專利名稱：一種顆粒物傳感器及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛尾氣排放控制的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種顆粒物傳感器及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
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)(OBD)。國內(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. 5mg/km。我國還未制定相關(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。德國羅伯特 博世有限公司(BOSCH)，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，美國專利US8047054 Particulate Matter Sensor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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(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，本發(fā)明提供一種顆粒物傳感器及其測(cè)量方法，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。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種顆粒物傳感器，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，尾氣中的顆粒物被高壓電極電離或極化成導(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向外獨(dú)立引出導(dǎo)線，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。一種顆粒物傳感器的測(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、電容容量或電阻阻值與顆粒物的濃度的函數(shù)關(guān)系得出待測(cè)氣體中顆粒物的濃度。金屬屏蔽層與地屏蔽層或?qū)щ娡鈿せ蚣訜崞鞯呢?fù)極之間的電阻阻值隨間隙中沉積的顆粒物的增加而變小，當(dāng)金屬屏蔽層與地屏蔽層或?qū)щ娡鈿せ蚣訜崞鞯呢?fù)極之間的電阻阻值小于一定值時(shí)，加熱體開始加熱，使密封空間升溫，燃燒沉積在密封空間內(nèi)壁上的顆粒物。高壓電極本身放電燃燒掉尾氣流動(dòng)空間內(nèi)沉積的顆粒物。 不同的溫度下，漏電流值所對(duì)應(yīng)的顆粒物濃度值不同；因?yàn)榧訜崞髟谡Ｊ褂脮r(shí)是不工作的，這時(shí)加熱器的阻值就代表了傳感器的工作溫度，為了保證在不同工作環(huán)境下輸出正確的顆粒物濃度信號(hào)，根據(jù)不同溫度下測(cè)得的漏電流、電容容量或電阻阻值與顆粒物濃度的函數(shù)關(guān)系，將加熱器的電阻值作為測(cè)量顆粒物傳感器工作溫度的溫度傳感器，信號(hào)輸出電路通過測(cè)量加熱器的電阻值大小對(duì)顆粒物傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理與補(bǔ)償。顆粒物傳感器從高溫工作狀態(tài)到停止工作后，溫度降低會(huì)引起內(nèi)部縫隙結(jié)露，影響下次正常工作，為了消除結(jié)露，在顆粒物傳感器進(jìn)入正常工作狀態(tài)前或者當(dāng)顆粒物傳感器內(nèi)的縫隙有結(jié)露時(shí)，控制加熱器啟動(dòng)，將結(jié)露蒸發(fā)。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的一種顆粒物傳感器及其測(cè)量方法，通過測(cè)量高壓電極間的漏電流、電容容量或電阻阻值獲得顆粒物濃度，測(cè)量精度高，使用壽命長(zhǎng)，還具有以下優(yōu)點(diǎn)I、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；2、底部進(jìn)氣，出氣口位于排氣管中心，進(jìn)氣口縮進(jìn)一段距離，產(chǎn)生進(jìn)氣壓力差，平穩(wěn)進(jìn)氣，極大降低了隨發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量變化而帶來顆粒物總量變化而產(chǎn)生的測(cè)量波動(dòng)，獲得真正尾氣中的顆粒物濃度值；3、尾氣經(jīng)過多道彎到達(dá)密封空間，由于轉(zhuǎn)彎的作用以及電場(chǎng)的作用，有效防止了顆粒物沉積，延長(zhǎng)加熱器一次工作的時(shí)間，提高工作效率；
