烟尘传感器系统技术方案

本发明专利技术涉及烟尘传感器系统。一种烟尘传感器包括烟尘传感器，该烟尘传感器包括位于烟尘传感器的第一表面上的第一元件。一种烟尘感测系统可以包括烟尘传感器和电耦合到该烟尘传感器的第一元件的电路系统。该电路系统配置成确定第一元件上所积累的烟尘量并且响应于烟尘积累而控制第一元件的加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烟尘传感器系统对相关申请的交叉引用本申请要求于2011年5月26日提交的美国临时专利申请序列No.61/490,310的权益，该申请的全部公开内容在此引入作为参考。
本公开内容总体上涉及烟尘传感器，而且更具体地，涉及用于检测废气流中的烟尘的传感器系统。
技术介绍
烟尘传感器可以用在发动机排放应用中，例如，用于车载诊断（OBD）。这种类型的传感器可以用于检测和测量发动机废气中颗粒物的积聚，例如烟尘浓度。尤其是在柴油发动机中，当废气被释放到环境中时，期望具有最低可能的烟尘颗粒浓度。为了监视内部内燃机的运行状态，为了这个目的，最好把烟尘传感器放到与内部内燃机关联的废气系统中。烟尘传感器可以位于柴油机颗粒过滤器（DPF）的上游或下游。如果它位于DPF的下游，则监视DPF的功能也可以利用烟尘传感器来执行。当DPF失败时，烟尘传感器可以检测发动机废气中过多的烟尘并且提醒车辆发动机控制单元（ECU）。烟尘传感器可以是相对简单的电阻设备。图1是具有车载加热器元件的烟尘传感器的一种已知配置的示意性顶视图，而图2是图1烟尘传感器的示意性底部视图。传感器100可以包括限定第一表面104和与第一表面104相对的第二表面106的非传导性衬底102。传感器元件108在衬底102的第一表面104上形成，并且包括限定第一电极110和分离的第二电极112的传导性材料。传导性材料可以是选择成耐高温的贵金属，而且第一110和第二112电极可以彼此电分离，以便在其间建立开路。如所示出的，第一和第二电极110、112可以配置成具有最大化第一和第二电极110、112之间周长的相互数字化的“手指”。第一电极110限定第一组手指114，而第二电极112限定分离的第二组手指116。在操作中，当来自废气的烟尘（未示出）落在感测元件108上时，烟尘中的碳电连接第一和第二电极110、112，从而有效地降低其间的电阻。电极之间的电阻是作为所存在的烟尘量的指示来测量的。图3是沿线3-3取得的图1和2烟尘传感器的放大的截面图。如图2和3中所示，在有些应用中，传感器100还将具有在衬底102的第二表面106上实现的车载加热器元件118。车载加热器元件118配置成通过电阻加热来加热烟尘传感器110。例如，可能期望清除在衬底102的第一和/或第二表面104、106上收集到的烟尘。可以包括具有已知电阻的铂轨道的车载加热器元件118可以被激活，从而把传感器元件108加热到相对高的温度，例如650℃，由此使任何积累的烟尘颗粒焚化。上述类型的烟尘传感器在废气系统中存在的条件下易于崩溃。电极直接受废气流作用，其中某些废气物质可能导致电极的腐蚀和/或传感器表面的污染，这可能对烟尘积累测量有干扰影响。此外，目前烟尘传感器的感测元件缺少能够感测感测元件轨道断开的诊断功能。而且，目前烟尘传感器中所包括的车载加热器难以在高流速条件下达到充分焚化所积累烟尘所需的高温。附图说明所要求的主题的特征和优点将从以下对与其一致的实施例的具体描述变得清楚，这种描述应当参考附图来考虑，其中：图1是烟尘传感器的示意性顶视图；图2是图1烟尘传感器的示意性底部视图；图3是沿线3-3取得的图1和2烟尘传感器的放大的截面图；图4是与本公开内容一致的烟尘传感器的示意性顶视图；图5A是与本公开内容一致的、沿线5-5取得的图4烟尘传感器的一部分的截面图；图5B是根据与本公开内容一致的另一种实施例、沿线5-5取得的图4烟尘传感器的一部分的截面图；图6是图5B烟尘传感器部分的放大视图；图7是与本公开内容一致的烟尘传感器的另一种实施例的示意性顶视图；图8A是图7烟尘传感器的一