这个传感器，可以节省汽车油耗，减少雾霾

空气滤清器位于发动机进气系统，主要作用是滤除将要进入气缸的空气中有害杂质，以减少气缸、活塞、活塞环、气门及气门座的早期磨损。就是下面这个样子。

看上去怎么这么像空气净化器的滤芯……没错，它就相当于汽车发动机的空气净化器。不过它不像你家里的净化器那样可以经常换滤芯，通常是通过高温燃烧来“清洁”。但是这种“清洁”经常会过度，从而造成燃料浪费以及空气污染。

其实在很多年前，麻省理工学院衍生公司过滤传感科技（Filter Sensing Technologies, FST）就发明了使用射频信号（通常用于发射和接收来自无线设备的数据）的传感器，可以实时测量发动机滤清器积存的烟尘和灰渣量。

这些数据帮助制造发动机和整车的汽车原始设备制造商（origninal equipment manufacturers, OEM）对发动机进行编程，提高其燃烧效率，从而清洁滤清器。

FST传感器就是在使用柴油微粒滤清器（DPF）的车辆排气系统内安装一个金属天线。

2007年，美国环保局（U.S. Environmental Protection Agency）出台了严格的柴油发动机排放限制，使得车辆不得不广泛使用大型的陶瓷滤清器。陶瓷滤清器能捕获柴油发动机排放的95％以上的烟尘和其他粒子。

然而，这有一个很大的缺点：频繁饱和，有时每隔八个小时即饱和，然后必须要清洁干净，当然这也取决于发动机的使用情况。

怎样清洁呢？

通常柴油卡车发动机会使用一些燃料把排出的气体加热到高温，以燃烧烟灰达到“清洁”滤清器的目的。但排出的气体会对空气造成污染，比如形成雾霾。这种空气被吸进气缸再次形成大量灰尘……循环不止。

常规技术使用压降测量和预测模型来大致估计烟灰的堆积量。如果估算错误，烟尘和灰渣积存量可能超过滤清器的限制，影响压降响应、使用寿命和燃料消耗。

由于无法精确实时地测量烟灰堆积量，OEM们通常对柴油卡车的控制系统编程，过度频繁地让滤清器自动“清洁”，而不管实际造成多少污染。“为加热并清洁滤清器，货车的燃料使用量也大大超过其所需量。”

FST传感器可以发射一种非常类似于手机所用的射频信号，由于烟尘和灰渣堆积在滤清器中，信号强度降低（信号越弱，堆积越多）。就像经过隧道时，你的手机会失去信号一样。

这些数据再由车载发动机控制系统接收，所以发动机仅在必要时启动自清洁模式，而在滤清器清洁后关闭，这样可以节省燃料、降低成本。

行业动态

汽车电子和传感器的主要生产商CTS公司于今年10月收购了FST。目前，FST正准备扩大柴油发动机用传感器的生产规模，并且必须使该产品符合日益严格的排放限制。

亚历克斯·斯伯克（Alex Sappok）博士是FST联合创始人、传感器共同发明人，曾担任FST首席执行官，现任CTS公司射频传感器部主任。

他表示：“目前的行业动态是，小公司很难扩大生产，并满足原始设备制造商的质量和数量要求。”这意味着，为满足上述要求，需要额外的资源用于扩大规模和生产。

莱斯利·布朗伯格（Leslie Bromberg）博士是FST的另一位联合创始人，同时也是传感器共同发明人、麻省理工学院等离子科学和聚变中心的研究科学家。

FST总部设在马萨诸塞州（Massachusetts）马尔登市（Malden），目前是CTS公司的波士顿创新代表处。这里的创业团队将进一步开发和探索传感器的其他应用。

目前，FST传感器正在美国、欧洲和日本各地原始设备制造商的商用车以及建筑和农业设备上试用。几年内，该传感器可用于汽车业。

麻省理工学院的经典案例

斯伯克表示，FST的成立是一个“麻省理工学院的经典案例”，其中两名来自不同背景的研究人员，合力创新并成立了一家初创公司。

2005年，斯伯克当时是一名机械工程的博士生。他在麻省理工学院斯隆汽车实验室（MIT Sloan Automotive Laboratory）的系列讲座上发表了一篇演讲，侧重于柴油滤清器技术，旨在降低排放量，另外涉及到烟尘堆积量的测量问题。

当时，布朗伯格坐在观众席上。布朗伯格在学术界工作的时候研究过射频技术。布朗伯格曾在20世纪70年代获得了麻省理工学院的电子工程学士学位和核工程/等离子物理学博士学位。

“演讲完后，[布朗伯格]向我走来并问道：‘你有没有想过用射频技术测量滤清器的内部情况？’”斯伯克说。“我的专业不在于此，当时根本想不到这个问题。”

在达成非正式合作后，斯伯克和布朗伯格开始构建一种概念证明型的传感器。该传感器测量滤清器内部的烟灰和木屑量，木屑与烟尘具有相同的不导电特性。“我们发现可以测量滤清器内部的木屑量，”斯伯克笑着说。 “我们在一次会议上演示了木屑测量方法。”

从那时起，斯伯克在自己的地下室创造了一个手提箱大小的传感器。然后，他与布朗伯格带着该传感器到世界各地的原始设备制造商进行测试。

这些测试明确了传感器的商业潜力。 “事实上，原始设备制造商愿意付钱测试我们的原型，”斯伯克说。 “从那时起，我们认为传感器生意有利可图。”

2008年，斯伯克和布朗伯格创立了FST，并参加了$100K创业大赛（$100K Entrepreneurship Competition）。“该比赛是有关企业整体运营和财务的一个速成班，”斯伯克说。

两位联合创始人也加入了麻省理工学院创业辅导服务中心（MIT Venture Mentoring Service）的VentureShips计划。该计划将初创公司与麻省理工学院能解决商业等问题的创业型学生进行匹配。反之，学生们也从初创公司创立者那里学习到贸易诀窍。

成立FST后，两位联合创始人积极参加创业交易所（STEX）举办的社交活动。创业交易所由麻省理工学院产业联络计划（MIT ILP）创建。

去年一月，创业交易所帮助斯伯克参加了东京的技术展和会议。在那里，斯伯克遇到了几名日本原始制造厂商。这些厂商现在是FST的主要合作伙伴。

“该计划是与世界各地客户建立联系的一种方法，”斯伯克补充道。“这是显示麻省理工学院强大的创新生态系统的一个具体案例。”

这个传感器迄今在现场和发动机试验里已被证明是有效的。在为期两年的重型卡车应用研究（该研究由纽约市卫生部操作，纽约能源部提供部分资金） 中，传感器在某些情况下，表现出有能力降低一半的滤清器再生频率和时间，这可以节省1%至2％的燃料。

这种表现在类似研究中的卡车车队应用上是十分显著的。卡车车队一般每年使用的柴油燃料为大约5000至8000加仑。

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