4、粉末填料層和金屬密封環(huán)這二種密封形式可承受高溫，同時(shí)確保尾氣只能在要求的范圍內(nèi)流動(dòng)，也防止了尾氣將熱量帶到顆粒物傳感器的尾部。5、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，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，當(dāng)小到一個(gè)數(shù)值時(shí)，加熱器工作燃燒掉沉積物，保證了傳感器現(xiàn)次進(jìn)入正常工作狀態(tài)，延長(zhǎng)顆粒物傳感器的使用壽命；6、不同的溫度下，漏電流值所對(duì)應(yīng)的顆粒物濃度值不同，由于加熱器在正常使用時(shí)是不工作的，這時(shí)加熱器的阻值就代表了傳感器的工作溫度，用加熱器作為傳感器工作溫度的溫度傳感器，保證了在不同工作環(huán)境下輸出正確的顆粒物濃度信號(hào)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是美國專利US8047054 Particulate Matter Sensor實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖。圖2是本發(fā)明的顆粒物傳感器最優(yōu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中A處的局部放大圖。圖4是本發(fā)明的顆粒物傳感器中氣體在尾氣流動(dòng)空間內(nèi)的流向示意圖。圖I中19、底座，20、感應(yīng)棒，21、電連接器，22、彈簧。圖2、圖3和圖4中I、導(dǎo)電外殼，2-1、電極吸杯，2-2、電極棒，3、尾氣流動(dòng)空間，4、 密封空間，5、地屏蔽層，6、金屬屏蔽層，7、加熱體，8、正極，9、負(fù)極，10、隔離層，11、粉末填料層，12-1、第一金屬密封環(huán)，12-2、第二金屬密封環(huán)，12-3、第三金屬密封環(huán)，13、外側(cè)保護(hù)件，
13-1、外側(cè)進(jìn)氣孔，14、保護(hù)件，14-1、凸出部，14-2、尾氣出口，14-3、尾氣進(jìn)口，15-1、第一凸肩，15-2、第二凸肩，17、陶瓷絕緣層，18、凸圈，d，流動(dòng)通道的間距。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖2、圖3所示，本發(fā)明的顆粒物傳感器最優(yōu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。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)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I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I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。高壓電極在尾氣流動(dòng)空間3部分為一個(gè)電極吸杯2-1，在密封空間4部分為帶外螺紋的電極棒2-2，電極吸杯2-1與電極棒2-2螺紋連接，電極棒2-2外圍包覆有一層陶瓷絕緣層17。密封空間4內(nèi)、高壓電極外圍設(shè)有金屬屏蔽層6，金屬屏蔽層6接地，并且與高壓電極絕緣。
密封空間4內(nèi)設(shè)有加熱器，加熱器包括加熱體7、正極8和負(fù)極9，加熱體7位于靠近尾氣流動(dòng)空間3的一端，負(fù)極9接地，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，加熱體7、正極8和負(fù)極9上包覆的隔離層10材料為陶瓷。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。加熱器的負(fù)極9、導(dǎo)電外殼I和地屏蔽層5互相連通；或者根據(jù)電路要求，所述的加熱器的負(fù)極9與地屏蔽層5互相連通并向外獨(dú)立引出導(dǎo)線，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。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6與地屏蔽層5 之間的阻值小于一定值時(shí)，電阻傳感控制電路控制加熱器啟動(dòng)。密封空間4內(nèi)、導(dǎo)電外殼I與加熱器之間的間隙通過粉末填料層11和/或金屬密封環(huán)密封在電極吸杯2-1與密封空間內(nèi)的陶瓷絕緣層17的接觸面上設(shè)置第一金屬密封環(huán)
12-1;加熱器的隔離層10的內(nèi)表面設(shè)有凸圈18，電極棒2-2外圍的陶瓷絕緣層17設(shè)置與凸圈18相配合的凹槽，在凸圈18與凹槽配合處設(shè)有第二金屬密封環(huán)12-2和第三金屬密封環(huán)12-3 ;在密封空間4內(nèi)的加熱器與導(dǎo)電外殼I的間隙處設(shè)有粉末填料層11。尾氣流動(dòng)空間3還設(shè)置有筒狀的外側(cè)保護(hù)件13，外側(cè)保護(hù)件13 —端與導(dǎo)電外殼 I 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13內(nèi)部的外側(cè)進(jìn)氣孔
13-1，并且保護(hù)件14具有從外側(cè)保護(hù)件13帶有外側(cè)進(jìn)氣孔13-1—端的端面伸出的凸出部
14-1，尾氣出口14-2開設(shè)在保護(hù)件14在凸出部14-1 一端的筒底面上，導(dǎo)電外殼I遠(yuǎn)離凸出部14-1的一端以及外側(cè)保護(hù)件13套裝在保護(hù)件14外部，保護(hù)件14套裝在高壓電極靠近尾氣進(jìn)口 14-3的外部，尾氣進(jìn)口 14-3開設(shè)在保護(hù)件14遠(yuǎn)離凸出部14-1 一端，尾氣進(jìn)口
