本發(fā)明涉及顆粒物傳感器(Particular matter sensor)及利用其的廢氣凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，隨著進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)排放氣體的管制，用于凈化廢氣的后處理裝置備受矚目。尤其，針對(duì)柴油汽車(chē)的顆粒物(PM，Particulate Matter)的管制變得更加嚴(yán)格。

具體地，人類(lèi)基于大氣污染物質(zhì)所提出的對(duì)適宜環(huán)境的要求，以及隨著各國(guó)對(duì)環(huán)境的管制，對(duì)針對(duì)包含在廢氣中的排氣污染物質(zhì)的管制逐漸增加，并且，作為針對(duì)上述問(wèn)題的對(duì)策，正在研究多種廢氣過(guò)濾方法。

鑒于此，已提出用于處理廢氣的后處理技術(shù)，上述后處理技術(shù)有氧化催化劑、氮氧化物催化劑及借助煤煙過(guò)濾裝置的廢氣減排裝置等。

在如上所述的氧化催化劑、氮氧化物催化劑及煤煙過(guò)濾裝置中，針對(duì)減少顆粒物最為有效且最接近實(shí)用化的技術(shù)為利用煤煙過(guò)濾裝置的廢氣減排裝置。

為了診斷廢氣減排裝置是否發(fā)生故障，而在柴油顆粒(DPF，diesel particulate filter)過(guò)濾器的后端安裝電阻方式的顆粒物傳感器。即，顆粒物沉淀于傳感器表面上的電極之間，并借助所沉淀的顆粒物來(lái)在電極之間形成電流，從而改變傳感器的電導(dǎo)率。

由于直到形成初期的電流，如上所述的電阻方式顆粒物傳感器的響應(yīng)速度極慢，當(dāng)金屬等具有導(dǎo)電性的顆粒物沉淀于上述顆粒物傳感器的表面時(shí)，則與顆粒物的數(shù)量無(wú)關(guān)地發(fā)生信號(hào)的失真，因而存在傳感器引起傳感器失靈 的致命問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)；

特許文獻(xiàn)；

(特許文獻(xiàn)1)日本公開(kāi)特許2009-85959(公開(kāi)日2009年4月23日)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供即使沉淀有導(dǎo)電性的異物，也可防止傳感器的破損的顆粒物傳感器及利用其的廢氣凈化系統(tǒng)。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明一實(shí)施方式的顆粒物傳感器可包括：第一絕緣層，以使第一電極部向第一絕緣層的一面上露出的方式形成，上述第一電極部包括不相互電連接的多個(gè)第一電極；第二絕緣層，在第二絕緣層的一面上設(shè)有第二電極部，上述第二電極部包括相互電連接的多個(gè)第二電極，上述第二絕緣層與第一絕緣層以相互隔開(kāi)的方式平行配置；溫度檢測(cè)部，形成于第三絕緣層的一面，上述第三絕緣層位于第二絕緣層的另一面；以及加熱部，形成于第四絕緣層的一面，上述第四絕緣層位于第三絕緣層的另一面，加熱部用于對(duì)第一電極部及第二電極部進(jìn)行加熱，多個(gè)第一電極中的一個(gè)與第一電連接端子電連接，多個(gè)第二電極與第二電連接端子電連接，多個(gè)第一電極與多個(gè)第二電極以相對(duì)應(yīng)的方式配置，第一電極借助堆積于多個(gè)第一電極之間的顆粒來(lái)相互電連接，從而可使第一電極和第二電極之間的靜電容量發(fā)生變化。

在此情況下，多個(gè)第一電極及多個(gè)第二電極可分別以沿著上述第一絕緣層及第二絕緣層的長(zhǎng)度方向平行的方式排列，多個(gè)第一電極及多個(gè)第二電極可以以向上述第一絕緣層及第二絕緣層的寬度方向相對(duì)應(yīng)的方式排列。

