细颗粒检测系统的制作方法

专利名称：细颗粒检测系统的制作方法
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浄化废气的方法。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(未浄化的废气)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、W02009/109688公开了ー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μΑ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，提供ー种细颗粒检测系统，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単元、颗粒充电单元、内传感器壳体和外传感器壳体，所述离子源単元具有第一电极，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，从而通过ー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単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単元、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単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単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。从以下描述中也可以理解本发明其他目的和特征。


图I是根据本发明的一个示例性实施方式的细颗粒检测系统的示意框图，该细颗粒检测系统具有细颗粒传感器、电缆(作为导线)和传感器驱动控制装置；图2是根据本发明的示例性实施方式的传感器驱动控制装置的传感器控制电路単元的分解立体图；图3和图4是根据本发明的示例性实施方式的处于第一外壳构件从传感器控制电路单元拆卸下的状态的传感器控制电路单元的立体图和平面视图；图5和图6是根据本发明的示例性实施方式的沿相互垂直的方向截取的细颗粒传感器的纵向截面图；图7是根据本发明的示例性实施方式的沿图5的A-A线的方向截取的电缆的横截面图；图8是根据本发明的示例性实施方式的细颗粒传感器的分解立体图；图9是示出了根据本发明的示例性实施方式的细颗粒传感器的颗粒充电单元中的细颗粒的流动的示意图。具体实施例方式下面将參照附图详细描述本发明。參照图1，本发明的以下实施方式涉及用于检测流经车辆中内燃机的金属排气管EP的废气(exhaust gas)EG中细颗粒的量的细颗粒检测系统I。细颗粒检测系统I总体上包括通过插入排气管EP的传感器安装部EPT而被安装的细颗粒传感器10、从细颗粒传感器10延伸的电缆160、连接到电缆160的传感器驱动控制装置200和连接到电缆160的输送泵 300。此处请注意在以下描述中，參照细颗粒传感器10到排气管EP的插入方向来使用术语“前”和“后”;通过诸如省略电路配线或以方块形式图示电路组件等方式对ー些附图进行简化。 如图I所示，传感器驱动控制装置200具有传感器控制电路单元201，该传感器控制电路单元通过电缆160驱动细颗粒传感器10，通过电缆160接收细颗粒传感器10的信号电流Is，井根据细颗粒传感器10的信号电流Is确定废气EG的细颗粒量。传感器控制电路単元201包括离子源电源电路210、辅助电极电源电路240、测量电路模块220、隔离变压器(transformer) 270、内电路壳体250和外电路壳体260。离子源电源电路210具有设定为第一浮动电位PVl的第一输出端211和设定为第ニ浮动电位PV2的第二输出端212。在本实施方式中，第二浮动电位PV2是比第一浮动电位PVl高的正电位。例如，通过对IOOkHz量级的正弦波进行半波整流，第二浮动电位PV2被设定为相对于第一浮动电位PVl具有l_2kV峰值的正脉冲电压。在本实施方式中，离子源电源电路210是对其输出电流执行反馈控制并自主地将输出电流的有效值保持在几μ A量级(例如5μΑ)的预定的恒定值的恒流供电电路。辅助电极电源电路240具有设定为第一浮动电位PVl的第一输出端241和设定为第三浮动电位PV3的第二输出端242。本实施方式中，第三浮动电位PV3是高于第一浮动电位PVl且低于第二浮动电位PV2的峰值的正的直流电位。例如，第三浮动电位PV3设定为100-200V 的 DC 电压。测量电路模块220包括安装于基板的信号电流检测电路230以检测细颗粒传感器10的信号电流Is。信号电流检测电路230具有连接到离子源电源电路210的第一输出端211 (第一浮动电位PVl)的信号输入端231和连接到接地电位PVE的接地输入端232。测量电路模块220还包括连接器225和通过连接器225连接到电缆CC的微处理器，该微处理器用干与发动机控制单元ECU通信，从而将信号电流检测电路230的检测结果(例如信号电流Is的強度)传送到发动机控制单元ECU，或者将信号电流检测电路230的检测结果处理为指示细颗粒量或指示细颗粒量是否超出给定的水平等的信号，然后将处理结果传送到发动机控制单元ECU。测量电路模块220还包括经由连接器225连接到外电池BT并被外电池BT驱动的内置的稳压电源(regulator power supply)PS。隔离变压器270配置在测量电路模块220与电源电路210、240之间，并适于将经由稳压电源PS供给到测量电路模块220的一部分电カ分给电源电路210和240。即隔离变压器270具有同时向离子源电源电路210和辅助电极电源电路240供电的功能。
