一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及車輛尾氣排放控制的技術(shù)領(lǐng)域，一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，具有導(dǎo)電外殼、筒狀的保護(hù)件、設(shè)置在導(dǎo)電外殼內(nèi)并與導(dǎo)電外殼絕緣的高壓電極，導(dǎo)電外殼接地，高壓電極上施加一個(gè)高電壓；密封空間內(nèi)、高壓電極外圍設(shè)有金屬屏蔽層，金屬屏蔽層接地，并且與高壓電極絕緣；測(cè)量高壓電極與導(dǎo)電外殼之間的漏電流、電容容量或電阻阻值，按照函數(shù)關(guān)系得出待測(cè)氣體中顆粒物的濃度。本實(shí)用新型專利技術(shù)的提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器測(cè)量精度高，使用壽命長(zhǎng)；金屬屏蔽層不但去除了干擾漏電流，而且還能防止外部氧化腐蝕的污染物進(jìn)入內(nèi)部空間而影響測(cè)量精度及使用壽命。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及車輛尾氣排放控制的
，特別涉及一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器。
技術(shù)介紹
柴油車在節(jié)能與CO2減排等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)柴油車尾氣排放的顆粒物對(duì)人體和環(huán)境造成影響。顆粒物排放中PM2. 5以下的占80%，且大的顆粒是由小的顆粒團(tuán)聚而成。我國(guó)現(xiàn)在正在加強(qiáng)PM2. 5的檢測(cè)，為制定更嚴(yán)格的排放法規(guī)作準(zhǔn)備。當(dāng)前歐美國(guó)家已在柴油車上廣泛應(yīng)用顆粒捕集器(DPF)來去除廢氣中的大多數(shù)顆粒。DPF系統(tǒng)的可靠再生和失效監(jiān)測(cè)需要用車載診斷系統(tǒng)(0BD)。國(guó)內(nèi)外的OBD排放法規(guī)在檢測(cè)顆粒傳感器功能上有更嚴(yán)格的要求。美國(guó)加州制 定了 2013年開始執(zhí)行的OBD排放法規(guī)，乘用車和輕型車的顆粒物限值將下降為17. 5mg/mile (約10. 8mg/km)。歐盟已經(jīng)擬定了關(guān)于乘用車法規(guī)的草案，排放標(biāo)準(zhǔn)分三步實(shí)施，2014達(dá)到20mg/km, 2016年達(dá)到9mg/km,最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求4. 5 mg/km。我國(guó)還未制定相關(guān)的OBD限值法規(guī)。隨著OBD限值法規(guī)的不斷嚴(yán)格，需要新型的顆粒傳感器精確的監(jiān)測(cè)PM的數(shù)值，開展車載診斷系統(tǒng)中新型顆粒物傳感器的研究工作對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排具有積極的意義，可以預(yù)見有廣闊的市場(chǎng)前景。德國(guó)羅伯特 博世有限公司(B0SCH)，日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社(NTK)等企業(yè)都在研究顆粒物傳感器；B0SCH與NTK設(shè)計(jì)的顆粒物傳感器為平板式電容與電阻形態(tài)，在一個(gè)陶瓷基片上做上多條電極，當(dāng)顆粒物經(jīng)過時(shí)，由于顆粒物濃度不同，電極間的電容量或電阻值發(fā)生變化。顆粒物不斷在電極表面沉積，此時(shí)傳感器的電參數(shù)量實(shí)際是瞬時(shí)顆粒物濃度與長(zhǎng)時(shí)間沉積的疊加，并且長(zhǎng)時(shí)間的沉積所產(chǎn)生的影響更大，這種傳感器將起不到測(cè)量瞬時(shí)顆粒物濃度的作用，分辨精度達(dá)不到10mg/km，滿足不了控制排放的要求。