颗粒物传感器、排气装置及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及发动机领域，尤其是涉及一种颗粒物传感器、排气装置及车辆。


背景技术：

2.柴油机热效率高、节油，但其颗粒物(pm,也被称作碳颗粒)排放污染是影响柴油机乘用化的首要障碍。随着柴油车排放标准升级，尤其是pm及氮氧化物(no
x
)限值的不断收紧，仅依靠发动机本身减少燃烧污染物和柴油氧化催化器已无法满足法规要求。在国ⅵ、国
ⅴ
项目上通过增加dpf(diesel particulate filter,柴油颗粒捕集器)来降低pm的排放，是当前公认的降低pm的最有效手段之一，净化效率能达到90％以上。dpf过滤体的再生是dpf实用化的关键技术。
3.dpf捕集颗粒物的原理是尾气进入dpf孔道，孔道为“死胡同”结构，孔道壁面过滤下的碳颗粒留在孔道内存储，尾气只能通过孔道之间的壁面的毛细空隙才能排出，较小的毛细空隙保证了dpf具有良好的过滤效果。
4.gb 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》，要求处理尾气的后处理系统中必须有监测颗粒物泄露的产品，例如颗粒物传感器。颗粒传感器中设置有测量单元，如锆元件，锆元件上设置有沟槽，当尾气流过pm传感器的锆元件时候，pm被锆元件的沟槽收集，从而实现颗粒物浓度测量。
5.然而，在实践中，颗粒物传感器的测量单元，即锆元件有被金属粉末污染的风险。锆元件的沟槽如果收集到了金属粉末，由于金属导电能力强，则会造成颗粒物传感器报短路故障，使得颗粒物传感器自认为pm已填满沟槽，由此引发测量错误，从而导致颗粒物传感器测量结果的准确性和可靠性不高。


技术实现要素：

6.针对上述存在的问题，本实用新型提出一种颗粒物传感器，解决颗粒物传感器的测量单元易受尾气中金属粉末污染，而导致测量结果准确性和可靠性差的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型实施例的一种颗粒物传感器，包括引气管，环绕设置于所述引气管外表面的下护罩，设置在所述引气管外部的下护罩，以及设置在所述引气管内部的测量单元，所述引气管的上部开设有进气口，所述引气管的下端设置有出气口，所述下护罩的上端封堵，所述下护罩的下端封堵，所述下护罩的周面上开设有切向口，气体依次流经所述切向口与所述进气口后流入所述引气管内，并从所述出气口流出。
8.另外，根据本实用新型实施例的颗粒物传感器，还可以具有如下附加的技术特征：
9.进一步地，所述切向口的切口方向被配置为沿所述引气管的中心轴斜向上。
10.进一步地，所述切向口的数量为多个。
11.进一步地，多个所述切向口被配置为围绕所述引气管的中心轴均匀布设于所述下护罩上。
12.进一步地，所述引气管的外表面和所述下护罩的内表面中至少之一涂覆有介孔分
子筛。
13.进一步地，所述介孔分子筛被配置为饱和吸水量大于预设吸水量阈值，脱附温度低于预设温度阈值，以及脱除率大于预设脱除率阈值中的至少之一。
14.进一步地，所述引气管和所述下护罩被配置为垂直于地面方向设置。
15.进一步地，所述颗粒物传感器还包括连接在所述引气管顶端的绝缘体，设置在所述绝缘体顶端的滑石块，以及包裹所述绝缘体和所述滑石块的护罩，所述护罩固定连接所述下护罩的上端，所述测量单元向上依次穿过所述绝缘体和所述滑石块。
16.针对上述存在的问题，本实用新型还提出一种排气装置，所述排气装置包括本实用新型上述实施例所述的颗粒物传感器，从而解决颗粒物传感器的测量单元易受尾气中金属粉末污染，而导致测量结果准确性和可靠性差的问题。
17.针对上述存在的问题，本实用新型提出一种车辆，所述车辆包括本实用新型上述实施例所述的排气装置，从而解决颗粒物传感器的测量单元易受尾气中金属粉末污染，而导致测量结果准确性和可靠性差的问题。
18.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
19.(1)通过在下护罩开设多个切向口，使得尾气切向进入到引气管的外表面和下护罩的内表面之间，并围绕引气管中心旋转向上。由于旋转过程中离心力的作用，金属微粒更容易被收集到下护罩的内表面。同时，由于旋转的路径距离比直线距离短，相当于增加了尾气进入到引气管的路程，从而增加尾气中金属颗粒与下护罩内表面接触的时间，使得金属颗粒能够充分被引气管外表面和下护罩内表面的水滴粘连，从而有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，利于提高测量结果的准确性和可靠性。
