一種顆粒物傳感器制造技術

本實用新型專利技術涉及車輛尾氣排放控制的技術領域，一種顆粒物傳感器，具有導電外殼、筒狀的保護件、設置在導電外殼內并與導電外殼絕緣的高壓電極，導電外殼接地，高壓電極與高壓電源連接，導電外殼一端與保護件一端密封連接，保護件上設有尾氣進口和尾氣出口，尾氣流動空間為筒狀的保護件的內部空間以及導電外殼靠近尾氣進口的內部空間，密封空間為導電外殼遠離尾氣進口的內部空間與高壓電極之間的空間。本實用新型專利技術的顆粒物傳感器測量精度高，使用壽命長。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及車輛尾氣排放控制的
，特別涉及一種顆粒物傳感器。
技術介紹
柴油車在節能與CO2減排等方面具有一定的優勢。同時柴油車尾氣排放的顆粒物對人體和環境造成影響。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聚而成。我國現在正在加強PM2. 5的檢測，為制定更嚴格的排放法規作準備。當前歐美國家已在柴油車上廣泛應用顆粒捕集器(DPF)來去除廢氣中的大多數顆粒。DPF系統的可靠再生和失效監測需要用車載診斷系統(0BD)。國內外的OBD排放法規在檢測顆粒傳感器功能上有更嚴格的要求。美國加州制 定了 2013年開始執行的OBD排放法規，乘用車和輕型車的顆粒物限值將下降為17. 5mg/mile (約10. 8mg/km)。歐盟已經擬定了關于乘用車法規的草案，排放標準分三步實施，2014達到20mg/km, 2016年達到9mg/km,最終達到標準要求4. 5 mg/km。我國還未制定相關的OBD限值法規。隨著OBD限值法規的不斷嚴格，需要新型的顆粒傳感器精確的監測PM的數值，開展車載診斷系統中新型顆粒物傳感器的研究工作對環境保護和節能減排具有積極的意義，可以預見有廣闊的市場前景。德國羅伯特 博世有限公司(B0SCH)，日本特殊陶業株式會社(NTK)等企業都在研究顆粒物傳感器；B0SCH與NTK設計的顆粒物傳感器為平板式電容與電阻形態，在一個陶瓷基片上做上多條電極，當顆粒物經過時，由于顆粒物濃度不同，電極間的電容量或電阻值發生變化。顆粒物不斷在電極表面沉積，此時傳感器的電參數量實際是瞬時顆粒物濃度與長時間沉積的疊加，并且長時間的沉積所產生的影響更大，這種傳感器將起不到測量瞬時顆粒物濃度的作用，分辨精度達不到10mg/km，滿足不了控制排放的要求。有些顆粒物傳感器由于內部密封效果較差，測量尾氣中的顆粒物時，一些電路引線、外殼等的氧化污染物將會在間隙內附著，影響測量精度和使用壽命。現有顆粒物傳感器采用彈簧壓實密封來提高密封效果，如圖I所示，美國專利US8047054 Particulate MatterSensor中通過測量感應棒20表面上的電勢或者電勢變化量來檢測顆粒物濃度的，電連接器21和底座19之間設置彈簧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，因而會失去原有的硬度，改變彈簧伸縮性，影響了整個結構的密封效果。密封性降低后將會產生漏氣現象，高溫的被測量氣體流入電纜部分導致電纜絕緣層無法承受，從而無法引線；甚至還會出現漏電現象，產生更大的測量誤差。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是為了克服現有技術中顆粒物傳感器測量精度不高，使用壽命較短的不足，本技術提供一種顆粒物傳感器，顆粒物傳感器密封效果好，使用壽命長，采用高壓電極測量，測量精度高。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種顆粒物傳感器，具有導電外殼、筒狀的保護件、設置在導電外殼內并與導電外殼絕緣的高壓電極、用于檢測顆粒物濃度的尾氣流動空間和用于設置電路的密封空間，所述的導電外殼接地，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 ;導電外殼一端與保護件一端密封連接，所述的保護件上設有尾氣進口和尾氣出口，所述的尾氣流動空間為筒狀的保護件的內部空間以及導電外殼靠近尾氣進口的內部空間，所述的密封空間為導電外殼遠離尾氣進口的內部空間與高壓電極之間的空間。高壓電源的取值原理發動機尾氣中含有不同的物質成份，且顆粒物一般為碳顆粒；經過實驗得出，在對高壓電極施加電壓范圍為800V 1500V的高壓條件下，尾氣中的顆粒物被高壓電極電離或極化成導體，而其他物質，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按一定規律聚集，從而增大漏電流，減小測量誤差，提高精度。 由于結構尺寸較小，高壓電極與導電外殼、加熱體以及各引線之間不可能將間隙做到足夠大，這樣，除高壓電極與導電外殼尾氣流動的間隙存在測量所需的漏電流外，還存在另外的漏電流，這將影響測量精度。為了提高測量精度，將高壓電極除位于尾氣流動空間的部分外全部與外部干擾進行電極屏蔽，所述的密封空間內、高壓電極外圍設有金屬屏蔽層，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沉積，沉積后，漏電流就會增加，沉積層達到一定厚度時將會使顆粒物傳感器不能正常工作，因此，為了延長使用壽命，所述的密封空間內設有加熱器，所述的加熱器包括加熱體、正極和負極，所述的加熱體位于靠近尾氣流動空間的一端，所述的負極接地，所述的加熱體、正極和負極上均包覆絕緣且耐高溫的隔離層，加熱體、正極和負極上包覆的隔離層材料為陶瓷。