隔离变压器270可以为任意已知的类型。在本实施方式中，如图I所示，隔离变压器270具有含有可分离的一次铁芯27IA和二次铁芯27IB的铁芯组271、缠绕一次铁芯27IA的一次线圈272和缠绕二次铁芯27IB的二次线圈273和274。一次铁芯271A和二次铁芯271B稍微间隔开且彼此电绝缘，但允许共同的磁通量从其中通过，从而实现隔离变压器270的变压器功能。一次线圈272集成于测量电路模块220中，从而作为测量电路模块220的结构组件。二次线圈273和274分别集成于电源电路210和240中，从而分别作为电源电路210和240的结构组件。另外，一次线圈272、二次线圈273和274以及铁芯组271 ( —次铁芯271A和二次铁芯271B)彼此之间电绝缘。因此在电源电路210和240与测量电路模块220保持绝缘的同吋，能经由隔离变压器270从测量电路模块220向电源电路210和240供给 电力。在隔离变压器270中，一次铁芯271A连接于接地电位PVE ;且二次铁芯271B连接于离子源电源电路210的第一输出端211 (第一浮动电位PVl)。内电路壳体250围绕其上安装离子源电源电路210和辅助电极电源电路240的基板。由于离子源电源电路210的第一输出端211、辅助电极电源电路240的第一输出端241、信号电流检测电路230的信号输入端231和隔离变压器270的二次铁芯271B与内电路壳体250电连接，所以内电路壳体250设定为第一浮动电位PVl。通过该内电路壳体250，离子源电源电路210和辅助电极电源电路240被电磁屏蔽。优选地，内电路壳体250是具有导电性且在其中容纳和围绕电源电路210和240以防止电源电路210和240电流泄漏的容器壳体(以下称为内电路壳体)251的形式。通过将金属材料(例如铜、铝等)切割成盒形或通过将金属板(例如铜板或铝板)、冲压金属板、金属线织网或涂导电层的塑料板(例如具有涂有铜、铝等导电涂层的表面的塑料板)成形为盒形以形成内电路壳体251是可行的。如图2至图4所示，在本实施方式中，内电路壳体251具有例如通过切割铝而形成的大致长方体的第一内壳体构件252和第二内壳体构件253。第一内壳体构件252和第ニ内壳体构件253以如下方式电连接并密封地连接在一起第一和第二内壳体构件252和253的中空凹进空间彼此面对以在其中容纳离子源电源电路210和辅助电极电源电路240。在本实施方式中，如图4中虚线所示，以二次铁芯271B的表面271BS通过内电路壳体251的侧面暴露并与一次铁芯271A的表面271AS面对并间隔开的方式，隔离变压器270的二次铁芯271B和二次线圈273和274同样容纳于内电路壳体251中。因此可理解在本实施方式中，内电路壳体251和二次铁芯27IB共同构成内电路壳体250。外电路壳体260围绕其中容纳有离子源电源电路210和辅助电极电源电路240的内电路壳体250、测量电路模块220(信号电流检测电路230)和隔离变压器270。另外，夕卜电路壳体260通过固定构件固定于车辆的底盘并因此连接于接地电位PVE。通过该外电路壳体260，离子源电源电路210、辅助电极电源电路240、测量电路模块220(信号电流检测电路230)和隔离变压器270被电磁屏蔽。由于外电路壳体260与信号电流检测电路230的接地输入电极232和隔离变压器270的一次铁芯27IA电连接，所以信号电流检测电路230的接地输入电极232和隔离变压器270的一次铁芯271A通过外电路壳体260连接到接地电位PVE。
优选地，外电路壳体260形成为容器壳体。可适当使用能够防止外电磁噪声进入电源电路210和240、信号电流检测电路230和隔离变压器270的材料作为外电路壳体260的材料。通过将金属材料(例如铜、铝等)切割成盒形或通过将金属板(例如铜板或铝板)、冲压金属板、金属线织网或涂导电层的塑料板(例如具有涂有铜、铝等导电涂层的表面的塑料板)成形为盒形以形成外电路壳体260是可行的。如图2至图4所示，在本实施方式中，外电路壳体260具有例如通过切割铝形成的大致长方体的第一外壳体构件261和第二外壳体构件262。在外壳体构件261和262的中央，形成大致矩形的中空凹进容纳空间261S和262S。另外，大致半圆筒的电缆插入槽261C和262C、大致半圆筒的接头插入槽261D和262D以及大致矩形的连接器安装槽261E和262E以与容纳空间261S和262S连通的方式形成在外壳体构件261和262的三个侧壁上。第一和第二外壳体构件261和262以如下方式电连接且密封地连接在一起在容纳空间261S和262S中容纳由内电路壳体250围绕的电源电路210和240、测量电路模块220 (信号电流检测电路230)和隔离变压器270，且分别在电缆插入槽261C和262C、连接器安装槽261E和262E中保持电缆160和连接器225。
输送泵300配备有供气管310，并适于引入和压缩环境空气并然后经由供气管310将清洁的压缩空气AR(作为高压气体)喷射到细颗粒传感器10。如图I和图7所示，电缆160是具有被内和外两个屏蔽线路165和167屏蔽的电源布线161和辅助布线162的双屏蔽电缆。在本实施方式中，电缆160也具有一体集成在内屏蔽线路165内的供气管163。布线161和162均由诸如铜线形成。供气管163例如由聚四氟こ烯(PTFE)等材料形成为中空形状，因此通过中空形状限定了沿电缆160的长度方向的气流通道163H。布线161和162、供气管163由内绝缘构件164周向地围绕。在本实施方式中，内绝缘构件164包括由例如PTFE或四氟こ烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等材料形成的、分别围绕布线161和162的绝缘涂层164a和164b ;用于围绕涂层164a和164b和供气管163并填充涂层164a和164b之间以及涂层164a和164b与供气管163之间的空间的绝缘纤维材料164c，和通过将诸如PTFE等材料的绝缘胶带绕涂层164a和164b、供气管163以及绝缘纤维材料164c卷绕而形成的绝缘涂层164d。可使用包含诸如玻璃纤维或棉纺纤维的材料作为绝缘纤维材料164c，其中纤维的延伸方向与电缆160的长度方向一致。因此，布线161和162由绝缘构件164的涂层164a和164b、绝缘材料164c以及涂层164d这三个组件围绕，然后由内屏蔽线路165围绕。通过将诸如铜编线等材料围绕绝缘构件164(涂层164d)放置而形成内屏蔽线路165。例如PTFE或FEP等材料的绝缘的内屏蔽线路涂层166应用于内屏蔽线路165，使得通过涂层166覆盖并保护内屏蔽线路165。通过将诸如铜编线等材料围绕内屏蔽线路涂层166放置而形成外屏蔽线路167。例如PTFE或FEP等材料的绝缘的外屏蔽线路涂层168应用于外屏蔽线路167，使得通过涂层168覆盖并保护外屏蔽线路167。以这种方式，内、外屏蔽线路165、167经由绝缘构件164和绝缘涂层166将布线161和162双屏蔽。
