刚性颗粒物质传感器制造技术

一种检测颗粒物质的传感器（１００）。该传感器（１００）包括第一刚性管（１０２）、第二刚性管（１０４）、检测表面电极（１０６）、和偏置表面电极（１０８）。第二刚性管（１０４）与第一刚性管（１０２）基本平行地安设。检测表面电极（１０６）被布置在第一刚性管（１０２）的外表面上。检测表面电极（１０６）被布置成面对第二刚性管（１０４）。偏置表面电极（１０８）被布置在第二刚性管（１０４）的外表面上。偏置表面电极（１０８）被布置成面对第一刚性管（１０２）上的检测表面电极（１０６）。在检测表面电极（１０６）和偏置表面电极（１０８）之间存在空气间隙以允许废气流内的颗粒物质在检测表面电极（１０６）和偏置表面电极（１０８）之间流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】刚性颗粒物质传感器内燃机(例如，柴油机)典型地生成包含不定量的颗粒物质(PM)的废气流。颗粒物质在废气流中的数量和大小分布往往随引擎工作条件变化，诸如燃料喷射定时、喷射体积、喷射压力、或引擎速度-负载关系。对这些条件进行调整可能在减少从引擎的颗粒物质排放和颗粒物质的平均颗粒大小方面是有用的。减少内燃机的颗粒物质排放在环境方面是有利的。另外，对于柴油机废气的颗粒物质测量对于PM过滤器的机载(例如，安设在车辆上)诊断和通过燃烧控制减少排放是有用的。可被用于对废气流中的颗粒物质进行机载监视的常规技术包括在传感器应用中使用丝状电极。丝状电极传感器在两个电极之间施加高电压并测量电极之间的电流或电荷。该电极测量与具体的颗粒物质浓度有关。然而，由于电极上和电极间的烟灰(即，颗粒物质沉积)的累积，丝状电极传感器易受传感器去校准和基线漂移的影响。丝状电极还易受振动的影响，振动改变电极间的距离。随着电极间的距离根据电极的振动而改变，变化的距离在颗粒物质读数中引入了误差。概要描述了传感器的实施例。在一个实施例中，该传感器包括第一刚性管、第二刚性管、检测表面电极、和偏置表面电极。第二刚性管与第一刚性管基本平行地安设。检测表面电极被布置在第一刚性管的外表面上。检测表面电极被布置成面对第二刚性管。偏置表面电极被布置在第二刚性管的外表面上。偏置表面电极被布置成面对第一刚性管上的检测表面电极并且在检测表面电极与偏置表面电极之间有一间隙。还描述了传感器的其他实施例。还描述了一种系统的实施例。在一个实施例中，该系统是用于检测颗粒物质的系统。该系统包括传感器和电子控制器。传感器被配置成检测废气流内的颗粒物质。传感器包括一对不导电刚性管、检测表面电极、和偏置表面电极。检测表面电极被布置在一个刚性管上并且面对另一不导电刚性管。偏置表面电极被布置在该另一刚性管上。偏置表面电极面对检测表面电极并且与检测表面电极相隔一空气间隙以便让废气流的一部分通过该空气间隙。电子控制器被配置成确定废气流内的颗粒物质的量。还描述了该系统的其他实施例。还描述了一种方法的实施例。在一个实施例中，该方法是一种用于制作颗粒物质传感器的方法。该方法包括在第一不导电刚性管的外表面上布置检测表面电极。该方法还包括在第二不导电刚性管的外表面上布置偏置表面电极。该偏置和检测表面电极彼此面对面且相隔一空气间隙以便让废气流的一部分通过该空气间隙。该方法还包括在第一刚性管的内腔内的第一发热器柱上布置第一发热器。第一发热器施加热量以将颗粒物质从第一不导电刚性管蒸发掉。该方法还包括在第二刚性管的内腔内的第二发热器柱上布置第二发热器。第二发热器施加热量以将颗粒物质从第二不导电刚性管蒸发掉。还描述了该方法的其他实施例。本专利技术的诸实施例的其他方面和优点将在结合作为本专利技术原理的示例示出的附图考虑以下详细描述中变得显而易见。附图简述附图说明图1描绘传感器组合件的一个实施例的示意图。图2描绘图1中传感器组合件的第一刚性管内的发热器柱的一个实施例的示意图。图3描绘颗粒物质检测系统的一个实施例的示意框图。图4描绘用于制作颗粒物质浓度传感器的方法的一个实施例的流程图。图5描绘其中发热器元件被安设至图1中传感器组合件的第一刚性管的外部的另一实施例的示意图。贯穿该描述，类似的附图标记被用于标识类似要素。具体描述容易理解的是，在这里一般地描述和在附图中示出的诸实施例的组件可按照多种不同的配置来设置和设计。因此，如在诸附图中所表示的以下对各种实施例的更具体描述无意限制本公开的范围，而只是代表各种实施例。尽管在附图中呈现了诸实施例的各个方面，但除非特别指出否则这些附图不一定是按比例绘制的。