14-3為圓孔，在保護(hù)件14的圓周均布。尾氣流動(dòng)空間3與密封空間4連接處設(shè)有迷宮式的顆粒物阻擋器，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15和環(huán)形密封擋板16，凸肩 15設(shè)置在尾氣流動(dòng)空間3內(nèi)、靠近密封空間4處的高壓電極外表面上，環(huán)形密封擋板16設(shè)置在密封空間4靠近尾氣流動(dòng)空間3處的導(dǎo)電外殼I內(nèi)表面上。氣體在尾氣流動(dòng)空間內(nèi)的流向如圖4所示。待測(cè)尾氣從外側(cè)進(jìn)氣孔13-1進(jìn)入外側(cè)保護(hù)件13和保護(hù)件14的間隙內(nèi)，流向?qū)щ娡鈿與保護(hù)件14之間的間隙，隨后通過尾氣進(jìn)口 14-3進(jìn)入保護(hù)件14與電極吸杯2-1的間隙，分成兩股流動(dòng)路線，大部分待測(cè)尾氣往顆粒物傳感器的頭部方向流動(dòng)，從尾氣出口 14-2流出；另外有一小部分待測(cè)尾氣將往顆粒物傳感器的尾部方向流動(dòng)，進(jìn)入顆粒物阻擋器。一種顆粒物傳感器的測(cè)量方法將導(dǎo)電外殼I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 14-3進(jìn)入尾氣流動(dòng)空間3，流過高壓電極與導(dǎo)電外殼I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I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I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(shù)關(guān)系得出待測(cè)氣體中顆粒物的濃度。高壓電極與導(dǎo)電外殼I之間的漏電流、電容容量或電阻阻值與顆粒物濃度的函數(shù)關(guān)系是根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的，實(shí)驗(yàn)中顆粒物濃度值由激光顆粒物濃度分析儀(AVL 483 Micro Soot Sensor，AVL李斯特公司生產(chǎn))測(cè)量得出，然后將顆粒物濃度值與本發(fā)明的顆粒物傳感器測(cè)得的漏電流值或電容容量或電阻阻值描點(diǎn)畫圖得出函
8數(shù)關(guān)系。金屬屏蔽層6與地屏蔽層5之間的電阻阻值隨間隙中沉積的顆粒物的增加而變小，當(dāng)金屬屏蔽層6與地屏蔽層5之間的電阻阻值小于一定值時(shí)，加熱體7開始加熱，使密封空間4升溫，燃燒沉積在密封空間4內(nèi)壁上的顆粒物。高壓電極本身放電燃燒掉尾氣流動(dòng)空間3內(nèi)沉積的顆粒物。根據(jù)不同溫度下測(cè)得的漏電流、電容容量或電阻阻值與顆粒物濃度的函數(shù)關(guān)系， 將加熱器的電阻值作為測(cè)量顆粒物傳感器工作溫度的溫度傳感器，信號(hào)輸出電路通過測(cè)量加熱器的電阻值大小對(duì)顆粒物傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理與補(bǔ)償。顆粒物傳感器從高溫工作狀態(tài)到停止工作后，溫度降低會(huì)引起內(nèi)部縫隙結(jié)露，影響下次正常工作，為了消除結(jié)露，在顆粒物傳感器進(jìn)入正常工作狀態(tài)前或者當(dāng)顆粒物傳感器內(nèi)的縫隙有結(jié)露時(shí)，控制加熱器啟動(dòng)，將結(jié)露蒸發(fā)。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種顆粒物傳感器，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⑴內(nèi)并與導(dǎo)電外殼⑴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⑶ 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)口(14-3)和尾氣出口(14-2)，所述的尾氣流動(dòng)空間 ⑶為筒狀的保護(hù)件(14)的內(nèi)部空間以及導(dǎo)電外殼⑴靠近尾氣進(jìn)口(14-3)的內(nèi)部空間， 所述的密封空間⑷為導(dǎo)電外殼⑴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。
2.如權(quán)利要求I所述的一種顆粒物傳感器，其特征在于所述的密封空間(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。
3.如權(quán)利要求I所述的一種顆粒物傳感器，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)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種顆粒物傳感器，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)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種顆粒物傳感器，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。
