排气传感器总成

技术领域

本公开涉及气体传感器，并且更具体地涉及在车辆排气系统中使用的气体传感器。

背景技术

内燃发动机在燃烧过程期间产生排气。排气系统将这些排气从发动机输送到大气。排气包括许多不同的化合物，包括一氧化二氮(NOx)、氧气、未燃尽燃料、一氧化碳和二氧化碳。现代计算机控制的发动机用传感器监测这些化合物以促进发动机的操作。

发明内容

根据一个实施例，一种用于车辆的排气传感器总成包括：采样管，所述采样管具有可连接到壳体的近端和被配置为与所述壳体的腔体一起悬挂的远端。所述管限定中空中心、入口、出口以及排气流动路径，所述排气流动路径从所述入口延伸穿过所述中空中心并到达所述出口。排气传感器在所述近端处设置在所述中空中心中并且包括设置在所述排气流动路径中的感测元件。导流装置设置在所述中空中心中介于所述入口与所述感测元件之间，并且被配置为使所述流动路径重新引导通过限定在所述管与所述导流装置之间的通道。

根据另一个实施例，一种用于车辆的传感器总成包括传感器和围绕所述传感器的采样管。所述管限定入口、出口以及中空中心，所述中空中心被配置为将气体从所述入口引导经过所述传感器并到达所述出口。所述管包括导流装置，所述导流装置部分地阻挡所述中空中心并与所述管配合以限定间隙。

根据又一实施例，一种车辆排气系统包括具有侧壁的排气导管和附接到所述侧壁的传感器总成。所述传感器总成包括采样管，所述采样管从所述侧壁朝向所述排气导管的中心突出。所述采样管限定中空中心、所述中空中心的入口以及所述中空中心的出口。所述传感器总成还包括传感器，所述传感器延伸穿过所述侧壁以被接收在所述中空中心内。导流装置设置在所述中空中心中并且与所述管配合以限定通道。

附图说明

图1示出了具有用于对排气进行采样的气体传感器的排气系统的一部分。

图2示出了气体传感器总成的示意性侧视图。

图3示出了气体传感器总成的另一个示意性侧视图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。

参考图1，车辆排气系统20被配置为将排气流22从发动机运送到大气。排气系统20可以包括排气管、一个或多个催化转化器、一个或多个谐振器、一个或多个消声器、后处理部件等的一个或多个区段。在所示实施例中，气体传感器总成28附接到系统20的膨胀壳体30。壳体30可以连接到上游排气管24和下游排气管26。壳体30可以是催化转化器、排气管或其他结构的一部分。在所示实施例中，壳体30是催化转化器的外壳。

气体传感器总成28可以附接到壳体30的侧壁32。气体传感器总成28延伸到壳体30的开放腔体34中以设置在排气流22内。传感器总成28包括排气传感器36，所述排气传感器被配置为读取排气流22的一种或多种化合物的浓度。例如，传感器36可以被配置为感测一氧化二氮、氧气、其他气体或其组合的浓度。

如下面将更详细描述的，传感器总成28包括采样管40，所述采样管从侧壁32朝向壳体32的纵向中心线42向内延伸。采样管40可以如所示实施例中所示径向布置，或者可以以一定角度附接。采样管40被配置为将位于腔体34的中心部分附近的气流22抽吸到位于侧壁32附近的传感器36。与原本没有采样管40的情况相比，采样管40通过将更多排气流22引导到传感器36来提高准确性。由于传感器36设置在侧壁32上，因此它可以接收较少流量，特别是在壳体30具有较大直径的情况下。另外，排气流22可能是不均匀的，沿着排气流的横截面具有不同的气体浓度。如果传感器36仅感测排气流22的外部部分，则可能产生不准确读数。采样管40包括多个入口44，所述多个入口位于管的不同径向位置处。入口44设置在管40的上游侧48上。采样管40是中空的并且将进入入口41的气流引导到传感器36。邻近传感器36设置的出口46允许排气离开采样管40。传感器36的感测元件在气体经过时感测气体的浓度。出口46设置在管40的下游侧50上。

