CN114764081A - 水分子传感器、水含量检测装置及水含量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于汽车尾气处理技术领域,提供了一种水分子传感器、水含量检测装置及水含量检测方法,该水分子传感器包括:基板;以及设置在所述基板上的两根引线和连接线,所述两根引线分别设置在所述基板上的两边缘,所述连接线连接所述两根引线的一端,且任一引线上与所述连接线连接的一端设置用于吸附H2O的涂层。本发明通过设置在引线上的涂层,可以吸附汽车后处理系统中的水分子,从而实现检测水分子的含量。且由于水分子传感器不需要加热反应,因此可以免露点标定,不仅可以节约露点标定的费用,更重要的是只要车辆发动机着火或者启动时水分子传感器可立即开始工作,提高水分子传感器的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于汽车尾气处理技术领域,尤其涉及一种水分子传感器、水含量检测装置及水含量检测方法。
背景技术
目前,针对轻型柴油机排放废气的后处理系统中,在稀燃NOX捕集技术(Lean NOXtrap,LNT)内部反应会产生H2O,H2O和有毒气体CO在贵金属催化剂的作用下可以生成无毒的H2和CO2,因此H2O是在汽车后处理系统中起着至关重要的作用。
另外,H2O在汽车后处理系统的尿素系统防结晶时也非常关键。即当尿素[CO(NH2)2]热解不充分时,[CO(NH2)2]会随着水分H2O的迅速蒸发逐渐饱和析出异氰酸(HNCO),异氰酸是形成结晶物的必要前提。而异氰酸(HNCO)在H2O丰富的时候可“自消除”,降低结晶物的产生。
但是在现有技术中汽车后处理系统中还没有检测水含量的设备,导致无法确定水的含量。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种水分子传感器、水含量检测装置及水含量检测方法,旨在解决现有技术中无法确定水的含量的问题。
为实现上述目的,本发明实施例的第一方面提供了一种水分子传感器,包括:
基板;
以及设置在所述基板上的两根引线和连接线,所述两根引线分别设置在所述基板上的两边缘,所述连接线连接所述两根引线的一端,且任一引线上与所述连接线连接的一端设置用于吸附H2O的涂层。
作为本申请另一实施例,所述基板的材料包括氧化锆。
作为本申请另一实施例,所述两根引线包括正极引线和负极引线;
所述负极引线上设置涂层。
作为本申请另一实施例,所述涂层对应区域在所述基板对应区域内。
作为本申请另一实施例,所述两根引线中远离所述连接线的另一端分别设置引线引出端。
作为本申请另一实施例,所述涂层的材料为Cu2O。
本发明实施例的第二方面提供了一种水含量检测装置,包括:包括上述任一实施例所述的水分子传感器,还包括:
设置在所述水分子传感器的两根引线之间的电源,所述电源的正极端连接电流表后连接任一根引线,所述电源的负极端连接另一根引线,所述两根引线间设置电压表。
作为本申请另一实施例,所述电源的正极端连接电流表后连接正极引线的引线引出端,
所述电源的负极端连接负极引线的引线引出端,所述两根引线的引线引出端之间设置电压表。
本发明实施例的第三方面提供了一种水含量检测方法,包括:上述任一实施例所述的水含量检测装置,所述水含量检测装置设置在汽车后处理系统中LNT之后,尿素喷嘴之前,所述水含量检测方法包括:
在所述水含量检测装置中两根引线间施加预设电压,得到所述水含量检测装置中电流表测量的电流测量值,根据所述电流测量值与第一预设比值,得到水含量;其中,所述第一预设比值为预设电流值与氧含量的比值;
