微粒物质传感器单元的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种微粒物质传感器单元，包括：传感器，位于排气管道的一侧上并被配置为采用静电感应用于在微粒物质通过传感器时通过包含在废气中的微粒物质来产生电荷。传感器包括：本体部分；电极部分，形成在本体部分的正面中正面的一侧上并邻近于微粒物质；加热部分，在本体部分的背面中对应于电极部分的背面的一侧上；功率输入部分，在本体部分的背面中背面的另一侧上并将功率供应至加热部分；以及连接线路，将功率输入部分连接至使用供应的功率来产生热量用于燃烧和去除微粒物质的加热部分。
【专利说明】微粒物质传感器单元
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求于2012年12月17日提交的韩国专利申请第10-2012-0147764号的优先权，该申请的全部内容出于所有目的通过这种引用结合在此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种微粒物质传感器单元(颗粒物质传感器单元，particulatematter sensor unit),该微粒物质传感器单元用于精确且有效地感测对被配置为过滤包含在废气中的微粒物质(或者废气)的微粒过滤器的损害并保持灵敏性。
【背景技术】
[0004]车辆中应用用来减少废气的微粒过滤器(particulate filter) (PF)。使用差压传感器感测由微粒过滤器收集的废气的量。
[0005]可以选择性地将微粒过滤器应用于所有的内燃发动机，诸如柴油车辆、汽油车辆和天然气车辆(gas vehicle)。
[0006]在使用中，根据废气控制，使用现有的差压传感器可能降低柴油微粒过滤器所收集的微粒物质的感测精度，并且不容易感测对柴油微粒过滤器的损害。
[0007]同时，继续进行对用于感测微粒物质的传感器的深入研究，并且为了在微粒物质粘附至传感器时通过去除微粒物质来维持传感器的灵敏度也进行了研究。
[0008]在本【背景技术】部分中所公开的信息仅用于加深对本发明总体【背景技术】的理解，而不应被视为承认或者以任何形式暗示该信息构成了已经为本领域技术人员所知晓的现有技术。
【发明内容】
[0009]本发明已经致力于提供一种特定物质传感器单元，其具有以下优势:精确地感测流入(slip)微粒过滤器的背部的废气的量，精确地感测由微粒过滤器收集的废气的量并且基于感测出的废气的量精确地感测是否已经损坏微粒过滤器，以及易于去除粘附至电极部分的微粒物质。
[0010]根据本发明的各个方面的微粒物质传感器单元可以包括传感器，该传感器设置在排气管道(exhaust line)的一侧上并且被配置为采用静电感应用于在微粒物质通过传感器或邻近于传感器流动时通过包含在废气中的微粒物质来产生电荷。传感器可以包括:本体部分(body portion)；电极部分,形成在本体部分的正面(front)中正面的一侧上并且被配置为邻近于微粒物质；加热部分，形成在本体部分的背面(rear)中对应于电极部分的背面的相应侧上；功率输入部分，形成在本体部分的背面中背面的另一侧上并且被配置为将功率供应至加热部分；以及连接线路(连接管道，connection line)，被配置为将功率输入部分连接至加热部分，其中，加热部分使用所供应的功率来产生热量用于通过燃烧微粒物质来去除粘附至电极部分的微粒物质。[0011]电极部分可以具有基本上在相对于废气的流动方向的横向方向(交叉方向，crossdirection)上延伸的一个沟槽(furrow)或者多个沟槽,并且电极部分可以基本上相对于废气的流动方向垂直地(竖直地)形成。
[0012]加热部分、连接线路和功率输入部分可以由包含钼(Pt)的材料制成。本体部分可以由包含硅(Si)的材料制成。输入至功率输入部分的功率可以为约15W至25W，并且本体部分的外部温度可以为约150°C至700°C。被配置为将加热部分连接至功率输入部分的连接线路沿着本体部分的边缘形成。