導電外殼和加熱器的負極均接地，由于加熱器的負極與導電外殼有一個微小的壓降，為了消除這個影響漏電流測量的壓降，所述的加熱器的負極與導電外殼之間設有地屏蔽層。所述的加熱器的負極、導電外殼和地屏蔽層互相連通；或者根據電路要求，所述的加熱器的負極與地屏蔽層互相連通并通過導線與外部電路連通，所述的加熱器的負極和地屏蔽層均與導電外殼絕緣。由于間隙中沉積增多，金屬屏蔽層與導電外殼之間的電阻將變小，則該電阻值正好作為一個標桿；為了保證傳感器再次進入正常工作狀態，還具有用于控制加熱器啟停的電阻傳感控制電路，當金屬屏蔽層與地屏蔽層或導電外殼或加熱器的負極之間的阻值小于設定值時，電阻傳感控制電路控制加熱器啟動。為了防止尾氣通過間隙直接到引線處，所述的密封空間內、導電外殼與加熱器之間的間隙通過粉末填料層和/或金屬密封環密封。為了產生進氣壓力差，保證平穩進氣，所述的尾氣流動空間還設置有筒狀的外側保護件，所述的外側保護件一端與導電外殼一端密封連接，另一端端面上開設有用于將尾氣導入外側保護件內部的外側進氣孔，并且所述的保護件具有從外側保護件帶有外側進氣孔一端的端面伸出的凸出部，所述的尾氣出口開設在保護件在凸出部一端的筒底面上，導電外殼遠離凸出部的一端以及外側保護件套裝在保護件外部，保護件套裝在高壓電極靠近尾氣進口的外部，所述的尾氣進口開設在保護件遠離凸出部一端。由于高壓電極上帶有高電壓，因此，在尾氣流動空間必須留出必要的間隙防止在正常測量狀態時，高壓電極與導電外殼之間放電。為了防止顆粒物進入加熱器所在部位的以下部分，延長加熱器一次工作的時間，所述的尾氣流動空間與密封空間連接處設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通道形成多個轉彎道的凸肩和環形密封擋板，所述的凸肩設置在尾氣流動空間內、靠近密封空間處的高壓電極外表面上，所述的環形密封擋板 設置在密封空間靠近尾氣流動空間處的導電外殼內表面上。一種顆粒物傳感器的測量方法將導電外殼接地，在高壓電極上施加高電壓，電壓范圍為800V 1500V，待測氣體從尾氣進口進入尾氣流動空間，流過高壓電極與導電外殼間的間隙，待測氣體中的顆粒物被高壓電極電離或極化成導體，且待測氣體中的其他物質沒有很大變化，測量高壓電極與導電外殼之間的漏電流、電容容量或電阻阻值，按照高壓電極與導電外殼之間的漏電流、電容容量或電阻阻值與顆粒物的濃度的函數關系得出待測氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種顆粒物傳感器，其特征在于：具有導電外殼（1）、筒狀的保護件（14）、設置在導電外殼（1）內并與導電外殼（1）絕緣的高壓電極、用于檢測顆粒物濃度的尾氣流動空間（3）和用于設置電路的密封空間（4），所述的導電外殼（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，導電外殼（1）一端與保護件（14）一端密封連接，所述的保護件（14）上設有尾氣進口（14？3）和尾氣出口（14？2），所述的尾氣流動空間（3）為筒狀的保護件（14）的內部空間以及導電外殼（1）靠近尾氣進口（14？3）的內部空間，所述的密封空間（4）為導電外殼（1）遠離尾氣進口（14？3）的內部空間與高壓電極之間的空間。

【技術特征摘要】
1.一種顆粒物傳感器，其特征在于具有導電外殼(I)、筒狀的保護件(14)、設置在導電外殼(I)內并與導電外殼(I)絕緣的高壓電極、用于檢測顆粒物濃度的尾氣流動空間(3)和用于設置電路的密封空間(4)，所述的導電外殼(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，導電外殼(I) 一端與保護件(14) 一端密封連接，所述的保護件(14)上設有尾氣進ロ( 14-3)和尾氣出ロ( 14-2)，所述的尾氣流動空間(3)為筒狀的保護件(14)的內部空間以及導電外殼(I)靠近尾氣進ロ(14-3)的內部空間，所述的密封空間(4)為導電外殼(I)遠離尾氣進ロ(14-3)的內部空間與高壓電極之間的空間。2.如權利要求I所述的ー種顆粒物傳感器，其特征在于所述的密封空間(4)內設有加熱器，所述的加熱器包括加熱體(7)、正極(8)和負極(9)，所述的加熱體(7)位于靠近尾氣流動空間(3)的一端，所述的負極(9)接地，所述的加熱體(7)、正極(8)和負極(9)上均包覆絕緣且耐高溫的隔離層(10)。3.如權利要求2所述的ー種顆粒物傳感器，其特征在于所述的加熱器的負極(9)與導電外殼(I)之間設有地屏蔽層(5)。4.如權利要求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極(9)、導電外殼(I)和地屏蔽層(5)互相連通。5.如權利要求4所述的ー種顆粒物傳感器，其特征在于所述的加熱器的負極(9)與地屏蔽層(5)互相連通并通過導線與外部電路連通，所述的加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳烈，肖建中，藤衛星，劉嶼，
申請(專利權)人：金壇鴻鑫電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：