或者,在所述水含量检测装置中两根引线间施加预设电流,得到所述水含量检测装置中电压表测量的电压测量值,根据所述电压测量值与第二预设比值,得到水含量;其中,所述第二预设比值为预设电压值与氧含量的比值。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:与现有技术相比,本发明通过设置在引线上的涂层,可以吸附汽车后处理系统中的水分子,从而实现检测水分子的含量。且由于水分子传感器不需要加热反应,因此可以免露点标定,不仅可以节约露点标定的费用,更重要的是只要车辆发动机着火或者启动时水分子传感器可立即开始工作,提高水分子传感器的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的水分子传感器示意图;
图2是本发明另一实施例提供的水分子传感器示意图;
图3是本发明实施例提供的水含量检测装置示意图;
其中,1-基板,2-引线,3-连接线,4-涂层,21-正极引线,22-负极引线,31-电源,32-电流表,33-电压表。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种水分子传感器示意图,详述如下。
所述水分子传感器,可以包括:
基板1;
以及设置在所述基板1上的两根引线2和连接线3,所述两根引线2分别设置在所述基板1上的两边缘,所述连接线3连接所述两根引线2的一端,且任一引线上与所述连接线2连接的一端设置用于吸附H2O的涂层4。
可选的,基板1可以为绝缘且耐高温的材料。例如,所述基板1的材料可以包括氧化锆。需要说明的是,绝对纯的氧化锆是绝缘体。
可选的,如图2所示,所述两根引线2包括正极引线21和负极引线22;
所述负极引线22上设置涂层4。
可选的,基板1可以为正方形、长方形、圆形等图形。负极引线22上的涂层4区域为长方形或者正方形。例如基板1设置为长方形,负极引线22上的涂层4区域为长方形,且所述涂层4对应区域在所述基板对应区域内。
如图2中,涂层4的长边与基板1的长边相等,短边与基板1的边缘对齐设置。连接线3设置在基板1或者涂层4的中部。
可选的,所述两根引线2中远离所述连接线3的另一端分别设置引线引出端。引线引出端用于连接水含量检测装置中的电源、电流表以及电压表。
可选的,所述涂层4的材料为Cu2O。
Cu2O具有出色的H2O捕捉能力,但是对其它气体分子并不敏感,而且Cu2O对温度也不敏感。Cu2O更具有出色的H2O分解能力,即2H2O→O2+4H++4e-;
O2+4H++4e-+O2→2H2O2+4e-;
或,O2+4H++4e-→2H2+O2+4e-。
需要说明的是,在H2O分解过程中,电子“4e-”形成电移动,或者称为形成了电势差。某时刻电势差的高低,即可代表某时刻的H2O的量。
上述水分子传感器,通过设置在引线上的涂层,可以吸附汽车后处理系统中的水分子,从而检测水分子的含量。且由于水分子传感器不需要加热反应,因此可以免露点标定,不仅可以节约露点标定的费用,更重要的是只要车辆发动机着火或者启动时,可立即采用水分子传感器进行水分子测量。
汽车发动机刚起动时是不能工作的,由于传感器上面会有水蒸气凝结的水滴,而传感器探头的测量单元需要被加热到预设温度才可以正常工作,这时如果给传感器加热因引起传感器探头炸裂。因此所谓露点标定的意思是随着汽车发动机起动后,炙热的排气在后处理系统中起到了加热作用,大概在15分钟内,汽车排气后处理系统基本就没有水滴或积水了,这时发动机ECU会“告知”传感器可以自加热到自身实际工作时间。
本发明实施例还提供了一种水含量检测装置,如图3所示,水含量检测装置包括上述任一实施例所述的水分子传感器,还包括:
设置在所述水分子传感器的两根引线之间的电源31,所述电源31的正极端连接电流表32后连接任一根引线,所述电源31的负极端连接另一根引线,所述两根引线间设置电压表33。
可选的,电源31可以是蓄电池,也可以为汽车ECU提供电的直流电源。
可选的,在一实施例中,两根引线的任一根可以为正极,另一份为负极。
可选的,在一实施例中,设置涂层的引线为负极。如图3中,两根引线包括正极引线和负极引线,则所述电源31的正极端连接电流表32后连接正极引线的引线引出端,所述电源31的负极端连接负极引线的引线引出端,所述两根引线的引线引出端之间设置电压表32。