在此情況下，顆粒物依次堆積于多個(gè)第一電極之間，使得多個(gè)第一電極相互電連接，由此，使第一電極與上述第二電極的靜電容量隨著第一電極的面積變寬而增加。

在此情況下，本發(fā)明還可包括介電層，上述介電層位于第一絕緣層及第 二絕緣層之間。

在此情況下，可在第一絕緣層及介電層形成第一通孔，上述第一通孔用于使多個(gè)第二電極與第二電連接端子電連接。

在此情況下，可在第四絕緣層形成第三電連接端子及第四電連接端子和第五電連接端子，上述第三電連接端子及第四電連接端子與加熱部電連接，上述第五電連接端子不與第三電連接端子及第四電連接端子電連接，在第三絕緣層形成第二通孔，上述第二通孔用于使上述溫度檢測(cè)部與位于第四絕緣層上的第三電連接端子及第五電連接端子電連接。

在此情況下，溫度檢測(cè)部的面積可在加熱部的面積范圍之內(nèi)設(shè)定。

另一方面，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)可包括：排氣歧管；廢氣微粒過(guò)濾器，用于去除包含在從排氣歧管排出的廢氣中的微粒；以及顆粒物傳感器，設(shè)置于與廢氣微粒過(guò)濾器相連接的流出側(cè)排氣管，上述顆粒物傳感器用于檢測(cè)經(jīng)由廢氣微粒過(guò)濾器向下游側(cè)流出的顆粒物，顆粒物質(zhì)傳感器可包括：第一絕緣層，以使第一電極部向第一絕緣層的一面上露出的方式形成，第一電極部包括不相互電連接的多個(gè)第一電極；第二絕緣層，在第二絕緣層的一面上設(shè)有第二電極部，第二電極部包括相互電連接的多個(gè)第二電極，第二絕緣層與第一絕緣層以相互隔開(kāi)的方式平行配置；溫度檢測(cè)部，形成于第三絕緣層的一面，第三絕緣層位于第二絕緣層的另一面；以及加熱部，形成于第四絕緣層的一面，第四絕緣層位于第三絕緣層的另一面，加熱部用于對(duì)第一電極部及第二電極部進(jìn)行加熱，多個(gè)第一電極中的一個(gè)與第一電連接端子電連接，多個(gè)第二電極與第二電連接端子電連接，多個(gè)第一電極與多個(gè)第二電極以相對(duì)應(yīng)的方式配置，第一電極借助堆積于多個(gè)第一電極之間的顆粒來(lái)相互電連接，從而可使第一電極和第二電極之間的靜電容量，并通過(guò)測(cè)定所改變的靜電容量來(lái)檢測(cè)上述顆粒物。

本發(fā)明一實(shí)施例的廢氣凈化系統(tǒng)所使用的顆粒物傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，包含具有電導(dǎo)率的異物的顆粒物堆積于形成在多個(gè)第一電極部的空間中的多個(gè)一部分空間，來(lái)測(cè)定第一電極部與第二電極部之間的靜電容量，從而 可防止顆粒物傳感器基于傳感器的信號(hào)失真而發(fā)生破損。

附圖說(shuō)明

圖1為簡(jiǎn)要表示車(chē)輛用柴油引擎的廢氣凈化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖；

圖2為簡(jiǎn)要示出本發(fā)明一實(shí)施方式的顆粒物傳感器的立體圖；

圖3為圖2的顆粒物傳感器的分解立體圖；

圖4為示出圖2及圖3的第一電極部及第二電極部的俯視圖；

圖5為示出圖2及圖3的加熱部和溫度檢測(cè)部的俯視圖；

圖6為沿著圖2的A-A′線截取的放大剖視圖；

圖7為示出本發(fā)明一實(shí)施例的顆粒物傳感器的工作狀態(tài)的剖視圖；

圖8為簡(jiǎn)要示出本發(fā)明一實(shí)施例的顆粒物傳感器的第一電極部和第二電極部的圖。

附圖標(biāo)記的說(shuō)明

100：廢氣凈化系統(tǒng) 110：引擎

120：排氣歧管 130：渦輪

140：渦輪增壓器 150：冷卻器

160：閥 170：廢氣微粒過(guò)濾器

180：排氣管 182：流出側(cè)排氣管

190：差壓傳感器 200：顆粒物傳感器

210：絕緣基板 220：第一電極部

222：第一電極 224：第一電極引線

226：第一電連接端子 230：第二電極部

232：第二電極 234：第二電極引線

236：第二電連接端子 240：加熱部

250：溫度檢測(cè)部

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，使得本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明可體現(xiàn)為多種不同形態(tài)，而且本發(fā)明并不局限于在此所說(shuō)明的實(shí)施例。圖中，為了明確說(shuō)明本發(fā)明而省略了與說(shuō)明無(wú)關(guān)的部分，并對(duì)整個(gè)說(shuō)明書(shū)中的相同或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)要素賦予了相同的附圖標(biāo)記。