[0013]加热部分可以包括:第一加热管道，在本体部分的两个边缘处在本体部分的宽度方向上从连接线路的相应端部延伸并且被配置为邻近于在本体部分的长度方向上的本体部分的中心线(在本体部分的宽度方向上从连接线路的相应端部延伸并且被配置为在本体部分的两个边缘处邻近于在本体部分的长度方向上的本体部分的中心线)；第二加热管道，基本上平行于中心线从第一加热管道的相应端部延伸并且被配置为邻近于中心线；第三加热管道，在本体部分的宽度方向上从第二加热管道的相应边缘延伸并且被配置为邻近于本体部分的两个边缘；以及第四加热管道，沿着本体部分的两个边缘从第三加热管道的相应边缘延伸。
[0014]加热部分可以具有相对于在本体部分的长度方向上的中心线的对称形状。
[0015]加热部分可以包括:边缘管道(边缘线，edge line)，沿着本体部分的边缘延伸；第一加热管道，在本体部分的宽度方向上从边缘管道的端部延伸并且被配置为相对于本体部分的边缘邻近于边缘管道的另一侧上的本体部分的边缘；第二加热管道，沿着本体部分的边缘从第一加热管道的相应端部延伸；第三加热管道，在本体部分的宽度方向上从第二加热管道的相应端部延伸并且被配置为邻近于边缘管道；以及第四加热管道，基本上平行于边缘管道从第三加热管道的相应边缘延伸。
[0016]第一加热管道、第二加热管道、第三加热管道和第四加热管道中的每一个都可以具有预定的宽度，并且在第一加热管道、第二加热管道、第三加热管道和第四加热管道之间可以形成预定的间隙。
[0017]根据本发明的各个方面的微粒物质传感器单元可以精确地感测所收集的微粒物质诸如柴油微粒过滤器(DPF)的废气的量或者包含在废气中的微粒物质的量并且通过使用加热部分来加热粘附的微粒物质从而轻易地去除粘附至电极部分的微粒物质。
[0018]本发明的方法和装置具有其他的特征和优点，这些特征和优点在结合于本文中的附图以及随后的【具体实施方式】中将是显而易见的，或者将在其中进行详细陈述，这些附图和以下的【具体实施方式】共同用于解释本发明的某些原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是示出了相对于差压通过柴油微粒过滤器收集的微粒物质的量的曲线图。
[0020]图2是示出了其中根据本发明的示例性微粒物质传感器被设置在排气管道中的状态的示意性内部透视图。
[0021]图3是示出了根据本发明相对于在微粒物质传感器与微粒物质之间的距离从示例性传感器单元产生的电荷量的曲线图。
[0022]图4是示出了根据本发明的示例性微粒物质传感器的正面的透视图。[0023]图5是示出了根据本发明的示例性微粒物质传感器的背面的透视图。
[0024]图6是示出了在根据本发明的示例性微粒物质传感器的背面处对称的加热部分的详细俯视图(top plan view)。
[0025]图7是示出了在根据本发明的示例性微粒物质传感器的背面处不对称的加热部分的详细俯视图。
[0026]图8是示出了根据本发明的示例性微粒物质传感器的特征的表。
[0027]图9是示出了根据本发明的示例性微粒物质传感器的实验结果的表。
【具体实施方式】
[0028]现将详细地参考本发明的各种实施方式，其实例在附图中示出并且描述如下。虽然本发明结合示例性实施方式进行说明，但是应理解的是，本描述并不是为了将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式而且涵盖可以包含在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的各种可替代物、修改、等同物以及其他实施方式。
[0029]在本发明的各种实施方式中，示出了其中传感器120应用于柴油微粒过滤器的实例，但是本发明不限于此。可以选择性地将传感器应用于排出微粒物质的所有的内燃发动机，诸如汽油发动机、天然气发动机和使用生物燃料的生物发动机。因此，根据本发明的各种实施方式的传感器可以被变成并且被应用于微粒过滤器、柴油微粒过滤器和汽油微粒过滤器。