部分的放大视图；图8B是根据与本公开内容一致的另一种实施例、图7烟尘传感器的一部分的放大视图；图8C是根据与本公开内容一致的另一种实施例、图7烟尘传感器部分的放大视图；图9是与本公开内容一致的烟尘传感器尖端的透视图；图10是沿线10-10取得的图9烟尘传感器尖端的放大的透视截面图；图11是与本公开内容一致的烟尘传感器系统的一种示例性实施例的框图；图12是包括钝化层的图7烟尘传感器的示意性顶视图；图13是与本公开内容一致的烟尘传感器的另一种实施例的示意性顶视图；图14是图13烟尘传感器的一部分的放大视图；图15是处于烟尘感测模式的图13烟尘传感器的示意性顶视图；图16是处于再生模式的图13烟尘传感器的示意性顶视图；图17A-17D是处于第一和第二再生模式的图13烟尘传感器的示意性顶视图和关联的电路系统；图18是与本公开内容一致的烟尘传感器组件的透视截面图；图19A-19B是图18烟尘传感器组件的实施例的透视图；图19C是图18烟尘传感器组件的一部分的放大的透视图；图20是与本公开内容一致的另一种烟尘传感器组件的透视分解视图；图21是处于组装状态的图20烟尘传感器组件的透视图；图22A是沿线A-A取得的图21烟尘传感器组件的截面图；图22B是沿线B-B取得的图21烟尘传感器组件的截面图；图23A-23B是图20烟尘传感器组件的一部分的一种实施例的透视和截面图；图24A-24B是图20烟尘传感器组件的一部分的另一种实施例的透视和截面图；图25是耦合到图13烟尘传感器的电路系统的示意图；图26是耦合到图13烟尘传感器的信号处理系统的框图；图27是图26信号保护电路系统的示意图；图28是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的输出电压对电阻的图；图29包括与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的输出电压对时间的图；图30A是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的电路系统的示意图；图30B是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的电路系统的示意图；图31是与图30A-30B的电路系统关联的电阻对时间的图；图32是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的电源瓦数对空气流速的图；图33A-33D是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的电源电压对时间的图；图34是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的电阻对时间的图；图35是与图34的图关联的烟尘积累对时间的图；及图36是与本公开内容一致的示例性烟尘传感器所关联的传感器响应对时间的图。具体实施例本公开内容总体上针对用于检测烟尘颗粒的烟尘传感器和烟尘传感器系统。总的来说，与本公开内容一致的烟尘传感器系统包括限定第一表面和与第一表面相对的第二表面的衬底。具有传导性材料的至少一个连续回路的至少一个元件位于衬底的第一表面上。这至少一个元件配置成以感测所述衬底的至少所述第一表面上烟尘积累的第一模式操作并且以除去所述衬底的至少所述第一表面上积累的烟尘的第二模式操作。第一和第二电触点位于这至少一个元件相对的末端上。电路系统电耦合到第一和第二电触点并且配置成确定在衬底的第一表面和该元件上积累的烟尘量并且响应于烟尘积累而控制元件的加热。与本公开内容一致的烟尘传感器和/或烟尘传感器系统可以配置成位于具有柴油发动机的机动车辆的废气系统中。此外，烟尘传感器和/或烟尘传感器系统可以配置成用在油加热系统中的家用