20.(2)本实用新型结合颗粒物传感器内部的特殊环境，在引气管的外表面和下护罩的内表面中的至少之一增设介孔分子筛，利用介孔分子筛提高引气管和/或下护罩吸附水滴微粒的能力，从而可通过更多的水滴微粒来粘附金属微粒，防止金属微粒进入到引气管内部而污染测量单元，如锆元件，能够进一步有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，从而提高颗粒物传感器测量结果的准确性和可靠性。
21.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是本实用新型一个实施例的颗粒物传感器的结构示意图；
24.图2是本实用新型另一个实施例的颗粒物传感器的结构示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
26.下面参考图1-图2描述根据本实用新型实施例的颗粒物传感器、排气装置及车辆。
27.图1是颗粒物传感器的结构示意图。如图1所示，一种颗粒物传感器100，包括引气
管110和环绕设置于引气管110的外部的下护罩120，所述引气管110上部开设有进气口180，所述引气管110的下端设置有出气口111，所述下护罩120的上端封堵。
28.具体而言，可以通过在所述下护罩120的上端和引气管110之间焊接金属片的方式实现下护罩120的上端封堵；或者，将下护罩120的上端缩口后直接焊接或密封粘接于引气管110外部，以实现下护罩120上端封堵；或者，也可以通过在下护罩120的上端与引气管110外部之间设置密封件，实现下护罩120的上端封堵。可以理解的是，上述封堵方式仅是示例性描述，实现下护罩120的上端封堵的方式不限于此。在本实用新型的实施例中，任何可实现下护罩120的上端封堵，从而防止尾气从下护罩120上端流出的封堵方式均适用于本实用新型，为减少冗余，此处不再一一列举赘述。
29.如图1所示，颗粒物传感器100还可以包括护罩130、绝缘体140、滑石块150和测量单元160，如锆元件，例如图1所示。其中，锆元件设置在引气管110的内部，绝缘体140连接于引气管110的顶端，滑石块150设置在绝缘体140的顶端，绝缘体140和滑石块150设置在护罩130内，即护罩130包裹绝缘体140和滑石块150，所述护罩130固定连接所述下护罩130的上端，以起到防护作用。所述测量单元160向上依次穿过所述绝缘体140和所述滑石块150。其中，测量单元160，如锆元件上具有沟槽，沟槽用于收集颗粒物。一般而言，尾气从引气管110的外表面和下护罩120的内表面之间流入，经设置于引气管110上部的进气口180进入引气管110内部，再通过引气管110下端的出气口111排出。
30.在本实用新型的实施例中，引气管110的外表面和下护罩120的内表面中至少之一涂覆有介孔分子筛，以提高引气管110和/或下护罩120吸附尾气中的水滴微粒的能力。
31.具体而言，即可在引气管110的外表面和下护罩120的内表面之一涂覆有介孔分子筛，通过介孔分子筛吸附尾气中更多的水滴微粒，进而实现对金属微粒的粘附收集。也可在引气管110的外表面和下护罩120的内表面同时涂覆有介孔分子筛，与在引气管110的外表面或下护罩120的内表面之一涂覆介孔分子筛相比，当引气管110的外表面和下护罩120的内表面均涂覆介孔分子筛时，由于介孔分子筛的涂覆面积更大，因此能够吸附更多的水滴微粒，进而粘附收集到更多的金属微粒，同时提高金属微粒的粘附效率。
32.从而，上述的颗粒物传感器100，通过在引气管110的外表面和/或下护罩120的内表面增设介孔分子筛，利用介孔分子筛吸附更多的水滴微粒来粘附金属微粒，防止金属微粒进入到引气管内部而污染测量单元160，如锆元件，能够有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，从而提高颗粒物传感器100测量结果的准确性和可靠性。
33.在本实用新型的一个实施例中，介孔分子筛被配置为饱和吸水量大于预设吸水量阈值。
34.具体而言，预设吸水量阈值为预先设定的经验值，其可根据实际需求来灵活配置，如根据不同车型、不同排量等因素来灵活设置。当介孔分子筛被配置为饱和吸水量大于预设吸水量阈值时，认为该介孔分子筛为高吸水介孔分子筛，其吸水量大。
35.在具体实施例中，预设吸水量阈值例如为70％，即当介孔分子筛被配置为饱和吸水量大于70％时，认为其为高吸水的介孔分子筛。
36.在本实用新型的一个实施例中，介孔分子筛被配置为脱附温度低于预设温度阈值。
37.具体而言，预设温度阈值为预先设定的经验值，其可根据实际需求来灵活配置，如
根据不同车型、排气管的长度、消音器的数量等因素来灵活配置。当介孔分子筛被配置为脱附温度低于预设温度阈值时，认为该介孔分子筛为低温脱附的介孔分子筛，其能够在较低温度下实现金属微粒的脱附，从而容易脱附，且具有更快的脱附速度，脱附效率高。