在本發(fā)明圖1的廢氣凈化裝置100中，可在引擎110的排氣歧管120設(shè)置渦輪130，若與渦輪130連動(dòng)的渦輪增壓器140進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則可使被壓縮的空氣經(jīng)由冷卻器150向吸入歧管(未圖示)流動(dòng)，從排氣歧管120排出的燃燒排氣中的一部分排氣可經(jīng)由閥160及冷卻器向吸入歧管(未圖示)回流。

在與排氣歧管120相連接的排氣管180設(shè)有柴油氧化催化劑(未圖示)及廢氣微粒過(guò)濾器170，從而，可使上述排氣管180處理燃燒廢氣。即，在經(jīng)過(guò)柴油氧化催化劑(未圖示)的期間，在向排氣管180所排出的燃燒廢氣中未燃燒的烴(HC)、一氧化碳(CO)及一氧化氮(NO)可被氧化，并在經(jīng)過(guò)下游側(cè)的廢氣微粒過(guò)濾器170的期間，可捕集由煤煙粒子(Soot)、可溶性有機(jī)成分(SOF)及無(wú)機(jī)成分組成的顆粒物。

當(dāng)強(qiáng)制性地再生廢氣微粒過(guò)濾器170時(shí)，柴油氧化催化劑(未圖示)可借助氧化燃燒所供給的燃料，來(lái)使排氣溫度得到上升，或者可氧化去除顆粒物質(zhì)中的可溶性有機(jī)成分。并且，借助氮氧化物的氧化來(lái)生成的二氧化氮被用作堆積于后端廢氣微粒過(guò)濾器170的顆粒物的氧化劑，從而可進(jìn)行連續(xù)的氧化。

廢氣微粒過(guò)濾器170可貫通用于劃分氣體流路的殼壁來(lái)形成多個(gè)細(xì)小的孔，并可捕獲向廢氣微粒過(guò)濾器170導(dǎo)入的排氣中的顆粒物。上述廢氣微粒過(guò)濾器170可由使柴油氧化催化劑和廢氣微粒過(guò)濾器170一體化的連續(xù)再生式柴油顆粒過(guò)濾器構(gòu)成。

為了監(jiān)控堆積于柴油顆粒過(guò)濾器170的顆粒物的數(shù)量，可在排氣管180 設(shè)置差壓傳感器190。由于差壓傳感器190與廢氣微粒過(guò)濾器170的上游側(cè)及下游側(cè)相連接，從而可輸出基于前后差壓的信號(hào)。

并且，在柴油氧化催化劑的上游及廢氣微粒過(guò)濾器170的上游和下游設(shè)有溫度傳感器(未圖示)，從而可分別對(duì)上述柴油氧化催化劑和廢氣微粒過(guò)濾器170的排氣溫度進(jìn)行監(jiān)控。

控制電路(未圖示)基于上述輸出信號(hào)來(lái)監(jiān)控柴油氧化催化劑的催化劑活性狀態(tài)或者柴油顆粒過(guò)濾器170的顆粒物捕集狀態(tài)，由此，若顆粒物捕集量大于允許量，則可通過(guò)實(shí)施強(qiáng)制再生來(lái)實(shí)施用于燃燒并去除顆粒物的再生控制。

顆粒物傳感器200可設(shè)置于與廢氣微粒過(guò)濾器170的另一側(cè)相連接的流出側(cè)排氣管182，來(lái)檢測(cè)經(jīng)由廢氣微粒過(guò)濾器170向下游流出的顆粒物。

本發(fā)明圖2及圖3的顆粒物傳感器200可包括絕緣基板210、第一電極部220、第二電極部230、加熱部240及溫度檢測(cè)部250。

絕緣基板210可由多個(gè)絕緣層212、214、216、217、218以相互平行的方式層疊而成，上述絕緣基板210可由玻璃材料、陶瓷材料、鋁、尖晶石或二氧化鈦等耐熱性絕緣體形成。

具體地，在形成絕緣基板210的多個(gè)絕緣層212、214、216、217、218中形成于第一絕緣層212及第二絕緣層216之間的第五絕緣層214可形成具有電容率的介電層219。

