流动后，一部分排气可颠倒它的流动，且朝保护管1520的下游表面转回。也就是说，在围绕PM传感器组件1500从右到左行进之后，一部分排气可以180度颠倒方向，且可经由进气孔1546和出口渠道1548通过PM传感器组件被吸回。此外，为了建立更多受控制的流动，且因此通过在与位置L相对的位置M处安置进气孔使碳烟更均匀地沉积在PM传感器1532上，沉积在PM传感器组件1532上的水滴和较大微粒的数量也可被减少。
[0136]相比于在PM传感器组件的上游表面上具有进气孔，进入PM传感器组件的水滴和较大微粒的数量可被减少。由于相比于排气，水滴和较大微粒具有较大的冲力，水滴和较大微粒可更难以颠倒它们的流动方向且在已穿过PM传感器组件1500行进之后，朝PM传感器组件1500流回。
[0137]这样，一种系统可包括:发动机排气通道和安置在通道中的保护管内的微粒物质传感器，所述保护管具有位于下游表面上的进气孔和位于侧表面上的出口渠道，所述微粒物质传感器在安置在保护管内的第一表面上具有电路，使得第一表面面向一个或更多个气体进气孔。下游表面可包括正交于排气通道中的排气的流动并且背离所述流动的表面，侧表面与排气通道中的排气的流动相切。保护管的进气孔可包括沿平行于保护管的中心轴线平行的轴线安置的多个圆形孔。可替换地，出口渠道可包括矩形孔，其中每个孔包括长于第二对平行边且与第二对平行边正交的第一对平行边，且其中第一对平行边与保护管的中心轴线平行。出口渠道可包括沿平行于保护管的中心轴线的轴线安置的圆形孔。当保护管耦接于在道路上行驶的车辆的排气系统时，保护管可相对于竖直在顶部处被密封。该系统可进一步包括安置在保护管的底部表面上的排泄孔。
[0138]现在转向图18，示出使用PM传感器组件1500对排气进行采样的方法。具体地，排气样本从保护管的下游表面上的进气孔被吸入且被允许撞击PM传感器表面。
[0139]在1802处，可引导排气通过排气通道穿过PM传感器组件。因此，排气可利用排气通道从PM传感器组件的上游流到PM传感器组件的下游。因此，PM传感器组件可安置在排气通道中，其中排气可在一个方向上流动。因此，在1802处，排气可在一个方向上从PM传感器组件的上游流到传感器组件的下游。在1804处，一部分排气可被吸入PM传感器组件的保护管(例如，保护管1520)中。具体地，该部分排气可通过保护管的下游表面(例如，表面1552)上的多个进气孔(例如，孔1546)进入保护管。如上面参照图17所解释的，较低静态压力可存在于相对于下游表面的保护管的侧表面(例如，侧表面1556)处，且因此，排气可朝保护管的下游表面被吸回并且从安置在保护管的侧表面上的出口渠道出来。也就是说，由于直接存在于保护管的侧表面的外部的较低压力，在排气通道中的排气的方向上流动的一部分排气可颠倒它的流动方向，且通过存在于保护管中的任何开口流动并通过保护管的侧面处的孔离开保护管。因此，在1802处穿过保护管的下游表面后，一部分排气可朝传感器组件回转180度，且可在1804处通过保护管的下游表面上的进气孔流动。
[0140]在1806处，该部分排气可流到安置在保护管内的PM传感器(例如，PM传感器1532)的表面上并横穿所述表面流动。该部分排气可撞击位于PM传感器表面上的电路。撞击可允许微粒物质更均匀地分布在位于PM传感器的表面上的电路上。在1808处，保护管内的部分排气可从保护管的侧表面上的出口渠道被释放。侧表面处的较低静态压力可帮助从PM传感器组件吸出部分排气。进一步地，在1810处，该部分排气可与穿过排气通道中的PM传感器组件的侧表面流动的剩余排气汇合。
[0141]这样，一种方法可包括:使排气通道中流动的排气围绕安置在排气通道中的管流动；引导一部分排气通过管的下游表面上的多个穿孔;使该部分排气流到位于第二内管内的微粒物质传感器上;并且通过第二内管的侧表面上的一个或更多个渠道将该部分排气引出管并引入排气通道中，其中所述下游表面与排气通道中的排气流的方向正交并且背离所述方向，所述侧表面与排气通道中的排气流的方向相切。管周围的排气的流动可导致管的外表面之间的压差，侧表面外部的静态压力低于下游表面外部的静态压力，且下游表面外部的静态压力小于上游表面外部的静态压力，且其中通过减小横截面积，管在管两侧的每侧上建立狭小区域。管的下游表面和侧表面之间的压差可引起部分排气在排气通道中的排气流的相反方向上朝管的下游表面回流。进一步地，在该方法中，由于存在于相对于管的下游表面的管的侧表面处的较低压力，排气可在管的下游表面上的穿孔处被吸入管中，且在管的侧表面上的出口渠道处从管出来。