如图I至图4所示，电缆160与传感器驱动控制装置200和输送泵300电连接。更具体地，电缆160的被防水/防尘环管284围绕安装的后端部保持在外电路壳体260的外壳体构件261、262的电缆插入槽261C、262C中，并插入到内电路壳体250 (内电路壳体251)中。在内电路壳体250中，电源布线161的暴露的后端部和辅助布线162的暴露的后端部分别连接于离子源电源电路210的第二输出端212和辅助电极电源电路240的第二输出端242。内屏蔽线路165的暴露的后端部165T保持 在内壳体构件252和253之间，以使得离子源电源电路210的第一输出端211、辅助电极电源电路240的第一输出端241、信号电流检测电路230的信号输入端231、内电路壳体250 (内电路壳体251)和内屏蔽线路165彼此之间电连接。外屏蔽线路167的暴露的后端部167T保持在外壳体构件261和262之间，以使得信号电流检测电路230的接地输入端232、外电路壳体260和外屏蔽线路167彼此之间电连接。另外，被防水/防尘环管285围绕安装的管接头283保持在外壳体构件261和262的接头插入槽261D和262D中，并插入内电路壳体250 (内电路壳体251)中。输送泵300的供气管310的前端部连接于管接头283，而电缆160的供气管163的后端部在内电路壳体250 (内电路壳体251)中被暴露并保持开ロ。因此输送泵300的供气管310通过管接头283与电缆160的供气管163气体连通，以使得从输送泵300的供气管310排出的压缩空气AR经由内电路壳体250 (内电路壳体251)的内部流入电缆160的供气管 163。如图2至图4所示，矩形框形状的绝缘构件281围绕内电路壳体250 (内电路壳体251)的一端装配；且绝缘间隔件构件282以电缆160穿过其插孔282H的方式围绕内电路壳体250 (内电路壳体251)的另一端装配。绝缘构件281和282两者均由绝缘树脂形成并配置于外电路壳体260的容纳空间261S和262S内。通过绝缘构件281和282，内电路壳体250以浮动状态支撑在外电路壳体260中，并且因此与外电路壳体260间隔和绝缘，借此，一次铁芯271A和二次铁芯271B的相対的表面271AS和271B S彼此邻近但彼此间隔开并绝缘。如图I、图5、图6和图8所不，以细颗粒传感器10的前端部位于排气管EP内和后端部与电缆160的前端部160S连接的方式，将细颗粒传感器10插入排气管EP的安装部EPT的安装孔EPO(在图5、图6和图8中，上侧和下侧分别对应于前侧和后侧)。细颗粒传感器10具有四个电气功能単元离子/气体喷射単元11、颗粒充电单元12、内传感器壳体13和外传感器壳体14。这些电气功能单元11、12、13和14在整个细颗粒传感器10的机械结构组件上延伸。下面将首先说明细颗粒传感器10的机械结构(结构组件)。在细颗粒传感器10中，针形电极构件20由诸如钨丝形成且其后端与电缆160的电源布线161的暴露的前端部连接。如图5和图6所示，针形电极构件20具有大致直棒形的延伸部21和位于延伸部21前方的针尖状的前端部22。针形电极构件20的延伸部21由筒状的绝缘陶瓷管75覆盖。另外，辅助电极构件50由例如不锈的线形成且其后端与电缆160的辅助布线162的暴露的前端部连接。同样如图5和图6所示，辅助电极构件50具有大致直棒形的延伸部51、位于延伸部51前方的U形弯曲部52和从U形弯曲部52开始与延伸部51平行地延伸且形成有针尖状端53S的电极部53。如以后将要讨论的一祥，辅助电极构件50的电极部53作为辅助电极以辅助离子俘获功能(因此电极部53有时被称为“辅助电极53”)。辅助电极构件50的延伸部51由筒状的绝缘陶瓷管77覆盖。例如不锈钢材料的保持构件60围绕电极构件20和50周向地布置。如图5、图6和图8所示，保持构件60具有实心圆柱形的保持部61、从保持部61的前周缘向前延伸的中空的筒壁部63和从保持部61的外周面径向向外突出的环形凸缘部66。插孔61H和611轴向地形成在保持部61内，以使得陶瓷管75和77分别密封地插入插孔61H和611，从而以针形电极构件20的前端部22在筒壁部63内延伸的方式在保持部61中保持电极构件20、50。供气孔61J同样以与插孔61H和611平行地穿过保持部61的方式形成。金属筒状内管80围绕保持构件60的后端部和电缆160的绝缘构件164的绝缘涂层164d的前端部164dS装配。另外，内管80的后端通过向电缆160的内屏蔽线路165的暴露的前端部弯边而被电连接。通过接合保持构件60与内管80，保持构件60固定在适当 位置且通过内管80与电缆160的内屏蔽线路165电连接。如图6和图8所示，电缆160的供气管163的前端部163S在内管80中暴露且保持开ロ，以使得从输送泵300经由电缆160的供气管163供给的压缩空气AR通过内管80的内部流入保持构件60的供气孔61J。例如不锈钢材料的有底的圆筒状喷嘴构件30装配于保持构件60的筒壁部63的前端。如图5、图6和图8所示，喷嘴构件30具有位于其底部的喷嘴部31和从喷嘴部31的前周缘向前延伸的中空的筒壁部33。喷嘴部31具有内表面31T，该内表面以在底部31中心限定作为喷嘴31N的细通孔的方式朝向前方渐缩。另外，气体导入孔331穿过筒壁部33而形成。通过接合喷嘴构件30与保持构件60，喷嘴构件30固定于适当的位置且通过保持构件60和内管80与电缆160的内屏蔽线路165电连接。如图5和图6所示，在喷嘴部31接合于筒壁部63时，存在由喷嘴构件30的喷嘴部31和保持构件60的筒壁部63限定的放电空间DS。在该放电空间DS中，针形电极构件20的前端部22从保持构件60的保持部61突出并与喷嘴构件30的喷嘴部31的锥形面31T (喷嘴31N)面对并间隔开。该放电空间DS与保持构件60的供气孔61J气体连通。诸如不锈钢材料的混合/排出构件40装配于喷嘴构件30的筒壁部33的前端。如图5、图6和图8所不，混合/排出构件40具有后端部41和从后端部41的如周缘向如延伸的中空的筒壁部43。筒壁部43的前端被帽构件48封闭。气体导出孔430穿过筒壁部43而形成。后端部41的内表面部分地径向向内突出以形成俘获电极42，后端部41的内部空间被俘获电极42缩窄为缝隙状，而筒状内部空间由筒壁部43的内表面限定。另外，切ロ42K形成在俘获电极42的与喷嘴构件33的气体导入孔331对应的位置。通过接合混合/排出构件40和喷嘴构件30，混合/排出构件40固定于合适的位置，并通过喷嘴构件30、保持构件60和内管80与电缆160的内屏蔽线路165电连接。