6.如權(quán)利要求4所述的一種顆粒物傳感器，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⑴絕緣。
7.如權(quán)利要求I所述的一種顆粒物傳感器，其特征在于所述的密封空間⑷內(nèi)、導(dǎo)電外殼(I)與加熱器之間的間隙通過粉末填料層(11)和/或金屬密封環(huán)密封。
8.如權(quán)利要求I所述的一種顆粒物傳感器，其特征在于所述的尾氣流動(dòng)空間(3)還設(shè)置有筒狀的外側(cè)保護(hù)件(13)，所述的外側(cè)保護(hù)件(13) —端與導(dǎo)電外殼(I) 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(13)內(nèi)部的外側(cè)進(jìn)氣孔(13-1)，并且所述的保護(hù)件(14)具有從外側(cè)保護(hù)件(13)帶有外側(cè)進(jìn)氣孔(13-1) —端的端面伸出的凸出部(14-1)，所述的尾氣出口(14-2)開設(shè)在保護(hù)件(14)在凸出部(14-1) 一端的筒底面上，導(dǎo)電外殼⑴遠(yuǎn)離凸出部(14-1)的一端以及外側(cè)保護(hù)件(13)套裝在保護(hù)件(14)外部， 保護(hù)件(14)套裝在高壓電極靠近尾氣進(jìn)口(14-3)的外部，所述的尾氣進(jìn)口(14-3)開設(shè)在保護(hù)件(14)遠(yuǎn)離凸出部(14-1) 一端。
9.如權(quán)利要求I所述的一種顆粒物傳感器，其特征在于所述的尾氣流動(dòng)空間(3)與密封空間(4)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(15)和環(huán)形密封擋板(16)，所述的凸肩(15)設(shè)置在尾氣流動(dòng)空間(3)內(nèi)、靠近密封空間(4)處的高壓電極外表面上，所述的環(huán)形密封擋板(16)設(shè)置在密封空間(4)靠近尾氣流動(dòng)空間(3)處的導(dǎo)電外殼(I)內(nèi)表面上。
10.一種如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的顆粒物傳感器的測(cè)量方法，其特征在于將導(dǎo)電外殼(I)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(14-3)進(jìn)入尾氣流動(dòng)空間(3)，流過高壓電極與導(dǎo)電外殼⑴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)沒有被電離或極化成導(dǎo)體，測(cè)量高壓電極與導(dǎo)電外殼⑴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(I)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(shù)關(guān)系得出待測(cè)氣體中顆粒物的濃度。
11.如權(quán)利要求10所述的顆粒物傳感器的測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)金屬屏蔽層(6) 與地屏蔽層(5)或?qū)щ娡鈿?I)或加熱器的負(fù)極(9)之間的阻值小于設(shè)定值時(shí)，控制加熱器啟動(dòng)。
12.如權(quán)利要求10所述的顆粒物傳感器的測(cè)量方法，其特征在于根據(jù)不同溫度下測(cè)得的漏電流、電容容量或電阻阻值與顆粒物濃度的函數(shù)關(guān)系，將加熱器的電阻值作為測(cè)量顆粒物傳感器工作溫度的溫度傳感器，信號(hào)輸出電路通過測(cè)量加熱器的電阻值大小對(duì)顆粒物傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理與補(bǔ)償。
13.如權(quán)利要求10所述的顆粒物傳感器的測(cè)量方法，其特征在于在顆粒物傳感器進(jìn)入正常工作狀態(tài)前或者當(dāng)顆粒物傳感器內(nèi)的縫隙有結(jié)露時(shí)，控制加熱器啟動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛尾氣排放控制的技術(shù)領(lǐng)域，一種顆粒物傳感器，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，高壓電極與高壓電源連接，導(dǎo)電外殼一端與保護(hù)件一端密封連接，保護(hù)件上設(shè)有尾氣進(jìn)口和尾氣出口。一種顆粒物傳感器的測(cè)量方法將導(dǎo)電外殼接地，在高壓電極上施加一個(gè)高電壓，待測(cè)氣體流過高壓電極與導(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)沒有被電離或極化成導(dǎo)體，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。本發(fā)明的顆粒物傳感器及其方法測(cè)量精度高，顆粒物傳感器使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F01N11/00GK102536406SQ20121002948
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者劉嶼, 肖建中, 藤衛(wèi)星, 陳烈 申請(qǐng)人:金壇鴻鑫電子科技有限公司