一种颗粒物传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及车辆尾气排放控制的技术领域，一种颗粒物传感器，具有导电外壳、筒状的保护件、设置在导电外壳内并与导电外壳绝缘的高压电极，导电外壳接地，高压电极与高压电源连接，导电外壳一端与保护件一端密封连接，保护件上设有尾气进口和尾气出口，尾气流动空间为筒状的保护件的内部空间以及导电外壳靠近尾气进口的内部空间，密封空间为导电外壳远离尾气进口的内部空间与高压电极之间的空间。本实用新型专利技术的颗粒物传感器测量精度高，使用寿命长。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及车辆尾气排放控制的
，特别涉及一种颗粒物传感器。
技术介绍
柴油车在节能与CO2减排等方面具有一定的优势。同时柴油车尾气排放的颗粒物对人体和环境造成影响。颗粒物排放中PM2. 5以下的占80%，且大的颗粒是由小的颗粒团聚而成。我国现在正在加强PM2. 5的检测，为制定更严格的排放法规作准备。当前欧美国家已在柴油车上广泛应用颗粒捕集器(DPF)来去除废气中的大多数颗粒。DPF系统的可靠再生和失效监测需要用车载诊断系统(0BD)。国内外的OBD排放法规在检测颗粒传感器功能上有更严格的要求。美国加州制 定了 2013年开始执行的OBD排放法规，乘用车和轻型车的颗粒物限值将下降为17. 5mg/mile (约10. 8mg/km)。欧盟已经拟定了关于乘用车法规的草案，排放标准分三步实施，2014达到20mg/km, 2016年达到9mg/km,最终达到标准要求4. 5 mg/km。我国还未制定相关的OBD限值法规。随着OBD限值法规的不断严格，需要新型的颗粒传感器精确的监测PM的数值，开展车载诊断系统中新型颗粒物传感器的研究工作对环境保护和节能减排具有积极的意义，可以预见有广阔的市场前景。德国罗伯特 博世有限公司(B0SCH)，日本特殊陶业株式会社(NTK)等企业都在研究颗粒物传感器；B0SCH与NTK设计的颗粒物传感器为平板式电容与电阻形态，在一个陶瓷基片上做上多条电极，当颗粒物经过时，由于颗粒物浓度不同，电极间的电容量或电阻值发生变化。颗粒物不断在电极表面沉积，此时传感器的电参数量实际是瞬时颗粒物浓度与长时间沉积的叠加，并且长时间的沉积所产生的影响更大，这种传感器将起不到测量瞬时颗粒物浓度的作用，分辨精度达不到10mg/km，满足不了控制排放的要求。有些颗粒物传感器由于内部密封效果较差，测量尾气中的颗粒物时，一些电路引线、外壳等的氧化污染物将会在间隙内附着，影响测量精度和使用寿命。现有颗粒物传感器采用弹簧压实密封来提高密封效果，如图I所示，美国专利US8047054 Particulate MatterSensor中通过测量感应棒20表面上的电势或者电势变化量来检测颗粒物浓度的，电连接器21和底座19之间设置弹簧22，弹簧22将电连接器21和底座19往外推，以保证电连接器21和底座19与外部紧密配合，提高密封性。但是，弹簧是由金属材料制成，在高温下容易退火，因而会失去原有的硬度，改变弹簧伸缩性，影响了整个结构的密封效果。密封性降低后将会产生漏气现象，高温的被测量气体流入电缆部分导致电缆绝缘层无法承受，从而无法引线；甚至还会出现漏电现象，产生更大的测量误差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中颗粒物传感器测量精度不高，使用寿命较短的不足，本技术提供一种颗粒物传感器，颗粒物传感器密封效果好，使用寿命长，采用高压电极测量，测量精度高。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种颗粒物传感器，具有导电外壳、筒状的保护件、设置在导电外壳内并与导电外壳绝缘的高压电极、用于检测颗粒物浓度的尾气流动空间和用于设置电路的密封空间，所述的导电外壳接地，所述的高压电极与高压电源连接，所述的高压电源的电压为800V 1500V ;导电外壳一端与保护件一端密封连接，所述的保护件上设有尾气进口和尾气出口，所述的尾气流动空间为筒状的保护件的内部空间以及导电外壳靠近尾气进口的内部空间，所述的密封空间为导电外壳远离尾气进口的内部空间与高压电极之间的空间。高压电源的取值原理发动机尾气中含有不同的物质成份，且颗粒物一般为碳颗粒；经过实验得出，在对高压电极施加电压范围为800V 1500V的高压条件下，尾气中的颗粒物被高压电极电离或极化成导体，而其他物质，例如水汽、CO2，没有很大影响，在该电压下颗粒物浓度为影响漏电流的主要因素；并且在该电压下，电离后的颗粒物将会按一定规律聚集，从而增大漏电流，减小测量误差，提高精度。 由于结构尺寸较小，高压电极与导电外壳、加热体以及各引线之间不可能将间隙做到足够大，这样，除高压电极与导电外壳尾气流动的间隙存在测量所需的漏电流外，还存在另外的漏电流，这将影响测量精度。为了提高测量精度，将高压电极除位于尾气流动空间的部分外全部与外部干扰进行电极屏蔽，所述的密封空间内、高压电极外围设有金属屏蔽层，所述的金属屏蔽层接地，并且与高压电极绝缘。颗粒物在所有间隙中都会沉积，沉积后，漏电流就会增加，沉积层达到一定厚度时将会使颗粒物传感器不能正常工作，因此，为了延长使用寿命，所述的密封空间内设有加热器，所述的加热器包括加热体、正极和负极，所述的加热体位于靠近尾气流动空间的一端，所述的负极接地，所述的加热体、正极和负极上均包覆绝缘且耐高温的隔离层，加热体、正极和负极上包覆的隔离层材料为陶瓷。