如图5和图6所示，在后端部41接合于筒壁部33时，存在由喷嘴构件30的喷嘴部31和筒壁部33与混合/排出构件40的后端部41限定的混合空间MX。此处，混合空间MX被分为第一混合区域MXl和第二混合区域MX2。第一混合区域MX I是指由喷嘴部31的前端面31S、筒壁部33的内周面和后端部41 (俘获电极42)的后端面形成的大致筒状空间。第二混合区域MX2是指在后端部41的内部由俘获电极42形成的缝隙状内部空间。气体排出通道EX由后端部41的前端面、筒壁部43的内周面和帽构件48的后端面限定，以提供从混合空间MX (第二混合区域MX2)向气体导出孔430的气体连通。气体引导通道HK由切ロ 42K限定，以提供从气体导入孔331向混合空间MX (第一混合区域MXl)的气体连通。辅助电极构件50的被绝缘陶瓷管77覆盖的延伸部51以如下方式穿过保持构件60和喷嘴构件30延伸辅助电极构件50的U形弯曲部52位于气体排出通道EX内部；且辅助电极构件50的电极部53在第二混合区域MX2内延伸且被混合/排出构件40的后端部41 (俘获电极42)围绕。例如氧化铝的大致筒状的第一绝缘陶瓷间隔件121配置在保持构件60的凸缘部66的前侧。另外，例如氧化铝的大致筒状的第二绝缘陶瓷间隔件122配置在保持构件60的凸缘部66的后侧。
例如不锈钢的金属壳90围绕第一和第二绝缘陶瓷间隔件121和122周向地布置。如图5和图8所示，金属壳90包括筒状部91和从筒状部91的前端径向向外突出的大致椭圆板形的凸缘部95。间隔件保持孔91H形成于筒状部91以使得第一和第二绝缘陶瓷间隔件121和122保持在间隔件保持孔91H中。阴螺纹92形成于筒状部91的内周面上。如图6至图8所示，两个螺栓孔95H在凸缘部95的厚度方向上穿过凸缘部95而形成。金属栓构件100螺接于金属壳90的筒状部91的后端。更具体地，阳螺纹102形成于栓构件100的外周面上，并紧固于金属壳90的筒状部91的阴螺纹92。栓构件100是筒状的，以使得内管80插入栓构件100中且不与栓构件100接触。如图5、图6和图8所示，栓构件100具有在阳螺纹102的前方位置、形成有平坦的前端面IOlS且朝向前方轴向地突出的推压部101和在阳螺纹102的后方位置形成有六边形外周且以凸缘形式径向向外突出的六边形部103。通过接合阳螺纹102和阴螺纹92，栓构件100向前移动。然后，栓构件100的推压部101与第二绝缘陶瓷间隔件122接触并将其向前推动。当第二绝缘陶瓷间隔件122向前推动保持构件60的凸缘部66时,保持构件60的凸缘部66向前推动第一绝缘陶瓷间隔件121，以使得第一绝缘陶瓷间隔件121经由板状密封件124装配于金属壳90的筒状部91中。以这种方式，保持构件60、第一绝缘陶瓷间隔件121、第二绝缘陶瓷间隔件122、板状密封件124和栓构件100保持在金属壳90中，并组装在一起作为ー个单元。由于第一和第二绝缘陶瓷间隔件121和122布置于保持构件60和金属壳90之间，所以保持构件60和金属壳90通过该绝缘陶瓷间隔件121和122彼此之间隔开且电绝缘。如图6所示，为了安装细颗粒传感器10，通过将细颗粒传感器10的前端部(即喷嘴构件30、混合/排出构件40等)穿过安装孔EPO插入排气管EP、使得柱螺栓EPB穿过凸缘部95的螺栓孔95H、然后将螺母EPN紧固于柱螺栓EPB，来使金属壳90固定于排气管EP的传感器安装部EPT。环形垫圈保持孔96在保持孔91H的径向外侧位置形成于金属売90的前表面90S上，以使得铜垫圈130保持在垫圈保持孔96中并保持在金属壳90和排气管EP的传感器安装部EPT之间。因此垫圈130、金属壳90和栓构件100设定为与排气管EP相同的接地电位PVE。例如不锈钢材料的筒状外管110以从径向外侧围绕内管80和电缆160的前端部160S的方式装配于栓构件100的后端部104。此处，外管110的前端部IlOS的整个周部激光焊接于检构件100的后端部104。外管110具有朝向后方外径减小的后端部IIOk0外管110的后端部IlOk向电缆160弯边从而以如下方式形成弯边区域IlOkk :弯边区域IlOkk穿过电缆160的外屏蔽线路涂层168并与电缆160的外屏蔽线路167电传导。因此外管110和外屏蔽线路167通过金属结构组件，即金属壳90、栓构件100和垫圈130，设定为与排气管EP相同的接地电位PVE。绝缘橡胶的筒状环管125布置于电缆160的前端部160S和外管110之间以防止电缆160的前端部160S在外管110中摆动。接下来将參考图9说明细颗粒检测系统I和细颗粒传感器10的电气功能単元的操作(由于图9是为了便于理解细颗粒传感器10的电气功能単元和操作的说明图，图9中某些部分的配置可能看起来与其他附图中不相同)。由于针形电极构件20经由电缆160的电源布线161与离子源电源电路210的第ニ输出端212连接并电连接，针形电极构件20、离子源电源电路210的第二输出端212和电、缆160的电源布线161设定为第二浮动电位PV2。由于辅助电极构件50经由电缆160的辅助布线162与辅助电极电源电路240的第ニ输出端242连接并电连接，所以辅助电极构件50 (辅助电极53)、辅助电极电源电路240的第二输出端242和电缆160的辅助布线162设定为第三浮动电位PV3。由于内管80、保持构件60、喷嘴构件30和混合/排出构件40经由电缆160的内屏蔽线路165与离子源电源电路210的第一输出端211、辅助电极电源电路240的第一输出端241、信号电流检测电路230的信号输入端231和内电路壳体250连接并电连接，所以内管80、保持构件60、喷嘴构件30、混合/排出构件40 (俘获电极42)、离子源电源电路210的第一输出端211、辅助电极电源电路240的第一输出端241、信号电流检测电路230的信号输入端231、内电路壳体250和电缆160的内屏蔽线路165设定为第一浮动电位PVl。如上所述，第一、第二和第三浮动电位PV1、PV2和PV3的有效电位值优选地设定为满足关系PV1 < PV3 < PV2。另外，外管110、栓构件100、金属壳90和垫圈130经由电缆160的外屏蔽线路167与信号电流检测电路230的接地输入端232连接并电连接，以使得外管110、栓构件100、金属壳90、垫圈130、信号电流检测电路230的接地输入端232和电缆160的外屏蔽线路167设定为与排气管EP相同的接地电位PVE。