中，例如，为它提供了依赖于应用的适当设计的支撑。对于在机动车辆的废气系统中的使用，与本公开内容一致的烟尘传感器系统可以配置成检测来自废气流的烟尘积累。此外，烟尘传感器系统可以耦合到并且配置成与车辆的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟尘传感器，包括：衬底，限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；第一元件，具有位于所述衬底的所述第一表面上的传导性材料的至少一个连续回路，至少一个所述元件配置成以感测所述衬底的至少所述第一表面上烟尘积累的第一模式操作并且以除去所述衬底的至少所述第一表面上所积累的烟尘的第二模式操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.26 US 61/490,3101.一种烟尘传感器，包括：衬底，限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；位于所述衬底的所述第一表面上的传导性材料的连续回路的第一元件和至少第二元件，所述第一元件包括多个波状起伏的第一集合和在该第一元件的相对末端的第一及第二电触点，并且所述第二元件包括多个波状起伏的第二集合和在该第二元件的相对末端的第一及第二电触点，波状起伏的所述第一集合和所述第二集合分别进一步限定波状起伏的第一子集和第二子集；其中所述第一元件配置成以感测所述衬底的至少所述第一表面上与所述第一元件接触的烟尘的积累的第一模式操作并且以除去所述衬底的至少所述第一表面上所积累的烟尘的第二模式操作；以及其中所述第二元件配置成以感测所述衬底的至少所述第一表面上与所述第二元件接触的烟尘的积累的第一模式操作并且以除去所述衬底的至少所述第一表面上所积累的烟尘的第二模式操作。2.如权利要求1所述的烟尘传感器，其中所述第一集合包括在所述多个波状起伏中的每个波状起伏之间限定的多个间隙。3.如权利要求1所述的烟尘传感器，其中，当烟尘颗粒在所述第一元件上积累时，所述第一电触点和第二电触点之间的电阻改变。4.如权利要求1所述的烟尘传感器，进一步包括在所述衬底的所述第一表面之上形成并且覆盖所述第一元件的至少一部分的保护层，所述保护层配置成隔离所述第一元件的至少一部分与废气流。5.如权利要求4所述的烟尘传感器，其中所述保护层限定与所述第一元件的多个间隙对应并且对准的多个通道，使得所述第一元件的所述传导性材料的部分暴露给废气流和来自废气流的烟尘颗粒。6.如权利要求1所述的烟尘传感器，进一步包括耦合在所述第一元件的第一电触点和第二电触点中一个与所述第二元件的第一电触点和第二电触点中一个之间的开关，所述开关配置成串联连接所述第一元件的回路和所述第二元件的回路。7.如权利要求1所述的烟尘传感器，进一步包括配置成至少部分封住所述烟尘传感器的尖端，所述尖端包括具有外表面和内表面的主体，所述主体限定至少一个通道，该通道限定从所述主体的所述外表面到所述主体的所述内表面的路径，所述路径配置成把废气流指引到所述烟尘传感器。8.一种烟尘传感器系统，包括：烟尘传感器，包括：衬底，限定第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；位于所述衬底的所述第一表面上的传导性材料的连续回路的第一元件和至少第二元件，所述第一元件和所述至少第二元件每个配置成独立地以感测所述衬底的至少所述第一表面上与所述第一元件或所述至少第二元件接触的烟尘的积累的第一模式操作并且以除去所述衬底的至少所述第一表面上所积累的烟尘的第二模式操作；以及电路系统，耦合到所述第一元件和所述至少第二元件，所述电路系统配置成：使得向所述第一元件和所述至少第二元件中的至少一个施加感测电流并且检测在所述衬底的所述第一表面上积累的烟尘；响应于在所述衬底的所述第一表面上积累的所述烟尘，使得向所述第一元件和所述至少第二元件中的至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·希达亚特，J·哈特，E·马特森，M·威尔森，N·波里尔，
申请(专利权)人：斯通瑞智公司，
类型：发明
国别省市：美国;US