导电外壳和加热器的负极均接地，由于加热器的负极与导电外壳有一个微小的压降，为了消除这个影响漏电流测量的压降，所述的加热器的负极与导电外壳之间设有地屏蔽层。所述的加热器的负极、导电外壳和地屏蔽层互相连通；或者根据电路要求，所述的加热器的负极与地屏蔽层互相连通并通过导线与外部电路连通，所述的加热器的负极和地屏蔽层均与导电外壳绝缘。由于间隙中沉积增多，金属屏蔽层与导电外壳之间的电阻将变小，则该电阻值正好作为一个标杆；为了保证传感器再次进入正常工作状态，还具有用于控制加热器启停的电阻传感控制电路，当金属屏蔽层与地屏蔽层或导电外壳或加热器的负极之间的阻值小于设定值时，电阻传感控制电路控制加热器启动。为了防止尾气通过间隙直接到引线处，所述的密封空间内、导电外壳与加热器之间的间隙通过粉末填料层和/或金属密封环密封。为了产生进气压力差，保证平稳进气，所述的尾气流动空间还设置有筒状的外侧保护件，所述的外侧保护件一端与导电外壳一端密封连接，另一端端面上开设有用于将尾气导入外侧保护件内部的外侧进气孔，并且所述的保护件具有从外侧保护件带有外侧进气孔一端的端面伸出的凸出部，所述的尾气出口开设在保护件在凸出部一端的筒底面上，导电外壳远离凸出部的一端以及外侧保护件套装在保护件外部，保护件套装在高压电极靠近尾气进口的外部，所述的尾气进口开设在保护件远离凸出部一端。由于高压电极上带有高电压，因此，在尾气流动空间必须留出必要的间隙防止在正常测量状态时，高压电极与导电外壳之间放电。为了防止颗粒物进入加热器所在部位的以下部分，延长加热器一次工作的时间，所述的尾气流动空间与密封空间连接处设有迷宫式的颗粒物阻挡器，所述的颗粒物阻挡器包括用于使颗粒物阻挡器的流动通道形成多个转弯道的凸肩和环形密封挡板，所述的凸肩设置在尾气流动空间内、靠近密封空间处的高压电极外表面上，所述的环形密封挡板 设置在密封空间靠近尾气流动空间处的导电外壳内表面上。一种颗粒物传感器的测量方法将导电外壳接地，在高压电极上施加高电压，电压范围为800V 1500V，待测气体从尾气进口进入尾气流动空间，流过高压电极与导电外壳间的间隙，待测气体中的颗粒物被高压电极电离或极化成导体，且待测气体中的其他物质没有很大变化，测量高压电极与导电外壳之间的漏电流、电容容量或电阻阻值，按照高压电极与导电外壳之间的漏电流、电容容量或电阻阻值与颗粒物的浓度的函数关系得出待测气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒物传感器，其特征在于：具有导电外壳（1）、筒状的保护件（14）、设置在导电外壳（1）内并与导电外壳（1）绝缘的高压电极、用于检测颗粒物浓度的尾气流动空间（3）和用于设置电路的密封空间（4），所述的导电外壳（1）接地，所述的高压电极与高压电源连接，所述的高压电源的电压为800V～1500V，导电外壳（1）一端与保护件（14）一端密封连接，所述的保护件（14）上设有尾气进口（14？3）和尾气出口（14？2），所述的尾气流动空间（3）为筒状的保护件（14）的内部空间以及导电外壳（1）靠近尾气进口（14？3）的内部空间，所述的密封空间（4）为导电外壳（1）远离尾气进口（14？3）的内部空间与高压电极之间的空间。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物传感器，其特征在于具有导电外壳(I)、筒状的保护件(14)、设置在导电外壳(I)内并与导电外壳(I)绝缘的高压电极、用于检测颗粒物浓度的尾气流动空间(3)和用于设置电路的密封空间(4)，所述的导电外壳(I)接地，所述的高压电极与高压电源连接，所述的高压电源的电压为800V 1500V，导电外壳(I) 一端与保护件(14) 一端密封连接，所述的保护件(14)上设有尾气进ロ( 14-3)和尾气出ロ( 14-2)，所述的尾气流动空间(3)为筒状的保护件(14)的内部空间以及导电外壳(I)靠近尾气进ロ(14-3)的内部空间，所述的密封空间(4)为导电外壳(I)远离尾气进ロ(14-3)的内部空间与高压电极之间的空间。2.如权利要求I所述的ー种颗粒物传感器，其特征在于所述的密封空间(4)内设有加热器，所述的加热器包括加热体(7)、正极(8)和负极(9)，所述的加热体(7)位于靠近尾气流动空间(3)的一端，所述的负极(9)接地，所述的加热体(7)、正极(8)和负极(9)上均包覆绝缘且耐高温的隔离层(10)。3.如权利要求2所述的ー种颗粒物传感器，其特征在于所述的加热器的负极(9)与导电外壳(I)之间设有地屏蔽层(5)。4.如权利要求3所述的ー种颗粒物传感器，其特征在于所述的加热器的负极(9)、导电外壳(I)和地屏蔽层(5)互相连通。5.如权利要求4所述的ー种颗粒物传感器，其特征在于所述的加热器的负极(9)与地屏蔽层(5)互相连通并通过导线与外部电路连通，所述的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烈，肖建中，藤卫星，刘屿，
申请(专利权)人：金坛鸿鑫电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：