[发明专利]细颗粒检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测诸如流经排气管的废气中的烟灰(soot)等细颗粒的量的细颗粒检测系统。

背景技术

内燃机(例如柴油发动机和汽油发动机)的废气中含有诸如烟灰等细颗粒。通过使用过滤器从废气中收集细颗粒是常用的净化废气的方法。将过滤器加热到收集的细颗粒能够从过滤器烧掉的温度也是可行的。

在过滤器劣化或有缺陷(例如破损)的情况下，未净化的废气直接排放到过滤器的下游。因此存在对能够检测废气中细颗粒的量的细颗粒检测系统的需求，以直接测量废气(未净化的废气)中的细颗粒的量和检测过滤器的劣化或缺陷的发生。国际申请公开WO2009/109688公开了一种类型的细颗粒检测系统，该细颗粒检测系统从排气管导入废气，将废气与含有阳离子的电离气体混合以通过阳离子使废气中的细颗粒充电，将废气连同带电细颗粒排到排气管，然后基于取决于排放到排气管的带电细颗粒的量的电流(称为“信号电流”)流动确定废气中细颗粒的浓度。

发明内容

在内燃机正常运转期间，细颗粒检测系统的响应于废气中细颗粒的量的信号电流强度非常小。例如，在被供给用于通过气体放电产生电离气体的电流(称为“放电电流”)为μA量级时，细颗粒检测系统的信号电流为pA量级。即，细颗粒检测系统的信号电流大约只有放电电流的千分之一。

然而产生气体放电时，在从细颗粒检测系统的任意的结构组件或布线产生所谓的泄漏电流时，可能引起信号电流的误差。在外部电磁噪声叠加在细颗粒检测系统中的放电电流或信号电流的通道时，也可能引起信号电流的误差。因此在泄漏电流和电磁噪声的影响下，难以基于信号电流精确地测量废气中细颗粒的量。

鉴于上述情况设计了本发明。因此本发明的目的在于提供一种用于正确地检测响应于废气中细颗粒的量的信号电流的细颗粒检测系统。

根据本发明的一方面，提供一种细颗粒检测系统，其用于检测流经金属排气管的废气中细颗粒的量，该细颗粒检测系统包括：安装于所述排气管的细颗粒传感器；从所述细颗粒传感器延伸的导线；和连接于所述导线的传感器驱动控制装置，所述细颗粒传感器包括离子源单元、颗粒充电单元、内传感器壳体和外传感器壳体，所述离子源单元具有：第一电极，该第一电极被设为第一浮动电位；和第二电极，该第二电极被设为第二浮动电位，该第二浮动电位为有效电位值比所述第一浮动电位的有效电位值高的正电位或负电位，以通过所述第一电极和所述第二电极之间的气体放电而产生离子，所述颗粒充电单元具有：气体导入孔，该气体导入孔用于从所述排气管导入废气；混合空间，该混合空间用于使导入的废气与从所述离子源单元产生的离子混合，从而通过一些离子对导入的废气中的所述细颗粒充电来形成带电细颗粒；气体导出孔，该气体导出孔用于将导入的废气连同所述带电细颗粒排到所述排气管；和俘获电极，该俘获电极与所述第一电极电连接并适于俘获没有用于对所述细颗粒进行充电而作为浮游离子保留的残留的离子，所述内传感器壳体与所述第一电极和所述颗粒充电单元电连接，而与所述第二电极和所述排气管电绝缘，且位于比所述离子源单元和所述颗粒充电单元接近所述导线的位置、在周向上围绕所述第二电极，所述外传感器壳体与所述排气管电连接并因此被设为接地电位，所述外传感器壳体与所述第二电极、所述颗粒充电单元和所述内传感器壳体电绝缘，且在周向上围绕和电磁屏蔽所述离子源单元、所述颗粒充电单元和所述内传感器壳体的位于所述排气管外侧的部分的方式定位，所述导线为双屏蔽电缆，其具有：电源布线，该电源布线连接于所述第二电极；内屏蔽线路，该内屏蔽线路与所述内传感器壳体电连接而与所述电源布线电绝缘，所述内屏蔽线路在周向上围绕所述电源布线；和外屏蔽线路，该外屏蔽线路与所述外传感器壳体电连接而与所述内屏蔽线路电绝缘，所述外屏蔽线路在周向上围绕和电磁屏蔽所述内屏蔽线路，所述传感器驱动控制装置包括离子源电源电路、信号电流检测电路、内电路壳体和外电路壳体，所述离子源电源电路具有：第一输出端，该第一输出端设为所述第一浮动电位并通过所述内屏蔽线路与所述离子源单元的所述第一电极电连接；和第二输出端，该第二输出端通过所述电源布线与所述离子源单元的所述第二电极电连接，且所述离子源电源电路适于通过所述第二输出端输出预定的恒流，所述信号电流检测电路具有：信号输入端，该信号输入端连接于所述离子源电源电路的所述第一输出端；和接地输入端，该接地输入端连接于所述接地电位，以检测在所述离子源电源电路的所述第一输出端和所述接地电位之间流动的信号电流，所述内电路壳体与所述离子源电源电路的所述第一输出端电连接，并围绕所述离子源电源电路，所述外电路壳体连接于所述接地电位并围绕和电磁屏蔽所述离子源电源电路、所述内电路壳体和所述信号电流检测电路。