本专利技术也可以其他具体形式体现而不背离其精神实质或基本特性。所描述的诸实施例在各方面将仅被视为说明性的而不是限制性的。本专利技术的范围因此由所附的权利要求而不是由该具体描述来指示。落入权利要求的等价物的含义和范围的所有改变都包含在权利要求的范围内。贯穿本说明书对特征、优点、或类似语言的参引并不意味着可用本专利技术实现的所有特征和优点应该或者是在本专利技术的任何单个实施例中。提到该些特征和优点的语言应被理解为表示结合一实施例描述的具体特征、优点、或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对该些特征和优点的讨论以及类似语言可以、但不一定指代同一实施例。而且，本专利技术的所描述特征、优点、和特性可按照任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。相关领域的技术人员将认识到，根据本文的描述，本专利技术可以在没有一特定实施例的该些具体特征或优点中的一个或多个的情况下实践。在其它实例中，可以在某些实施例中实现可能不是存在于本专利技术的所有实施例中的附加特征和优点。贯穿本说明书，对“一个实施例”、“一实施例”、或类似语言的参引意味着结合该所指示的实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”及类似语言可以、但不一定全部指代同一实施例。尽管本文描述了颗粒物质传感器的许多实施例，但所描述实施例中的至少一些实施例检测废气流内的颗粒物质。该传感器包括两个刚性管上的两个表面电极。表面电极被定向成彼此面对面。这两个表面电极之间的空气间隙允许废气在这两个表面电极之间流动。在一些实施例中，第一表面电极是检测电极。检测电极被布置在第一刚性管上。第二表面电极是偏置电极并被布置在第二刚性管上。偏置表面电极具有所施加的电压，也称作偏置电压。当废气流中的颗粒物质经过偏置表面电极和检测表面电极之间时，在检测表面电极上电荷聚集或电流流动。电子控制器测量电荷、电流或电压形式的电特性，并确定废气中颗粒物质的量。另外，当废气通过传感器时，颗粒物质可在传感器的表面上聚集。检测表面电极和偏置表面电极上的沉积物会使颗粒物质测量失真。在一些实施例中，传感器的每个刚性管包括位于管内的内腔中的发热器柱。可以围绕该发热器柱缠绕丝状发热器。该丝状发热器被配置成生成足以蒸发掉沉积在该刚性管表面上的颗粒物质的热量。特别是，该些发热器可蒸发掉沉积在检测表面电极和偏置表面电极上的颗粒物质。而且，在一些实施例中，通过将表面电极定位在两个分开的刚性管上，可以避免与通过中间陶瓷层的电漏泄有关的典型问题。尽管包括由中间陶瓷层隔开的电极的常规陶瓷传感器可能在高电压和/或高工作温度下(由于中间陶瓷层降低的电绝缘属性)呈现出电漏泄，本文描述的该颗粒物质传感器的诸实施例在电极层之间没有中间陶瓷层介入，因此在表面电极之间并不呈现电漏泄。换言之，与由单叠的陶瓷和传导层构成的常规陶瓷颗粒物质传感器相比，表面电极安设在分开的结构(例如，刚性管)上的诸实施例具有减小的电荷漏泄，从而导致减小的信号失真。图1描绘传感器组合件100的一个实施例的示意图。所示出的传感器组合件100 包括第一刚性管102、第二刚性管104、检测表面电极106、偏置表面电极108、第一电连接 110、第二电连接112、第一发热器柱114、第二发热器柱116、以及传感器基座118。尽管传感器组合件100被显示和描述为具有某些组件和功能性，但传感器组合件100的其他实施例可包括较少或较多的组件来实现较少或较多的功能性。在一些实施例中，第一刚性管102由不导电的陶瓷构成。例如，第一刚性管本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种传感器，包括：第一刚性管；与所述第一刚性管基本平行地安设的第二刚性管；布置在所述第一刚性管的外表面上的检测表面电极，其中所述检测表面电极被布置成面对所述第二刚性管；以及布置在所述第二刚性管的外表面上的偏置表面电极，其中所述偏置表面电极被布置成面对所述第一刚性管上的所述检测表面电极并且在所述检测表面电极与所述偏置表面电极之间有一间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·豪尔，
申请(专利权)人：得克萨斯州大学系统董事会，
类型：发明
国别省市：US