虽然采样管的中空中心52能够将排气22引导到传感器36，但是测试已经表明仅靠这一点在某些情况下可能是不够的。例如，如果采样管40内的大部分气流沿着管40的下游内壁，则所述流可以大部分绕过传感器36。为了解决这个问题，增加了导流装置54以迫使气流穿过传感器36。导流装置54可以是板或壁，所述板或壁覆盖中空中心的一部分并迫使气流沿着管40的上游内壁向上。当气流流到出口孔46时，这可以在传感器36上产生垂直流动。

参考图2，传感器36可以是本领域已知的任何构造或设计。在高层次下，传感器36可以包括外壳60和设置在外壳内的感测元件62。外壳60限定多个入口开口64，例如，孔。外壳60可以是圆柱形的，并且孔64可以围绕圆柱体周向地设置。外壳60还可以限定多个出口开口66，例如，孔，所述多个出口开口也可以周向地布置。在操作期间，气流68的一部分流过入口开口64，穿过感测元件62，并流出出口开口66。感测元件62被配置为在流68经过时感测一种或多种气体的浓度。例如，感测元件62可以被配置为感测一氧化二氮、氧气等。可以利用可以集成到采样管中的安装凸台配置来附接传感器。

参考图2和图3，采样管40包括近端80、远端82、纵向中心线84和垂直于纵向中心线84的中线86。采样管40包括侧壁88，所述侧壁可以是从近端80延伸到远端82的圆柱体。远端82通常可以用排水孔封闭。端盖可以附接到侧壁88以形成远端82。侧壁88包括外表面90和内表面92。侧壁88还包括面向气流22的上游侧94以及下游侧96。入口44位于上游侧96上，以将进入气流22接受到中空中心52中。入口44是一个或多个开口，诸如从外表面90延伸穿过侧壁88到内表面92的孔。孔可以为圆形、卵形或任何其他形状。入口44可以沿着采样管40的轴向方向(纵向方向)100以线性阵列布置。入口44在远端82附近处于较高浓度，以捕获气流22在排气系统的中心线42附近的部分。出口46位于下游侧96上并且通常靠近远端80。与入口44不同，采样管40可以仅包括单个出口46。然而，在其他实施例中，可以提供多个出口。出口46可以是孔，所述孔从外表面90延伸穿过侧壁88到达内表面92。孔46可以为圆形、卵形或任何其他形状。

传感器36设置在采样管40的中空中心52内。例如，传感器36可以通过采样管40的开放远端80被接收。这将感测元件62悬挂在中空中心52内。出口46被放置成大致上邻近传感器36的感测元件62以提供最佳读数。采样管40和传感器36可以附接到传感器总成28的头部104。头部104可以被配置为附接到壳体32或其他固定装置，例如，管道侧壁。传感器总成28可以包括用于固定到排气系统20的螺纹或其他装置。

为了改善通过感测元件62的气流，在采样管40内提供导流装置54。导流装置54阻挡中空中心52的大部分并迫使气流流过沿着上游侧94的内表面92定位的通道106。导流装置54可以是附接到采样管40的单独部件，或者可以是采样管40的一体形成的部分。在所示实施例中，导流装置54是诸如通过焊接或其他方式附接到采样管40的板。板可以与轴向方向100正交。在其他实施例中，板也可以在采样管40内成角度。

导流装置54包括第一平面表面110，所述第一平面表面在中空中心的大部分上方延伸，从而迫使气流通过变窄的通道106。导流装置54可以阻挡中空中心的至少50％。在其他实施例中，导流装置54可以阻挡中空中心的至少60％、70％、80％或90％。平面表面110可以相对于管40的轴向中心线84径向地(方向102)取向(如图所示)，或者可以是倾斜的。导流装置54还可以包括第二表面112，所述第二表面也可以是平行于第一平面表面110的平面表面。替代地，第二表面112可以具有与平面表面110不同的形状或取向。导流装置54通常可以成形为平面盘，其中一部分被移除以形成通道106。即，导流装置54可以包括在下游侧和周围区域处抵靠采样管40的内表面92设置的周向边缘114，以及在上游侧和周围区域处与内表面92间隔开以形成间隙105的直边缘116，所述间隙形成通道106。间隙105可以与出口46沿直径相对地定位。可以调节间隙105的大小以向传感器36提供期望的气体流量。