在此情況下，介電層219可配置于第一電極222及第二電極232之間。

詳細(xì)地，介電層219可形成于第一電極222和第二電極232之間，使得上述介電層219可體現(xiàn)第一電極222和第二電極232之間順暢的靜電容量的特性，上述介電層219可由陶瓷材料形成。

如圖2及圖3所示，第一電極部220可向絕緣基板210的表面露出，詳細(xì)地，第一電極部220可形成于在多個(gè)絕緣層212、214、216、217、218中設(shè)置于最上部的第一絕緣層212。

第一電極部220還可包括多個(gè)第一電極222、第一電極引線224及第一 電連接端子226，多個(gè)第一電極222可以在第一絕緣層212的表面一側(cè)以直線形狀來(lái)相互平行的方式隔開(kāi)而成。

如圖4的(a)部分所示，在多個(gè)第一電極222中，形成于外側(cè)的一個(gè)第一電極222a可通過(guò)第一電極引線224與第一電連接端子226電連接，剩余多個(gè)第一電極222b不相互電連接。

以平行的方式配置于第一絕緣層212的第二絕緣層216可在它的一面形成第二電極部230。

第二電極部230還可包括多個(gè)第二電極232、第二電極引線234及第二電連接端子236，多個(gè)第二電極232可以在第二絕緣層216的一面以直線形狀來(lái)相互平行的方式隔開(kāi)而成。

在此情況下，多個(gè)第二電極232可相互電連接，在多個(gè)第二電極232中的一個(gè)第二電極232a可通過(guò)第二電極引線234與第二電連接端子236電連接。

尤其，可在第一絕緣層212及第五絕緣層214形成第一通孔212a、124a，上述第一通孔212a、214a用于對(duì)多個(gè)第二電極232與第二電連接端子236進(jìn)行電連接。

如圖4的(a)部分所示，設(shè)置于第一電極部220的多個(gè)第一電極222和設(shè)置于第二電極部230的多個(gè)第二電極232可以以相對(duì)應(yīng)的方式形成于第一絕緣層212及第二絕緣層216，上述第一電極222和第二電極232可以以相互平行的方式重疊。

具體地，如圖4的(b)部分及圖6所示，多個(gè)第一電極222及多個(gè)第二電極232可沿著第一絕緣層212及第二絕緣層216的長(zhǎng)度方向以平行的方式排列，多個(gè)第一電極222及多個(gè)第二電極232可以向第一絕緣層212及第二絕緣層216的寬度方向以相對(duì)應(yīng)的方式排列。

并且，可在多個(gè)第一電極222之間形成多個(gè)空間228，并且，在形成于多個(gè)第一電極222之間的多個(gè)空間228可堆積顆粒物。

具體地，在形成于第一電極部220的整體空間228中，顆粒物從第一個(gè) 空間228a依次堆積，之后，顆粒物可堆積于整體空間228。

鑒于此，多個(gè)第一電極222之間可借助被堆積的顆粒物相連接，由此，第一電極222的導(dǎo)電面積可依次變寬，從而，可測(cè)定第一電極部220和第二電極部230之間發(fā)生變化的靜電容量。

具體的靜電容量測(cè)定方法將通過(guò)參照?qǐng)D7來(lái)進(jìn)行后述。

可在第四絕緣層218形成用于對(duì)第一絕緣層212及第二絕緣層216和介電層219進(jìn)行加熱的加熱部240。

在此情況下，加熱部240的兩端可以與形成在第四絕緣層218的第三電連接端子242及第四電連接端子244電連接。

并且，可為了去除堆積于第一電極部220的顆粒物而設(shè)置加熱部240，具體地，若加熱器240以規(guī)定溫度將第一電極部220加熱至規(guī)定時(shí)間，則可去除堆積于第一電極部220的顆粒物。

并且，廢氣微粒過(guò)濾器(圖1的170)的后端的排氣環(huán)境約為300℃以上的高溫，由于當(dāng)用加熱器加熱時(shí)，上述溫度會(huì)上升至約650℃以上，因此，若將一般的金屬用作加熱部，則上述金屬被氧化的可能性很高，從而，加熱部240可由在高溫中不易氧化的物質(zhì)形成。

