[實(shí)用新型]一種顆粒物傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220043122.5
• 申請(qǐng)日: 2012-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN202611820U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 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
• 主分類號(hào): F01N11/00
• 分類號(hào): F01N11/00;G01N15/06
• 代理公司: 北京市惠誠(chéng)律師事務(wù)所 11353
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型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。?

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(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)（OBD）。??

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（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；BOSCH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。現(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1所示，美國(guó)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。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(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，本實(shí)用新型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(zhǎng)，采用高壓電極測(cè)量，測(cè)量精度高。?

本實(shí)用新型解決其技術(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。