38.在具体实施例中，预设温度阈值例如为200℃，即当介孔分子筛被配置为脱附温度小于200℃，例如180℃时，即可实现金属微粒的脱附，其具有较低的脱附温度，易脱附，利于实现快速脱附，提高脱附效率。
39.在本实用新型的一个实施例中，介孔分子筛被配置为脱除率大于预设脱除率阈值。
40.具体而言，预设脱除率阈值为预先设定的经验值，其可根据实际需求来灵活配置，如根据燃油类型、燃油燃烧是否充分等因素来灵活配置。当介孔分子筛被配置为脱除率大于预设脱除率阈值时，认为该介孔分子筛为高脱除率的介孔分子筛，其脱附金属微粒更彻底，从而提高了脱附效果。
41.在具体实施例中，预设脱除率阈值例如为90％，即当介孔分子筛被配置脱除率大于预设脱除率阈值时，认为其为高脱除率的介孔分子筛，使得金属微粒的脱附更加彻底，脱附效果更好。
42.在本实用新型的一个实施例中，当介孔分子筛被配置为饱和吸水量大于预设吸水量阈值，脱附温度低于预设温度阈值，脱除率大于预设脱除率阈值，则认为该介孔分子筛为低温脱附且脱除率高的高吸水介孔分子筛。高吸水介孔分子筛利用其吸附的水滴微粒来粘附金属微粒，防止金属微粒进入到引气管内部而污染测量单元160，如锆元件，能够有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，从而提高颗粒物传感器100测量结果的准确性和可靠性。
43.在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，所述下护罩120的下端封堵，所述下护罩120的周面上开设有切向口170，气体依次流经所述切向口170与所述进气口180后流入所述引气管内，并从所述出气口111流出。
44.具体而言，可以通过在所述下护罩120的下端和引气管110之间焊接金属片的方式实现下护罩120的下端封堵；或者，将下护罩120的下端缩口后直接焊接或密封粘接于引气管110外部，以实现下护罩120下端封堵；或者，也可以通过在下护罩120的下端与引气管110外部之间设置密封件，实现下护罩120的下端封堵。可以理解的是，上述封堵方式仅是示例性描述，实现下护罩120的下端封堵的方式不限于此。在本实用新型的实施例中，任何可实现下护罩120的下端封堵，从而防止尾气从下护罩120下端流出的封堵方式均适用于本实用新型，为减少冗余，此处不再一一列举赘述。
45.在本实用新型的一个实施例中，所述切向口170的切口方向被配置为沿所述引气管的中心轴斜向上。具体地，切口方向可以为向左上方倾斜或者向右上方倾斜，图2所示示例中，切口方向为向左上方倾斜。
46.也即是说，如图1和图2所示，在具体实施例中，尾气不从引气管110外表面和下护罩120内表面之间进入，而是从下护罩120上开设的切向口170进入，从而使得尾气切向的进入到引气管110的外表面和下护罩120的内表面之间,再经进气口180进入引气管110，最后经出气口111排出。这时气流相当于围绕引气管110中心旋转向上，旋转过程中因为离心力的作用，金属微粒更容易甩到下护罩120的内表面，利于实现脱附。
47.在本实用新型的一个实施例中，切向口170的数量为多个，在本实用新型的描述
中，“多个”的含义是两个或两个以上，从而提高尾气进入的效率。
48.在本实用新型的一个实施例中，多个切向口170被配置为围绕引气管110的中心轴均匀布设于下护罩120上。由此，实现尾气的均匀输入，提高尾气进入后的传输效率，同时，提高结构美观性。
49.介孔分子筛对水滴的作用是防聚、分散。在具体实施例中，在引气管110的外表面和下护罩120的内表面，分别涂覆介孔分子筛以提高引气管110和下护罩120吸附尾气中的水滴微粒的能力。车辆熄火后，因为颗粒物传感器100的探头材质是金属的，所以其冷却速度比尾气中的水蒸汽快。此时，水蒸汽被吸附并均匀分布在颗粒物传感器100的引气管110外表面和下护罩120的内表面，形成水滴。
50.当下次启动车辆后，尾气中的金属微粒随着排气运动到颗粒物传感器100内部，尾气中的金属微粒与引气管110的外表面和下护罩120的内表面的介孔分子筛上的分散的小水滴接触、粘连，这个过程使得尾气中的金属微粒被收集。
51.在本实用新型的一个实施例中，引气管110和下护罩120被配置为垂直于地面方向设置，以便在排气温度温度升高(例如大于200
°
)或较长时间后，金属微粒因自身重力原因从颗粒物传感器100中落下，使得颗粒物传感器100中介孔分子筛上的水滴微粒可以重复收集尾气中的金属微粒。