溫度檢測(cè)部250用于測(cè)定第一絕緣層212及第二絕緣層216和介電層219的溫度，上述溫度檢測(cè)部250可形成于第三絕緣層217，更詳細(xì)地，上述溫度檢測(cè)部250可配置于第二電極部230與加熱部240之間。

并且，溫度檢測(cè)部250的兩端可借助第二通孔217a、271b分別與第四電連接端子242及第五電連接端子246電連接。

具體地，在溫度檢測(cè)部250的兩端中的一端可以與第四電連接端子242電連接，上述第四電連接端子242與加熱部240的一端相連接，溫度檢測(cè)部250的另一端可以與第五電連接端子246相連接，上述第五電連接端子246形成于第四絕緣層218。

在此情況下，形成于第四絕緣層218的第五電連接端子246不與第三電連接端子242及第四電連接端子244相連接。

在此情況下，可比較由溫度檢測(cè)部250測(cè)定的溫度和由設(shè)置于車(chē)輛的溫度傳感器(未圖示)測(cè)定的溫度的測(cè)定值，來(lái)控制用于加熱第一絕緣層212及第二絕緣層216的加熱部240。

另一方面，如圖5所示，溫度檢測(cè)部250的面積可以與加熱部240的面積相同或小于加熱部240的面積，使得溫度檢測(cè)部250的設(shè)置面積位于加熱部240的設(shè)置面積之內(nèi)。

如圖7及圖8所示，經(jīng)由廢氣微粒處理器(圖1的170)向流出側(cè)排氣管182流動(dòng)的顆粒物P1以與設(shè)置于流出側(cè)排氣管182的一側(cè)的顆粒物傳感器200相鄰的方式經(jīng)過(guò)，此時(shí)，顆粒物P1可堆積于形成在多個(gè)第一電極222之間的多個(gè)空間228。

具體地，借助堆積于多個(gè)第一電極222中的一個(gè)第一電極222a和與一個(gè)第一電極222a相鄰的第一電極222b之間的顆粒物，一個(gè)第一電極222a和與一個(gè)第一電極222a相鄰的第一電極222b電連接，由此，用于通電的第一電極222的面積變寬，使得第一電極222與第二電極232之間的靜電容量發(fā)生變化。

其中，第一電極222和第二電極232之間的靜電容量可通過(guò)C＝εA/t公式來(lái)測(cè)定，在上述公式中，A為位于堆積顆粒物P1的空間228兩側(cè)的第一電極222a、222b的面積，t為堆積顆粒物P1的第一電極222與第二電極232之間的距離，從而可測(cè)定第一電極部220與第二電極部230之間的靜電容量。

其中，在形成于第一電極部220的多個(gè)空間228中，每當(dāng)從第一個(gè)空間依次堆積顆粒物P1時(shí)，多個(gè)第一電極222之間借助顆粒物相連接，使得第一電極222的面積依次變寬。

鑒于此，隨著第一電極222的面積變寬，多個(gè)第一電極222相互電連接，從而可增加第一電極部220與第二電極部230之間的靜電容量。

例如，假設(shè)三個(gè)第一電極222形成于絕緣基板210上，且各個(gè)第一電極222的面積為1、空間228的面積為1，則靜電容量的面積A的范圍可以為1至5，由此，靜電容量的大小也可增加至1至5倍。

即，假設(shè)任意的第一電極222a的面積保持恒定，則靜電容量可按照空間228面積的比例來(lái)增加，使用人員可調(diào)整第一電極222的面積和被堆積的顆粒物的面積，來(lái)將靜電容量的大小調(diào)節(jié)為使用人員所需要的大小。

因此，廢氣凈化系統(tǒng)所使用的顆粒物傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，包含具有電導(dǎo)率的異物的顆粒物堆積于形成在多個(gè)第一電極部的空間中的多個(gè)一部分空間，來(lái)測(cè)定第一電極部與第二電極部之間的靜電容量，從而可防止顆粒物傳感器基于傳感器的信號(hào)失真而發(fā)生破損。

以上，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的思想并不局限于本說(shuō)明書(shū)所提出的實(shí)施例，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在相同的思想范圍內(nèi)可通過(guò)結(jié)構(gòu)要素的附加、變更、刪除、追加等來(lái)容易提出其他實(shí)施例，并且，上述其他實(shí)施例也應(yīng)屬于本發(fā)明的思想范圍內(nèi)。