如上所述的，由于针形电极构件20的电位设定为比喷嘴构件30的电位高，所以针形电极构件20的前端部22和喷嘴构件30的喷嘴部31 (锥形面31T)分别用作正电极(也称为“第二电极”)和负电极(也称为“第一电极”)。这种构造中，在离子源电源电路210经由电缆160在喷嘴构件30的喷嘴部31和针形电极构件20的前端部22之间施加例如l-2kV的高压(电位差)的情况下，在放电空间D S中产生气体放电。在发生气体放电的情况下,通过解离空气中的N2、O2等气体，在放电区域DS中产生诸如N3+和O2+等阳离子CP。可适当地采用电晕放电作为气体放电。在本实施方式中，由于针形电极构件20的针尖状前端部22与喷嘴构件30的喷嘴部31的锥形面31T相对且间隔开，所以在电极构件20的针尖状前端部22的周围产生正针(positive needle)电晕放电PC。通过这种正针电晕放电PC，能够连续且有效地从气体(空气)中产生阳离子CP。
另外，经由电缆160的供气管163，压缩空气AR从输送泵300供给到放电区域DS。产生的阳离子CP和压缩空气AR经由喷嘴31N被高速喷入混合空间MX。因此在本实施方式中，保持构件60的保持部61和筒壁部63、喷嘴构件30的喷嘴部31和针形电极构件20构成离子/气体喷射単元11是可理解的，该离子/气体喷射単元用作产生阳离子CP并将阳离子CP喷入混合空间MX的离子源単元和将空气AR喷入混合空间MX的气体喷射単元。在将空气AR喷入混合空间MX时，混合空间MX (第一混合区域MXl)内部的压カ降低。于是通过吸引将废气EG从排气管EP经由气体导入孔331和气体引导通道HK导入混合空间MX (第一和第二混合区域MXl和MX2)。导入的废气EGI和喷射的具有阳离子CP的空气AR在混合空间MX中混合在一起，从混合空间MX (第一和第二混合区域MXl和MX2)供给到排出通道EX，然后经由气体导出孔430从排出通道EX排出到排气管EP。
当在废气EG中存在细颗粒(例如烟灰)S吋，一些阳离子CP被吸附到细颗粒S，以使得细颗粒S被阳离子CP充电。根据废气EGI和空气AR的流动，结果带正电的颗粒SC经由混合空间MX、排出通道EX和气体导出孔430被排出到排气管EP。相比之下，许多残余的阳离子CP作为未吸附于细颗粒S的浮游离子CPF残留。如上所述，由于辅助电极构件50的电位设定为高于混合/排出构件40的电位，所以辅助电极构件50的电极部(辅助电极)53与混合/排出构件40的后端部41和筒壁部43(俘获电极42)分别作为正电极和负电扱。通过从辅助电极电源电路240经由电缆160供给电力，辅助电极构件50的电极部(辅助电极)53向浮游离子CPF施加斥力，以使得浮游离子CPF被辅助电极构件50的电极部(辅助电极)53向外转移，并被混合/排出构件40的后端部41和筒壁部43 (俘获电极42)俘获。因此可理解喷嘴构件30的筒壁部33、混合/排出构件40和帽构件48构成颗粒充电单元12。在本实施方式中，保持构件60的保持部61和内管80与喷嘴构件30的喷嘴部31电连接，但与针形电极构件20和排气管EP电绝缘。另外，保持构件60的保持部61和内管80位于比颗粒充电单元12和离子/气体喷射単元11靠近电缆160的位置，从而周向地围绕针形电极构件20 (延伸部21)。因此可理解保持构件60的保持部61和内管80构成内传感器壳体13。另ー方面，金属壳90的筒状部91、栓构件100和外管110与排气管EP电连接(即连接于接地电位PVE)，但与颗粒充电单元12和内传感器壳体13电绝缘。另外，金属壳90的筒状部91、栓构件100和外管110被设置成周向地围绕并电磁屏蔽颗粒充电单元12、离子/气体喷射単元11和内传感器壳体13的位于排气管EP外部的部分(例如针形电极构件20的延伸部21、辅助电极构件50的延伸部、保持构件60的保持部61和内管80)。因此在本实施方式中，可理解金属壳90的筒状部91、栓构件100和外管110构成外传感器壳体14。另外，双屏蔽电缆160对应于如下的导线电源布线161与针形电极构件20 (第二电极)和内传感器壳体13 (内管80)电连接；内屏蔽线路165周向地围绕电源布线161而与其绝缘；且外屏蔽线路167与外传感器壳体14(外管110)电连接，并周向地围绕和电磁屏蔽内屏蔽线路165 (和内屏蔽线路165内的布线161和162)且与内屏蔽线路165电绝缘。如图I所示，在上述结构的细颗粒检测系统I中，放电电流Id从离子源电源电路210的第二输出端212经由电源布线161流向针形电极构件20 (第二电极)，以在离子/气体喷射单元11中产生气体放电。大部分的放电电流Id作为输入电流Ij流向喷嘴构件30的喷嘴部31 (第一电极)，然后经由内屏蔽线路165流向离子源电源电路210的第一输出端211。另外，由于颗粒充电单元12中俘获电极42俘获的浮游离子CPF的电荷的流动，产生了俘获电流Ih。俘获电流Ih经由内屏蔽线路165从颗粒充电单元12流向离子源电源电路210的第一输出端211。因此，输入电流Ij和俘获 电流Ih的总和(称为“输入/俘获电流Ijh")流经内屏蔽线路165。当带电细颗粒SC经由气体导出孔430被排出到排气管EP时，由于带电细颗粒SC的阳离子CPH的电荷的流动，同样产生电流(带电细颗粒SC所排入的排气管EP设为接地电位PVE)。输入/俘获电流Ijh比放电电流Id稍微小了如下的电流值由于被排出到排气管EP的带电细颗粒SC的阳离子CPH的流动而导致的电流。这导致从离子源电源电路210的第二输出端212流出的放电电流Id与流入离子源电源电路210的第一输出端211的输入/俘获电流Ijh之间的不平衡。为了平衡放电电流Id和输入/俘获电流I jh，电流Is在接地电位PVE和离子源电源电路210的第一输出端211之间流动。由于信号电流检测电路230使其信号输入端231和接地输入端232分别连接于离子源电源电路210的第一输出端211和接地电位PVE，所以该电流Is作为信号电流被信号电流检测电路230检测。信号电流Is ( = Id-Ijh)的强度响应于被放电的带电细颗粒SC的阳离子CPH的量，即导入的废气EGI中的细颗粒S的量，展开来说即流经排气管EP的废气EG中细颗粒S的量。因此废气EG中细颗粒的量可由信号电流Is的检测来确定。然而，当放电电流Id为μ A量级时，信号电流Is为pA量级。信号电流Is的强度很可能随着泄漏电流和电磁噪声的影响而变化。