[0142]这样，微粒物质传感器可被两个保护管屏蔽，所述两个保护管还可提高均匀沉积。被吸入传感器组件中的排气样本可经历流动方向的变化，所述流动方向帮助降低流率。进一步地，第二内管上的进气孔的大小、形状和位置可以被设定为优化流到微粒物质传感器表面上的样本气体的均匀流动。在一个示例中，排气可经由沿平行于传感器组件的中心轴线的轴线对齐的多个圆形孔被吸入传感器组件中。在另一个示例中，进气孔可以是矩形的。在上述两个示例中，多个排泄孔可存在于第一外管的底部处，使得水滴和较大微粒可离开传感器组件。在另一示例中，传感器组件可包括围绕传感器组件底部附近的传感器组件的外管圆周安置的圆形孔。因此，可不需要排泄孔，且水滴和较大微粒能够直接在传感器组件的下游表面处离开进气孔。进一步地，样本气体对微粒物质传感器更均匀地流动撞击的技术效果可通过减小排气的流动速度来实现。当进入第一外管时，排气在进入进气孔前可改变方向且被迫向上朝传感器组件的顶部，且然后可向下流动，并在传感器组件的底部处流出出口渠道。因此，通过中断排气的流动路径，并减小它的速度，微粒物质传感器表面上的流动均匀性可被增加。仍进一步地，通过使用微粒物质传感器组件，微粒物质传感器可免于被较大微粒和水滴污染，所述微粒物质传感器组件的进气孔迫使气体流动方向变化。
[0143]在仅带有一个保护管的排气通道中的微粒物质传感器上提供更均匀地碳烟沉积的技术效果也可通过微粒物质传感器组件实现，所述微粒物质传感器组件在保护管的下游表面上带有进气孔，并且在保护管的侧表面上带有出口渠道。具体地，当排气穿过保护管流动时，通过利用存在于保护管的侧表面上的低静态压力，一部分排气可在背离排气通道中的排气的流动的下游表面处被吸入保护管且通过保护管的侧表面上的出口渠道离开。因此，由于存在于保护管的侧表面外部的较低压力，通过将进气孔放置在保护管的下游表面上，且将出口渠道放置在保护管的侧表面上，穿过保护管流动的一部分排气可以被自然地吸回到保护管中。相比于排气通道中周围排气的速度，进入排气管的排气的速度可显著降低，因为排气可以180度改变方向以经由下游进气孔流进保护管。增加微粒物质传感器上碳烟沉积的均匀性的第一技术效果可通过排气流动速度的减小来实现。进一步地，减少微粒物质传感器上的水滴和较大微粒沉积的另一技术效果通过在保护管的下游表面安置进气孔且在保护管的侧表面上安置出口渠道来实现。由于水滴和较大微粒的较大冲力，水滴和较大微粒可不能够改变方向并在已穿过保护管行进之后朝向保护管回流。
[0144]在另一表示中，一种方法可包括:使发动机排气围绕安置在排气通道中的管流动，沿从管的正上游到正下游流动的排气通道外直径不变;并且通过管的下游表面上的穿孔吸入排气。下游表面可与流中的排气流的方向正交并且背离所述方向。该方法可进一步包括:使吸入的排气流到位于第二内管内的微粒物质传感器上。该方法可进一步包括:通过第二内管的侧表面上的渠道将部分排气引出管并引入排气通道中，所述侧表面与排气通道中的排气流的方向相切。
[0145]注意，这里所包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。这里所公开的控制方法和程序可作为可执行指令储存在非临时性存储器中。这里所述的具体程序可表示任何数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示的顺序操作、并行操作，或在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定被要求以实现这里所述的示例实施例的特征和优点，但为说明和描述的方便而提供。所示的动作、操作和/或功能中的一个或更多个可根据正使用的特定策略被重复执行。进一步地，所述的动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。
[0146]应该理解，这里所公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些特定的实施例不认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可应用到V-6、1-4、1-6、V_12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置，以及这里所公开的其它特征、功能和/或特性的所有且非明显的组合和子组合。
[0147]本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或更多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。
【主权项】