导流装置54轴向地定位在最上面的入口44与出口46之间。这可以将导流装置54放置在中点86与远端80之间。在所示实施例中，导流装置54更靠近远端80而不是中点86。然而，这不是必需的，并且取决于总成28的流动特性。

应当理解，上述导流装置54仅仅是示例，并且导流装置54可以具有能够形成受限通道以在传感器的上游侧附近引导流的任何形状、大小或形式。

尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。

根据本发明，提供了一种用于车辆的排气传感器总成，所述排气传感器总成具有：采样管，所述采样管包括可连接到壳体的近端和被配置为与所述壳体的腔体一起悬挂的远端，所述管限定中空中心、入口、出口以及排气流动路径，所述排气流动路径从所述入口延伸穿过所述中空中心并到达所述出口；排气传感器，所述排气传感器在所述近端处设置在所述中空中心中并且包括设置在所述排气流动路径中的感测元件；以及导流装置，所述导流装置设置在所述中空中心中介于所述入口与所述感测元件之间并且被配置为使所述流动路径重新引导通过限定在所述管与所述导流装置之间的通道。

根据一个实施例，所述通道具有比所述中空中心更小的横截面积。

根据一个实施例，所述导流装置包括相对于所述管的轴向中心线径向地取向的平面表面。

根据一个实施例，所述管包括在所述近端与所述远端之间延伸的圆柱形侧壁，所述侧壁具有限定所述入口的上游侧和限定所述出口的下游侧。

根据一个实施例，所述导流装置抵靠所述下游侧设置并且与所述上游侧间隔开以在其间形成所述通道。

根据一个实施例，所述导流装置阻挡所述中空中心的至少50％。

根据一个实施例，所述导流装置是板。

根据一个实施例，所述板包括抵靠所述管设置的第一周向边缘和与所述管间隔开以限定所述通道的第二周向边缘。

根据一个实施例，所述排气传感器被配置为感测一氧化二氮。

根据一个实施例，所述入口是多个入口。

根据本发明，提供了一种用于车辆的传感器总成，所述传感器总成具有：传感器；以及采样管，所述采样管围绕所述传感器，所述管限定入口、出口以及中空中心，所述中空中心被配置为将气体从所述入口引导经过所述传感器并到达所述出口，其中所述管包括导流装置，所述导流装置部分地阻挡所述中空中心并且与所述管配合以限定间隙。

根据一个实施例，所述导流装置包括与所述管的纵向轴线正交的平面表面。

根据一个实施例，所述导流装置是与所述管的所述纵向轴线正交取向的板。

根据一个实施例，所述间隙与所述出口沿直径相对定位。

根据一个实施例，所述管包括连接到所述传感器的近端、远端以及纵向中点，其中所述入口位于所述远端与所述中点之间，并且限流器位于所述中点与所述近端之间。

根据一个实施例，所述传感器被配置为感测一氧化二氮。

根据本发明，提供了一种车辆排气系统，所述车辆排气系统具有：排气导管，所述排气导管具有侧壁；以及传感器总成，所述传感器总成附接到所述侧壁并且包括：采样管，所述采样管从所述侧壁朝向所述排气导管的中心突出并限定中空中心、所述中空中心的入口和所述中空中心的出口；传感器，所述传感器延伸穿过所述侧壁以被接收在所述中空中心内；以及导流装置，所述导流装置设置在所述中空中心中并且与所述管配合以限定通道。

根据一个实施例，所述通道位于所述管的与所述出口沿直径相对的一侧。

根据一个实施例，所述通道具有比所述中空中心更小的横截面积。

根据一个实施例，所述导流装置是正交于所述管的纵向轴线取向的板，并且其中所述板的一部分与所述管的内壁间隔开以限定所述通道。