下面将讨论泄漏电流对信号电流Is的影响。如上所述，为了在离子/气体喷射単元11中产生气体放电，有必要在针状电极构件20的前端部22 (第二电极)和喷嘴构件30的喷嘴部31 (第一电极)之间施加例如l_2kV的高压。换句话说，针状电极构件20的第二浮动电位PV2设为比喷嘴构件30的第一浮动电位PVl高的正电位值。然而，一部分的放电电流Id作为泄漏电流从该较高电位的电极构件20(第二电极)或系统结构组件或在系统结构组件之间电连接的布线(诸如电源布线161或离子源电源电路模块210的第二输出端212)泄漏。如果泄漏电流流入设为第一浮动电位PVl的任意的系统结构组件或布线(诸如内传感器壳体13、内屏蔽线路165或内电路壳体250)，泄漏电流最终返回到电源电路210的第一输出端211，且并不引起输入/俘获电流Ijh的強度的变化。对放电电流Id和输入/俘获电流Ijh之间的差没有影响，即对信号电流Is的強度没有影响。此种情况下，泄漏电流的产生变成显著的问题，且仅仅导致实际用于放电的电流的量的下降。相反地，如果泄露电流流入设为接地电位PVE的任意的系统结构组件或布线(诸如外传感器壳体14、外屏蔽线路167或外电路壳体260)，泄露电流并不返回到电源电路210的第一输出端211。输入/俘获电流Ijh明显变小,从而引起放电电流Id和输入/俘获电流Ijh之间的差变大，即信号电流Is的強度变大。如上所述，由于信号电流Is的强度为PA量级的非常小的水平，所以即使向接地电位PVE泄漏非常小的电流，也会导致信号电流Is的大的误差。下面将讨论电磁噪声对信号电流Is的影响。当电磁噪声叠加在放电电流Id的通道(诸如电源布线161)或叠加在输入/俘获电流Ijh的通道(诸如内屏蔽线路165)时，放电电流Id的強度或输入/俘获电流Ijh的強度明显改变。这引起放电电流Id和输入/俘获电流Ijh之间的差的变化，即信号电流Is的强度的变化。由于信号电流Is的强度为PA量级的非常小的水平，所以放电电流Id或输入/俘获电流Ijh即使产生非常小的变化，也会导致信号电流Is的大的误差。在本实施方式中，内传感器壳体13与喷嘴构件30的喷嘴部31 (第一电极)电连接，且以比颗粒充电单元12和离子/气体喷射単元11靠近电缆160的方式定位，以周向 地围绕针状电极构件20 (第二电极)；内屏蔽线路165与喷嘴构件30的喷嘴部31 (第一电扱)和内传感器壳体13电连接，且以周向地围绕电源布线161的方式定位；且内电路壳体250 (内电路壳体251和一次铁芯271A)与离子源电源电路210的第一输出端211电连接且以围绕离子源电源电路210的方式定位。即使部分放电电流Id作为泄漏电流从设定为第二浮动电位PV2的系统结构组件或布线(诸如针状电极构件20 (第二电极)、电源布线161或离子源电源电路210的第二输出端212)泄漏，本细颗粒检测系统I也允许泄漏电流流入内传感器壳体13、内屏蔽线路165或内电路壳体250，然后作为输入/俘获电流Ijh流向离子源电源电路210的第一输出端211。泄漏电流并不流入内传感器壳体13、内屏蔽线路165和内电路壳体250的外侧的任意的系统结构组件或布线(诸如例如金属壳90等外传感器壳体14、外屏蔽线路167或外电路壳体260)。因此在本实施方式中可以防止由泄漏电流引起的输入/俘获电流Ijh的变化，即信号电流Is的变化。另外，外传感器壳体14与排气管EP (接地电位PVE)电连接，并以周向地围绕颗粒充电单元12、离子/气体喷射単元11和内传感器壳体13的位于排气管EP外侧的部分(诸如针状电极构件20的延伸部21、辅助电极构件50的延伸部51，保持构件60的保持部61和内管80)的方式定位。其意味着针状电极构件20 (第二电极)被内传感器壳体13和外传感器壳体14电磁双屏蔽；且内传感器壳体13的位于排气管EP外侧的部分被外传感器壳体14电磁单屏蔽。外屏蔽线路167与排气管EP和外传感器壳体14 (接地电位PVE)电连接且以周向地围绕覆盖有内屏蔽线路165的电源布线161的方式定位。其意味着电源布线161被内屏蔽线路165和外屏蔽线路167电磁双屏蔽；且内屏蔽线路165被外屏蔽线路167电磁单屏蔽。另外，外电路壳体260与排气管EP (接地电位PVE)电连接且以围绕信号电流检测电路230和容纳于内电路壳体250中的离子源电源电路210的方式定位。其意味着离子源电源电路210被内电路壳体250和外电路壳体260电磁双屏蔽；且信号电流检测电路230被外电路壳体260电磁单屏蔽。通过外传感器壳体14、外屏蔽线路167和外电路壳体260的这些电磁屏蔽效应，在离子源电源电路210的第二输出端212和针状电极构件20 (第二电极)之间流动的放电电流Id和在离子源电源电路210的第一输出端211和喷嘴构件30的喷嘴部31 (第一电极)或俘获电极42之间流动的输入/俘获电流Ijh两者均受到外部电磁噪声的影响变为不可能。因此在本实施方式中可以防止由于电磁噪声的叠加引起的信号电流Is的变化。因此，本细颗粒检测系统I能够在不受泄漏电流和电磁噪声的影响下精确地检测信号电流Is的強度，并正确地确定废气EG中细颗粒S的量。如果浮游离子CPF没有被俘获电极42俘获，而从气体导出孔430排出到排气管EP，俘获电流Ih(输入/俘获电流Ijh)减小，从而引起信号电流Is的増大。此种情况下，信号电流Is包含与细颗粒S的量无关的分量。检测细颗粒S的量的精度由于信号电流Is中的这种无关的分量而下降。在本实施方式中，辅助电极构件50 (辅助电极53)连接于第三浮动电位PV3，且配置于混合空间MX的缝隙状混合区域MX2中。如上所述，由于第三浮动电位PV3设定为高于第一浮动电位PVl的正直流电位值，所以浮游离子CPF可在辅助电极构件50 (辅助电极53)的斥力下向俘获电极42转移，从而俘获电极42能够更有效和更有保证地俘获浮游离子 CPF0 S卩，辅助电极53配置在颗粒充电单元12中，以辅助俘获电极42的离子俘获功能。如上所述，辅助电极构件50 (辅助电极53)经由辅助布线162与辅助电极电源电路240的第二输出端242电连接，而与针状电极构件20和喷嘴构件30的喷嘴部31电绝缘。另外，辅助电极构件50的位于比离子/气体喷射単元11和颗粒充电单元12靠近电缆160的部分、辅助布线162和辅助电极电源电路240分别被内传感器壳体13、内屏蔽线路165和内电路壳体250围绕。