有些顆粒物傳感器由于內(nèi)部密封效果較差，測(cè)量尾氣中的顆粒物時(shí)，一些電路引線、外殼等的氧化污染物將會(huì)在間隙內(nèi)附著，影響測(cè)量精度和使用壽命?，F(xiàn)有顆粒物傳感器采用彈簧壓實(shí)密封來提高密封效果，如圖I所示，美國(guó)專利US8047054 Particulate MatterSensor中通過測(cè)量感應(yīng)棒20表面上的電勢(shì)或者電勢(shì)變化量來檢測(cè)顆粒物濃度的，電連接器21和底座19之間設(shè)置彈簧22，彈簧22將電連接器21和底座19往外推，以保證電連接器21和底座19與外部緊密配合，提高密封性。但是，彈簧是由金屬材料制成，在高溫下容易退火，因而會(huì)失去原有的硬度，改變彈簧伸縮性，影響了整個(gè)結(jié)構(gòu)的密封效果。密封性降低后將會(huì)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象，高溫的被測(cè)量氣體流入電纜部分導(dǎo)致電纜絕緣層無法承受，從而無法引線；甚至還會(huì)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，產(chǎn)生更大的測(cè)量誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中顆粒物傳感器測(cè)量精度不高，使用壽命較短的不足，本技術(shù)提供一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，顆粒物傳感器密封效果好，使用壽命長(zhǎng)，采用高壓電極測(cè)量，測(cè)量精度高。本技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，具有導(dǎo)電外殼、筒狀的保護(hù)件、設(shè)置在導(dǎo)電外殼內(nèi)并與導(dǎo)電外殼絕緣的高壓電極、用于檢測(cè)顆粒物濃度的尾氣流動(dòng)空間和用于設(shè)置電路的密封空間，所述的導(dǎo)電外殼接地，所述的高壓電極與高壓電源連接，所述的高壓電源的電壓為800V 1500V ；導(dǎo)電外殼一端與保護(hù)件一端密封連接，所述的保護(hù)件上設(shè)有尾氣進(jìn)口和尾氣出口，所述的尾氣流動(dòng)空間為筒狀的保護(hù)件的內(nèi)部空間以及導(dǎo)電外殼靠近尾氣進(jìn)口的內(nèi)部空間，所述的密封空間為導(dǎo)電外殼遠(yuǎn)離尾氣進(jìn)口的內(nèi)部空間與高壓電極之間的空間。高壓電源的取值原理發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中含有不同的物質(zhì)成份，且顆粒物一般為碳顆粒；經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出，在對(duì)高壓電極施加電壓范圍為800V 1500V的高壓條件下，尾氣中的顆粒物電離或極化成導(dǎo)體，而其他物質(zhì)，例如水汽、CO2，沒有很大影響，在該電壓下顆粒物濃度為影響漏電流的主要因素；并且在該電壓下，電離后的顆粒物將會(huì)按一定規(guī)律聚集，從而 增大漏電流，減小測(cè)量誤差，提高精度。由于結(jié)構(gòu)尺寸較小，高壓電極與導(dǎo)電外殼、加熱體以及各引線之間不可能將間隙做到足夠大，這樣，除高壓電極與導(dǎo)電外殼尾氣流動(dòng)的間隙存在測(cè)量所需的漏電流外，還存在另外的漏電流，這將影響測(cè)量精度。為了提高測(cè)量精度，將高壓電極除位于尾氣流動(dòng)空間的部分外全部與外部干擾進(jìn)行電極屏蔽，所述的密封空間內(nèi)、高壓電極外圍設(shè)有金屬屏蔽層，所述的金屬屏蔽層接地，并且與高壓電極絕緣。