上述水含量检测装置,通过对水分子传感器中的两根引线之间设置电源、电流表和电压表,可以实现对汽车后处理系统中的水汽进行检测。由于对汽车后处理系统中的水含量进行检测时,不需要对水分子传感器进行加热,因此汽车发动机启动后即可采用水含量检测装置实现水含量检测,提高水含量检测装置的工作效率。
在进行水含量检测时,采用上述任一实施例所述的水含量检测装置,且所述水含量检测装置设置在汽车后处理系统中LNT之后,尿素喷嘴之前,所述水含量检测方法包括:
在所述水含量检测装置中两根引线间施加预设电压,得到所述水含量检测装置中电流表测量的电流测量值,根据所述电流测量值与第一预设比值,得到水含量;其中,所述第一预设比值为预设电流值与氧含量的比值;
或者,在所述水含量检测装置中两根引线间施加预设电流,得到所述水含量检测装置中电压表测量的电压测量值,根据所述电压测量值与第二预设比值,得到水含量;其中,所述第二预设比值为预设电压值与氧含量的比值。
可选的,预设电压可以为1V、5V、12V等,在本实施例中不限定预设电压的取值。
可选的,预设电流可以为0.05A、0.01A、0.02A等,在本实施例中不限定预设电流的取值。
需要说明的是,在进行水含量检测时,不需要将水含量检测装置进行加热,当汽车发动机启动后,即可采用水含量检测装置进行汽车排气管道中LNT之后,尿素喷嘴之前的水含量的检测。
需要说明的是,第一预设比值与第二预设比值为根据实际经验标定的比值。
上述水含量检测方法,通过在水含量检测装置中两根引线间施加预设电压或者预设电流,得到电流表或者电压表检测的电流测量值或者电压测量值,再根据电流测量值或者电压测量值得到水含量,从而可以实现汽车排气管道中的水含量的检测。由于对汽车后处理系统中的水含量进行检测时,不需要对水分子传感器进行加热,因此汽车发动机启动后即可采用水含量检测装置实现水含量检测,提高水含量检测的工作效率。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水分子传感器,其特征在于,包括:
基板;
以及设置在所述基板上的两根引线和连接线,所述两根引线分别设置在所述基板上的两边缘,所述连接线连接所述两根引线的一端,且任一引线上与所述连接线连接的一端设置用于吸附H2O的涂层。
2.如权利要求1所述的水分子传感器,其特征在于,所述基板的材料包括氧化锆。
3.如权利要求1所述的水分子传感器,其特征在于,所述两根引线包括正极引线和负极引线;
所述负极引线上设置涂层。
4.如权利要求1所述的水分子传感器,其特征在于,所述涂层对应区域在所述基板对应区域内。
5.如权利要求1所述的水分子传感器,其特征在于,所述两根引线中远离所述连接线的另一端分别设置引线引出端。
6.如权利要求1-5中任一项所述的水分子传感器,其特征在于,所述涂层的材料为Cu2O。
7.一种水含量检测装置,其特征在于,包括上述权利要求1-6中任一项所述的水分子传感器,还包括:
设置在所述水分子传感器的两根引线之间的电源,所述电源的正极端连接电流表后连接任一根引线,所述电源的负极端连接另一根引线,所述两根引线间设置电压表。
8.如权利要求7所述的水含量检测装置,其特征在于,所述电源的正极端连接电流表后连接正极引线的引线引出端,
所述电源的负极端连接负极引线的引线引出端,所述两根引线的引线引出端之间设置电压表。
9.一种水含量检测方法,其特征在于,包括:上述权利要求7或8所述的水含量检测装置,所述水含量检测装置设置在汽车后处理系统中LNT之后,尿素喷嘴之前,所述水含量检测方法包括:
在所述水含量检测装置中两根引线间施加预设电压,得到所述水含量检测装置中电流表测量的电流测量值,根据所述电流测量值与第一预设比值,得到水含量;其中,所述第一预设比值为预设电流值与氧含量的比值;
或者,在所述水含量检测装置中两根引线间施加预设电流,得到所述水含量检测装置中电压表测量的电压测量值,根据所述电压测量值与第二预设比值,得到水含量;其中,所述第二预设比值为预设电压值与氧含量的比值。
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