由于内传感器壳体13、内屏蔽线路165和内电路壳体250被外传感器壳体14、外屏蔽线路167和外电路壳体260围绕并电磁屏蔽，所以辅助电极构件50的位于比颗粒充电单元12靠近电缆160的部分、辅助布线162和辅助电极电源电路240被外传感器壳体14、外屏蔽线路167和外电路壳体260围绕并电磁屏蔽。因此可以防止外部电磁噪声叠加在辅助电极构件50 (辅助电极53)、辅助布线162和辅助电极电源电路240上，以使得俘获电极42对浮游离子CPF的俘获并不由于在电磁噪声的影响下第三浮动电位PV3的改变而受到影响。设定为第三浮动电位PV3的系统结构组件或布线(诸如辅助电极构件50、辅助布线162或辅助电极电源电路240的第二输出端242)同样可能存在泄漏电流。如果该泄漏电流在设定为接地电位PVE的系统结构组件或布线(诸如外传感器壳体14、外屏蔽线路167或外电路壳体260)中流动，泄漏电流经由信号电流检测电路230返回到辅助电极电源电路240的第一输出端241，且因此影响信号电流Is的检测的精度。在本实施方式中，设定为第三浮动电位PV3的系统结构组件或布线(诸如辅助电极构件50、辅助布线162和辅助电极电源电路240)被均设置为第一浮动电位PVl的内传感器壳体13、内屏蔽线路165和内电路壳体250的任意ー个围绕。泄漏电流并不到达内传感器壳体13、内屏蔽线路165和内电路壳体250的外侧的任何系统结构组件或布线(诸如外传感器壳体14、外屏蔽线路167和外电路壳体260)。这种泄漏电流的产生仅仅导致从辅助电极电源电路240的第二输出端242流出的电流的量增加。因此在本实施方式中，即使当设定为第三浮动电位PV3的系统结构组件或布线(诸如辅助电极构件50、辅助布线162或辅助电极电源电路240)产生泄漏电流时，也可以防止信号电流Is受到泄漏电流影响。由于辅助电极电源电路240的第一输出端241与内屏蔽线路165电连接，所以辅助电极电源电路240的第一输出端241可被设定为与离子源电源电路210的第一输出端211和电连接到离子源电源电路210的第一输出端211的传感器结构组件(诸如喷嘴构件30)相同(共同)的电位PV1。因此可以容易地设定第一、第二和第三浮动电位PV1、PV2和PV3的关系。在本实施方式中，从测量电路模块220经由隔离变压器270向离子源电源电路210供给电力，从而能容易地使得离子源电源电路210和其第一、第二输出端211、212关于外部电位(例如排气管EP的接地电位PVE)浮动。因此可以容易地将离子源电源电路210的第ー输出端211和与其电连接的系统结构组件或布线(诸如喷嘴构件30(第一电极))设为第一浮动电位PV1，并将离子源电源电路210的第二输出端212和与其电连接的系统结构组件或布线(诸如针状电极构件20(第二电极))设定为第二浮动电位PV2。由于隔离变压器270被外电路壳体260围绕并电磁屏蔽，所以可以防止外部电磁噪声经由隔离变压器270进入离子源电源电路210。同样，从测量电路模块220经由隔离变压器270向辅助电极电源电路240供给电力，从而能容易地使得辅助电极电源电路240和其第一、第二输出端241、242关于外部电位(例如排气管EP的接地电位PVE)浮动。因此可以容易地将辅助电极电源电路240的第一输出端241设为第一浮动电位PVl，并将辅助电极电源电路240的第二输出端242和与其电连接的系统结构组件或布线(诸如辅助电极构件50)设定为第三浮动电位PV3。另外由于隔离变压器270被外电路壳体260围绕并电磁屏蔽，所以可以防止外部电磁噪声经由隔离变压器270进入辅助电极电源电路240。另外，可分离的一次铁芯271A和二次铁芯271B设置在隔离变压器270中。因此可以通过将一次铁芯271A和二次铁芯271B设定为各自的电位值来限制外部噪声对离子源电源电路210和类似部件的影响。还可以在一次铁芯271A和一次线圈272之间实现容易的绝缘。通常，由于内燃机的特性，排气管EP中废气EG的流动是脉冲形式的。例如，在四冲程发动机情况下废气的流动是间歇性的。另外，排气管EP中的废气EG的流率随着内燃机的运转条件(诸如发动机转速)而改变。很可能的是，如果根据排气管EP中的废气EG的流动将废气EG导入颗粒充电单元12，导入的废气EGI的量将会改变。这导致信号电流Is的变化。然而在本实施方式中，细颗粒传感器10被以如下方式构造离子/气体喷射单元11执行气体喷射单元的功能以将压缩空气AR(气体)喷入混合空间MX ;且颗粒充电单元12在从离子/气体喷射単元11喷射压缩空气AR时经由气体导入孔331通过吸引将废气EG导入混合空间MX，将导入的废气EGI与离子CP混合，然后经由气体导出孔430将废气EGI连同压缩空气AR排到排气管EP。由于颗粒充电单元12允许在从离子源単元(气体喷射单元)11喷射压缩空气AR时通过吸引将废气EG导入混合空间MX，所以导入的废气EGI的量将不太可能根据排气管EP中的废气EG的流率而改变。因此可以防止由于导入的废气EGI的量的这种改变而引起的信号电流Is的变化，并可以基于信号电流Is更精确地确定废气EG中的细颗粒S的量。由于离子/气体喷射単元11组合了离子源単元的功能和气体喷射単元的功能，所以可以实现离子CP和压缩空气AR向混合空间MX的容易的供给。在本实施方式中，供气管163 (气流通道163H)集成于电缆160中，以使得压缩空气AR经由供气管163(气流通道163H)从输送泵300供给到离子/气体喷射单元11。不需、要在邻近细颗粒传感器10的位置设置用于向离子/气体喷射単元11喷射压缩空气AR的泵。同样不需要设置和配置与电缆160分离的供气道或供气管。因此可以实现压缩空气AR向离子/气体喷射単元11的容易的供给和用于将压缩空气AR供给到离子/气体喷射単元11的容易的线路配置。由于供气管163(气流通道163H)优选地集成在电缆160的内屏蔽线路165内，可以使得供气管163 (气流通道163H)与离子/气体喷射単元11更容易和更可靠地气体连通。此处通过引用包含了日本专利申请No. 2011-088549(递交日2011年4月12日)的全部内容。虽然上面參照具体的示例性实施方式描述了本发明，但是本发明不限于以上描述的示例性实施方式。按照以上的教示，本领域技术人员可对上述实施方式进行不同的修改和变化。尽管在上述实施方式中，第二浮动电位PV2是有效电位值比第一浮动电位PVl的有效电位值高的正电位，第二浮动电位PV2也可选择为有效电位值比第一浮动电位PVl的、有效电位值高的负电位。