顆粒物在所有間隙中都會(huì)沉積，沉積后，漏電流就會(huì)增加，沉積層達(dá)到一定厚度時(shí)將會(huì)使顆粒物傳感器不能正常工作，因此，為了延長(zhǎng)使用壽命，所述的密封空間內(nèi)設(shè)有加熱器，所述的加熱器包括加熱體、正極和負(fù)極，所述的加熱體位于靠近尾氣流動(dòng)空間的一端，所述的負(fù)極接地，所述的加熱體、正極和負(fù)極上均包覆絕緣且耐高溫的隔離層，加熱體、正極和負(fù)極上包覆的隔離層材料為陶瓷。導(dǎo)電外殼和加熱器的負(fù)極均接地，由于加熱器的負(fù)極與導(dǎo)電外殼有一個(gè)微小的壓降，為了消除這個(gè)影響漏電流測(cè)量的壓降，所述的加熱器的負(fù)極與導(dǎo)電外殼之間設(shè)有地屏蔽層。所述的加熱器的負(fù)極、導(dǎo)電外殼和地屏蔽層互相連通；或者根據(jù)電路要求，所述的加熱器的負(fù)極與地屏蔽層互相連通并通過導(dǎo)線與外部電路連通，所述的加熱器的負(fù)極和地屏蔽層均與導(dǎo)電外殼絕緣。由于間隙中沉積增多，金屬屏蔽層與導(dǎo)電外殼之間的電阻將變小，則該電阻值正好作為一個(gè)標(biāo)桿；為了保證傳感器再次進(jìn)入正常工作狀態(tài)，還具有用于控制加熱器啟停的電阻傳感控制電路，當(dāng)金屬屏蔽層與地屏蔽層或?qū)щ娡鈿せ蚣訜崞鞯呢?fù)極之間的阻值小于設(shè)定值時(shí)，電阻傳感控制電路控制加熱器啟動(dòng)。為了防止尾氣通過間隙直接到引線處，所述的密封空間內(nèi)、導(dǎo)電外殼與加熱器之間的間隙通過粉末填料層和/或金屬密封環(huán)密封。為了產(chǎn)生進(jìn)氣壓力差，保證平穩(wěn)進(jìn)氣，所述的尾氣流動(dòng)空間還設(shè)置有筒狀的外側(cè)保護(hù)件，所述的外側(cè)保護(hù)件一端與導(dǎo)電外殼一端密封連接，另一端端面上開設(shè)有用于將尾氣導(dǎo)入外側(cè)保護(hù)件內(nèi)部的外側(cè)進(jìn)氣孔，并且所述的保護(hù)件具有從外側(cè)保護(hù)件帶有外側(cè)進(jìn)氣孔一端的端面伸出的凸出部，所述的尾氣出口開設(shè)在保護(hù)件在凸出部一端的筒底面上，導(dǎo)電外殼遠(yuǎn)離凸出部的一端以及外側(cè)保護(hù)件套裝在保護(hù)件外部，保護(hù)件套裝在高壓電極靠近尾氣進(jìn)口的外部，所述的尾氣進(jìn)口開設(shè)在保護(hù)件遠(yuǎn)離凸出部一端。由于高壓電極上帶有高電壓，因此，在尾氣流動(dòng)空間必須留出必要的間隙防止在正常測(cè)量狀態(tài)時(shí)，高壓電極與導(dǎo)電外殼之間放電。為了防止顆粒物進(jìn)入加熱器所在部位的以下部分，延長(zhǎng)加熱器一次工作的時(shí)間，所述的尾氣流動(dòng)空間與密封空間連接處設(shè)有迷宮式的顆粒物阻擋器，所述的顆粒物阻擋器包括用于使顆粒物阻擋器的流動(dòng)通道形成多個(gè)轉(zhuǎn)彎道的凸肩和環(huán)形密封擋板，所述的凸肩設(shè)置在尾氣流動(dòng)空間內(nèi)、靠近密封空間處的高壓電極外表面上，所述的環(huán)形密封擋板設(shè)置在密封空間靠近尾氣流動(dòng)空間處的導(dǎo)電外殼內(nèi)表面上。本技術(shù)的提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器的測(cè)量方法將導(dǎo)電外殼接地，在高壓電極上施加高電壓，電壓范圍為800V 1500V，待測(cè)氣體從尾氣進(jìn)口進(jìn)入尾氣流動(dòng)空間，流過高壓電極與導(dǎo)電外殼間的間隙，待測(cè)氣體中的顆粒物被高壓電極電離或極化成導(dǎo)體，且待測(cè)氣體中的其他物質(zhì)沒有很大變化，測(cè)量高壓電極與導(dǎo)電外殼之間的漏電流、電容容 