[发明专利]用于内燃发动机的排气传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于监测排气的排气传感器，例如用于检测排气成分。本发明更具体地涉及传感器或探针(例如NOx传感器、lambda传感器、压力传感器、温度传感器等)，其包括用于暴露到例如通过内燃发动机(例如柴油发动机)产生的排气的感测元件。

背景技术

已知的内燃发动机设置有用于监测排气的排气传感器。通常，排气传感器设置有位于传感器壳体中的感测元件，其旨在暴露到排气。通常，排气传感器通过将传感器的端部部分旋拧到排气管上设置的带螺纹孔眼中而布置在排气系统的排气管处。结果，感测元件暴露到排气，使得排气传感器可收集例如排气的温度、压力、化学成分等排气数据。

排气数据可用于控制排放物和改善发动机的效率。例如，类似lambda传感器(也称为O₂传感器)的排气传感器可用于闭环控制要通过喷射器喷射的燃料量，以便获得最佳的空气/燃料比。具体说，lambda传感器设置有用于检测排气中残余氧气的感测元件(通常陶瓷元件)。以此方式，通过排气传感器给出表示燃烧是否完成的准确指示，允许改善燃烧的效率和降低进入大气的未燃烧燃料和氮氧化物(NOx)的量。换句话说，通过监测排气的成分(例如通过检测排气中的残余氧气)，可以确定燃烧期间空气/燃料混合物是富燃料还是贫燃料，且基于该信息，可调整空气/燃料比以获得最佳值(在大多数情况下接近理想配比)。

通常，感测元件布置在传感器壳体中，所述传感器壳体设置有保护帽(或保护管)，例如用于在运输期间提供对感测元件的机械保护。保护帽还设置有开口，其设计为允许气体接触感测元件。

在内燃发动机的操作期间，产生排气副产物(煤烟、未燃烧碳氢化合物、烟灰等)，其可流动通过排气管线。结果，排气沉积物会积聚，以部分地或完全地覆盖保护帽和相关开口。在这种情况下，排气传感器的功能(准确性、响应时间)被限制或无效。由此需要排气传感器的更换或维护，结果是浪费时间和金钱。

进而，一些排气传感器(例如lambda传感器)设置有感测元件，其必须被加热到操作温度。在这些传感器中，加热器被整合到感测元件中，用于其加热。由此，在发动机冷起动之后，感测元件准备好在被称为“点燃时间”的时间段之后运行，在所述点燃时间期间感测元件达到工作温度。在一些情况下，点燃时间可以非常长，这是由于保护帽中冷凝水的存在造成的。具体说，为了避免冷凝水与热感测元件的接触(这会损坏传感器且导致失效)，感测元件在发动机为冷时被慢慢地加热，或不被加热。感测元件达到操作温度且仅在排气到达露点时开始其操作，使得冷凝水完全从排气移除。

在点燃时间期间，从排气传感器而来的信号不能用于调节发动机运行值(例如空气/燃料比)且由此仅可基于存储在映射中的预定值提供开路控制。在这种情况下，发动机的排放物和效率不是最佳的。

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种排气传感器，其具有大于现有技术排气传感器的可靠性和寿命。

本发明实施例的另一目的是提供一种具有减少的点燃时间的排气传感器。

本发明实施例的另一目的是提供一种内燃发动机，其在发动机冷起动操作期间是可靠、高效的且实现排放物减少。

本发明实施例的另一目的是提供一种方法，用于将沉淀物从排气传感器的保护帽去除，而不需要将排气传感器从排气系统拆卸。

另一目的是以简单、合理且不昂贵的方案实现上述目的。

发明内容

这些和其他目标根据通过独立权利要求限定的本发明实施例的排气传感器实现。从属权利要求包括所述实施例的优选和/或有利方面。

本发明的实施例提供一种用于内燃发动机排气的排气传感器，包括被包封在传感器壳体中的感测元件，所述传感器壳体包括具有多个开口的保护帽，所述开口用于允许排气朝向所述感测元件流动通过所述保护帽，其中所述排气传感器包括用于排气沉淀物的至少一个燃烧元件。

“排气沉淀物”意味着如上所述的排气产物，例如煤烟、未燃烧的碳氢化合物、烟灰等。

有利地，燃烧元件允许将保护帽上的排气产物的沉淀物燃烧。以此方式，排气沉淀物可从保护帽去除且具体是从上述开口去除。由于该方面，可改善排气传感器的可靠性和寿命。

根据本发明的一些方面，至少一个燃烧元件被布置在所述保护帽的内表面上，和/或至少一个燃烧元件被布置在所述保护帽的外表面上。

这些方面允许以简单可靠的方式燃烧保护帽上的排气沉淀物。

根据本发明的一个方面，排气传感器包括布置在所述保护帽中的至少一个内部元件和布置在内部元件上的至少一个燃烧元件。