52.具体而言，如图2所示，本实用新型改变了颗粒物传感器100的进气口结构，在下护罩上开设切向口170，使得尾气切向进入到引气管110的外表面和下护罩120的内表面之间，并围绕引气管110中心旋转向上，从而增加尾气进入到引气管110的路程，同时增加尾气中金属颗粒与下护罩120内表面接触的时间，使得金属颗粒能够充分被引气管110外表面和下护罩120内表面的水滴粘连，有效降低锆元件被金属粉末污染的风险。
53.在具体实施例中，颗粒物传感器100的布置是被要求朝下，收集后的金属微粒，在引气管110的外表面和下护罩120的内表面暂时留存，当排气温度升高(例如＞200℃)，或者较长时间后(车辆行驶几十公里)，那些金属微粒会脱落，且因自身重力原因落下，防止金属微粒进入到引起管内部污染锆元件，提高颗粒物传感器100测量结果的准确性和可靠性。
54.在具体示例中，通过涂覆高吸水介孔分子筛和开设切向口170两种方法的配合使用，使得颗粒物传感器100被金属颗粒污染的概率，降低至原来的1/20。
55.根据本实用新型实施例的颗粒物传感器100，具有如下有益效果：
56.(1)本实用新型结合颗粒物传感器100内部的特殊环境，在引气管110的外表面和下护罩120的内表面增设介孔分子筛，利用介孔分子筛提高引气管和/或下护罩吸附水滴微粒的能力，从而可通过更多的水滴微粒来粘附金属微粒，防止金属微粒进入到引气管内部污染锆元件。
57.(2)通过在下护罩120开设多个切向口170，使得尾气切向进入到引气管110的外表面和下护罩120的内表面之间，并围绕引气管110中心旋转向上。由于旋转过程中离心力的作用，金属微粒更容易被收集到下护罩120的内表面。同时，由于旋转的路径距离比直线距离短，相当于增加了尾气进入到引气管的路程，从而增加尾气中金属颗粒与下护罩内表面接触的时间，使得金属颗粒能够充分被引气管110外表面和下护罩120内表面的水滴粘连，有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，提高颗粒物传感器100测量结果的准确性和可靠性。
58.本实用新型的进一步实施例还公开了一种排气装置，用于车辆，该排气装置包括本实用新型上述任意一个实施例所描述的颗粒物传感器100。
59.在本实用新型的一个实施例中，颗粒物传感器100被配置为垂直于地面方向设置。以便在排气温度温度升高(例如大于200
°
)或较长时间后，被粘附的金属微粒因自身重力原因从颗粒物传感器中落下，从而颗粒物传感器100中介孔分子筛上的水滴微粒可以重复收集尾气中的金属微粒。
60.根据本实用新型实施例的排气装置，具有如下有益效果：
61.(1)本实用新型结合颗粒物传感器100内部的特殊环境，在引气管110的外表面和下护罩120的内表面增设介孔分子筛，利用介孔分子筛提高引气管和/或下护罩吸附水滴微粒的能力，从而可通过更多的水滴微粒来粘附金属微粒，防止金属微粒进入到引气管内部污染锆元件。
62.(2)通过在下护罩120开设多个切向口，使得尾气切向进入到引气管110的外表面和下护罩120的内表面之间，并围绕引气管110中心旋转向上。由于旋转过程中离心力的作用，金属微粒更容易被收集到下护罩120的内表面。同时，由于旋转的路径距离比直线距离短，相当于增加了尾气进入到引气管110的路程，从而增加尾气中金属颗粒与下护罩120内表面接触的时间，使得金属颗粒能够充分被引气管110外表面和下护罩120内表面的水滴粘连，有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，提高颗粒物传感器100测量结果的准确性和可靠性。
63.本实用新型的进一步实施例还公开了一种车辆，该车辆包括本实用新型上述任意一个实施例所描述的排气装置。
64.根据本实用新型实施例的车辆，具有如下有益效果：
65.(1)本实用新型结合颗粒物传感器100内部的特殊环境，在引气管110的外表面和下护罩120的内表面增设介孔分子筛，利用介孔分子筛提高引气管和/或下护罩吸附水滴微粒的能力，从而可通过更多的水滴微粒来粘附金属微粒，防止金属微粒进入到引气管内部污染锆元件。
66.(2)通过在下护罩120开设多个切向口，使得尾气切向进入到引气管110的外表面和下护罩120的内表面之间，并围绕引气管110中心旋转向上。由于旋转过程中离心力的作用，金属微粒更容易被收集到下护罩120的内表面。同时，由于旋转的路径距离比直线距离短，相当于增加了尾气进入到引气管110的路程，从而增加尾气中金属颗粒与下护罩120内表面接触的时间，使得金属颗粒能够充分被引气管110外表面和下护罩120内表面的水滴粘连，有效降低锆元件被金属粉末污染的风险，提高颗粒物传感器110测量结果的准确性和可靠性。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本使用新型的范围由权利要求及其等同物限定。