量或電阻阻值，按照高壓電極與導(dǎo)電外殼之間的漏電流本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，其特征在于：具有導(dǎo)電外殼（1）、筒狀的保護(hù)件（14）、設(shè)置在導(dǎo)電外殼（1）內(nèi)并與導(dǎo)電外殼（1）絕緣的高壓電極、用于檢測(cè)顆粒物濃度的尾氣流動(dòng)空間（3）和用于設(shè)置電路的密封空間（4），所述的導(dǎo)電外殼（1）接地，所述的高壓電極與高壓電源連接，所述的高壓電源的電壓為800V～1500V；導(dǎo)電外殼（1）一端與保護(hù)件（14）一端密封連接，所述的保護(hù)件（14）上設(shè)有尾氣進(jìn)口（14？3）和尾氣出口（14？2），所述的尾氣流動(dòng)空間（3）為筒狀的保護(hù)件（14）的內(nèi)部空間以及導(dǎo)電外殼（1）靠近尾氣進(jìn)口（14？3）的內(nèi)部空間，所述的密封空間（4）為導(dǎo)電外殼（1）遠(yuǎn)離尾氣進(jìn)口（14？3）的內(nèi)部空間與高壓電極之間的空間；所述的密封空間（4）內(nèi)、高壓電極外圍設(shè)有金屬屏蔽層（6），所述的金屬屏蔽層（6）接地，并且與高壓電極絕緣。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，其特征在于具有導(dǎo)電外殼(I)、筒狀的保護(hù)件(14)、設(shè)置在導(dǎo)電外殼(I)內(nèi)并與導(dǎo)電外殼(I)絕緣的高壓電極、用于檢測(cè)顆粒物濃度的尾氣流動(dòng)空間(3)和用于設(shè)置電路的密封空間(4)，所述的導(dǎo)電外殼(I)接地，所述的高壓電極與高壓電源連接，所述的高壓電源的電壓為800V 1500V ;導(dǎo)電外殼(I) 一端與保護(hù)件(14)一端密封連接，所述的保護(hù)件(14)上設(shè)有尾氣進(jìn)ロ( 14-3)和尾氣出ロ( 14-2)，所述的尾氣流動(dòng)空間(3)為筒狀的保護(hù)件(14)的內(nèi)部空間以及導(dǎo)電外殼(I)靠近尾氣進(jìn)ロ(14-3)的內(nèi)部空間，所述的密封空間(4)為導(dǎo)電外殼(I)遠(yuǎn)離尾氣進(jìn)ロ(14-3)的內(nèi)部空間與高壓電極之間的空間；所述的密封空間(4)內(nèi)、高壓電極外圍設(shè)有金屬屏蔽層(6)，所述的金屬屏蔽層(6)接地，并且與高壓電極絕緣。2.如權(quán)利要求I所述的ー種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，其特征在于所述的密封空間(4)內(nèi)設(shè)有加熱器，所述的加熱器包括加熱體(7)、正極(8)和負(fù)極(9)，所述的加熱體(7)位于靠近尾氣流動(dòng)空間(3)的一端，所述的負(fù)極(9)接地，所述的加熱體(7)、正極(8)和負(fù)極(9)上均包覆絕緣且耐高溫的隔離層(10)。3.如權(quán)利要求2所述的ー種提高測(cè)量精度的顆粒物傳感器，其特征在于所述的加熱器的負(fù)極(9)與導(dǎo)電外殼(I)之間設(shè)有地屏蔽層(5)。4.如權(quán)利要求3所述的ー種顆粒物傳感器，其特征在于所述的加熱器的負(fù)極(9)、導(dǎo)電外殼(I)和地屏蔽層(5)互相連通。5.如權(quán)利要求3所述的ー種顆粒物傳感器，其特征在于所述的加熱器的負(fù)極(9)與地屏蔽層(5)互相連通并通過導(dǎo)線與外部電路連通，所述的加熱器的負(fù)極(9)和地屏蔽層(5)均與導(dǎo)電外殼(I)絕緣。6.如權(quán)利要求2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳烈，肖建中，藤衛(wèi)星，劉嶼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：金壇鴻鑫電子科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
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