另外，只要第三浮动电位PV3具有使得辅助电极53能对浮游离子CPF施加斥力的有效电位值，则满足第三浮动电位PV3不同于第一浮动单位PVl和第二浮动单位PV2就足够了。在细颗粒传感器10中，在第一电极和第二电极之间产生气体放电。尽管在上述实施方式中，第一电极和第二电极彼此相对和面对，第一电极和第二电极也可选择为彼此相邻，从而在该第一电极和第二电极之间以沿面放电的形式产生气体放电。尽管在上述实施方式中，离子源単元和气体喷射単元组合为ー个离子/气体喷射単元11，离子源単元和气体喷射単元也可以分离地设置在细颗粒传感器10中。输送泵300可选择为适于压缩和排出任何的作为高压气体的诸如氮气或氧气等气体，而不仅仅是空气。另外，尽管在上述实施方式中，输送泵300分离地设置于离子/气体喷射単元11中，气体喷射単元也可以具有泵以压缩气体(空气、氮气、氧气等)和向颗粒充电单元12喷射压缩气体，从而使得压缩空气AR从输送泵300供应到离子/气体喷射単元11，然后从离子/气体喷射単元11喷射到颗粒充电单元12。在上述实施方式中，内屏蔽线路165和外屏蔽线路167均由铜编线形成。屏蔽线路165、167可选择地通过使用铝编线等代替铜编线或通过将铜、铝等金属带缠绕涂层164d、166而形成。通过在放置铜、铝等编线之后，围绕编线缠绕铜、铝等金属带而形成屏蔽线路165、167也是可选择地切实可行的。另外，整个或部分的屏蔽线路165、167可选择地由诸如铜管或铝管等金属管形成。能够选择地使用其中一次线圈和二次线圈围绕单个的共用铁芯的普通的隔离变压器作为隔离变压器270。此种情况下，优选将铁芯设为第一浮动电位PV1。尽管在上述实施方式中，离子源电源电路210和辅助电极电源电路240共用隔离变压器270，分别为离子源电源电路210和辅助电极电源电路240设置两个专用的隔离变压器也是可行的。在上述实施方式中，恒流供电电路用作如上所述的离子源电源电路210。可选择地使用其中第二输出端始終被设为关于第一输出端的正电位以将输出电流的有效值保持为恒定值的直流恒流电源，或使用其中第二输出端设为间歇地(以半波整流形式或矩形脉冲形式)关于第一输出端的正电位以将输出电流的有效值保持为所谓的脉冲恒定值的直流恒流电源作为离子源电源电路210。參照所附的权利要求限定本发明的 保护范围。
权利要求
1.一种细颗粒检测系统，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尚子， 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。
2.根据权利要求I所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述传感器驱动控制装置还包括隔离变压器，通过该隔离变压器从外部向所述离子源电源电路供给电力； 所述外电路壳体围绕并电磁屏蔽所述隔离变压器。
3.根据权利要求I所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述颗粒充电单元具有辅助电极，该辅助电极设为第三浮动电位，该第三浮动电位与所述第一浮动电位和所述第二浮动电位不同且具有对所述浮游离子施加斥力以辅助所述俘获电极俘获所述浮游离子的有效电位值，而该辅助电极与所述第一电极和所述第二电极电绝缘， 所述内传感器壳体在周向上围绕所述辅助电极， 所述双屏蔽电缆具有与所述辅助电极电连接的辅助布线， 所述传感器驱动控制装置还包括辅助电极电源电路，该辅助电极电源电路具有第一输出端，该第一输出端被设为所述第一浮动电位且与所述离子源电源电路的所述第一输出端电连接；和第二输出端，所述第二输出端被设为所述第三浮动电位且通过所述辅助布线与所述辅助电极电连接；且 所述内电路壳体围绕所述辅助电极电源电路。
4.根据权利要求3所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述传感器驱动控制装置还包括隔离变压器，通过该隔离变压器从外部向所述辅助电极电源电路供给电力； 所述外电路壳体围绕和电磁屏蔽所述隔离变压器。
5.根据权利要求I所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述细颗粒传感器包括气体喷射单元，该气体喷射单元将气体喷入所述颗粒充电单元的所述混合空间；且 所述颗粒充电单元在气体从所述气体喷射单元喷射时，通过吸引将废气经由所述气体导入孔导入所述混合空间，使得导入的废气和喷射的气体在所述颗粒充电单元的所述混合空间中混合并经由所述气体导出孔排到所述排气管。
6.根据权利要求5所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述离子源单元和所述气体喷射单元组合成一个单元，以使得离子和气体被一起喷入所述颗粒充电单元的所述混合空间。
7.根据权利要求5所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述双屏蔽电缆包括与所述气体喷射单元连通的气流通道，从而经由所述气流通道将气体供给所述气体喷射单元。
8.根据权利要求I所述的细颗粒检测系统，其特征在于， 所述第二浮动电位是比所述第一浮动电位高的正电位； 所述第二电极具有针尖状端部； 所述第一电极具有与所述第二电极的所述针尖状端部面对并分离的表面；且所述离子源单元适于在所述第一电极和所述第二电极之间的空间中围绕所述第二电极的所述针尖状端部产生作为气体放电的正针电晕放电。
全文摘要
提供了一种细颗粒检测系统，其具有细颗粒传感器、电缆和传感器驱动控制装置。该细颗粒传感器具有离子源单元、颗粒充电单元、内传感器壳体和外传感器壳体，其中该离子源单元具有第一电极和第二电极。该电缆具有连接于第二电极的电源布线、与内传感器壳体电连接的内屏蔽线路和与外传感器壳体电连接的外屏蔽线路。传感器驱动控制装置具有离子源电源电路、信号电流检测电路、与离子源电源电路的第一输出端电连接并围绕离子源电源电路的内电路壳体和连接于接地电位并屏蔽离子源电源电路、信号电流检测电路和内电路壳体的外电路壳体。
文档编号G01N15/00GK102735593SQ20121010402
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月10日 优先权日2011年4月12日
发明者本村雅幸, 杉山武史, 松冈俊也, 横井等, 田岛佳祐 申请人:日本特殊陶业株式会社