1.一种用于感测发动机的排气通道中的微粒物质的系统，其包括: 带有一个或多个气体进气孔的第一外管； 包括一个或多个进气孔并且被布置在所述第一外管内的第二内管，所述第二内管的中心轴线与所述第一外管的中心轴线平行； 安置在所述第二内管内并且在第一表面上具有电路的微粒物质传感器；以及 一个或多个出口渠道，其仅将所述第二内管流体地连接到所述排气通道，而不将所述第一外管流体地连接到所述排气通道。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一外管的所述一个或多个进气孔包括安置在所述第一外管的上游表面上的单个矩形孔，所述上游表面包括与所述排气通道中的排气的流动正交并且面向所述排气的流动的表面。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一外管的所述一个或多个进气孔包括安置在所述第一外管的圆周周围的多个圆形孔。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一外管的所述一个或多个进气孔包括沿平行于所述第一外管的所述中心轴线的轴线安置的多个圆形孔。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二内管的所述一个或多个进气孔包括单个矩形孔，其第一对平行边比第二对平行边长，所述第一对平行边与所述第二内管的所述中心轴线平行。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二内管的所述一个或多个进气孔包括沿平行于所述第二内管的所述中心轴线的轴线对齐的多个圆形孔。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述微粒物质传感器放置在所述第二内管内，使得带有所述电路的所述第一表面面向所述第二内管的所述一个或多个进气孔。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述出口渠道源自所述第二内管的侧表面，每个侧表面与所述排气通道中的排气流的方向相切。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述出口渠道源自所述第二内管的底部表面，所述底部表面与所述排气通道中的排气流的方向平行。10.—种系统，其包括: 发动机排气通道;和 安置在所述通道中的保护管内的微粒物质传感器，所述保护管具有位于下游表面上的气体进气孔，和位于侧表面上的出口渠道，所述微粒物质传感器在安置在所述保护管内的第一表面上具有电路，且所述第一表面面向所述一个或多个气体进气孔。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述下游表面包括与所述排气通道中的排气的所述流动正交并且背离所述流动的表面，所述侧表面与所述排气通道中的排气的所述流动相切。12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述保护管的所述进气孔包括沿平行于所述保护管的中心轴线的轴线安置的多个圆形孔。13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述出口渠道包括矩形孔，其中每个孔包括长于并正交于第二对平行边的第一对平行边，所述第一对平行边平行于所述保护管的中心轴线。14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述出口渠道包括沿平行于所述保护管的中心轴线的轴线安置的圆形孔。15.根据权利要求10所述的系统，其中，当所述保护管耦接于在道路上行驶的车辆的排气系统中时，所述保护管相对于竖直方向在顶部处被密封。16.根据权利要求10所述的系统，其进一步包括:安置在所述保护管的底部表面上的排泄孔。17.—种方法，其包括: 使排气通道中流动的排气在安置在所述排气通道中的管周围流动； 引导一部分所述排气通过所述管的下游表面上的多个穿孔，所述下游表面与所述排气通道中的排气流的方向正交并且背离所述方向； 使所述部分排气流到位于第二内管内的微粒物质传感器上;并且 通过所述第二内管的侧表面上的一个或多个渠道将所述部分排气引出所述管并引入所述排气通道中，所述侧表面与所述排气通道中的排气流的所述方向相切。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述排气围绕所述管的流动导致所述管的外表面之间的压差，所述侧表面外部的静态压力低于所述下游表面外部的静态压力，且所述下游表面外部的静态压力小于上游表面外部的静态压力。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述管的所述下游表面和侧表面之间的所述压差引起所述部分排气在所述排气通道中的排气流的所述方向相反的方向上朝向所述管的所述下游表面回流，并且其中通过减小横截面积所述管在所述管的两侧的每侧上建立狭小区域。20.根据权利要求19所述的方法，其中，由于在相对于所述管的所述下游表面的所述管的所述侧表面处存在的较低压力，所述排气在所述管的所述下游表面上的所述穿孔处被吸入所述管，且在所述管的所述侧表面上的所述出口渠道处从所述管出来。
【文档编号】F01N11/00GK105888798SQ201610085899
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月15日
【发明人】张小钢, 易建文, D·J·库宾斯凯
【申请人】福特环球技术公司