[0030]根据本发明的各种实施方式，图1是示出了由柴油微粒过滤器收集的微粒物质的量的曲线图，图2是示出了其中微粒物质传感器设置在排气管道中的状态的示意性内部透视图，图3是示出了相对于距离微粒物质传感器的距离的变化从传感器单元产生的电荷量的曲线图，以及图4是示出了微粒物质传感器的正面的透视图。
[0031]参考图1，横轴表示差压，而纵轴表示收集效率。基本上在曲线图的中心的第一区域140是其中柴油微粒过滤器的收集效率较高的传感器单元的差压区域，并且第二区域12是其中通过常用的或现有的差压传感器的柴油微粒过滤器的收集效率在50%以下的区域。此外，第三区域10是其中由于柴油微粒过滤器被损坏因而收集效率接近于零(O)的区域。
[0032]如图1中所示，因为就收集效率和差压而言灵敏度较低并且感测区域受限制，所以现有的差压传感器是有问题的。因此，需要新型的差压传感器或者微粒物质传感器。
[0033]参考图2和图4，废气在排气管道100内流动，并且微粒物质110包含在废气中。微粒物质110靠近于传感器400 (即，微粒物质传感器)的电极部分410通过。当微粒物质110通过时，传感器400产生信号。因为当带电的微粒物质通过时存在从传感器400产生信号的因素，通过至传感器400的电极部分410感应(引导)的电荷来产生信号。
[0034]图3示出相对于在传感器400与微粒物质之间的距离X的感应电荷信号图。通常，由带电颗粒产生的电场由以下等式来表示:
【权利要求】
1.一种微粒物质传感器单元，包括: 传感器，设置在排气管道的一侧上，并且被配置为采用静电感应以用于在微粒物质通过所述传感器或邻近于所述传感器流动时通过包含在废气中的所述微粒物质来产生电荷，其中，所述传感器包括: 本体部分； 电极部分，形成在所述本体部分的正面中所述正面的一侧上并且被配置为邻近于所述微粒物质； 加热部分，形成在所述本体部分的背面中对应于所述电极部分的所述背面的相应侧上； 功率输入部分，形成在所述本体部分的所述背面中所述背面的另一侧上并且被配置为将功率供应至所述加热部分；以及 连接线路，被配置为将所述功率输入部分连接至所述加热部分， 其中，所述加热部分使用所供应的功率来产生热量以用于通过燃烧所述微粒物质来去除粘附至所述电极部分的所述微粒物质。
2.根据权利要求1所述的微粒物质传感器单元，其中，所述电极部分具有基本上在相对于所述废气的流动方向的横向方向上延伸的一个沟槽或者多个沟槽，并且所述电极部分基本上相对于所述废气的所述流动方向垂直地形成。
3.根据权利要求1所述的微粒物质传感器单元，其中所述加热部分、所述连接线路和/或所述功率输入部分由包`含钼(Pt)的材料制成。
4.根据权利要求1所述的微粒物质传感器单元，其中，所述本体部分由包含硅(Si)的材料制成。
5.根据权利要求1所述的微粒物质传感器单元，其中，输入至所述功率输入部分的功率为约15W至25W，并且所述本体部分的外部温度为约150°C至700°C。
6.根据权利要求1所述的微粒物质传感器单元，其中，被配置为将所述加热部分连接至所述功率输入部分的所述连接线路沿着所述本体部分的边缘形成。
7.根据权利要求6所述的微粒物质传感器单元，其中，所述加热部分包括: 第一加热管道，在所述本体部分的两个边缘处在所述本体部分的宽度方向上从所述连接线路的相应端部延伸并且被配置为邻近于在所述本体部分的长度方向上的所述本体部分的中心线； 第二加热管道，基本上平行于所述中心线从所述第一加热管道的相应端部延伸并且被配置为邻近于所述中心线； 第三加热管道，在所述本体部分的所述宽度方向上从所述第二加热管道的相应边缘延伸并且被配置为邻近于所述本体部分的两个所述边缘；以及 第四加热管道，沿着所述本体部分的两个所述边缘从所述第三加热管道的相应边缘延伸。
8.根据权利要求7所述的微粒物质传感器单元，其中，所述加热部分具有相对于在所述本体部分的所述长度方向上的所述中心线的对称形状。
9.根据权利要求6所述的微粒物质传感器单元，其中，所述加热部分包括: 边缘管道，沿着所述本体部分的边缘延伸；第一加热管道，在所述本体部分的宽度方向上从所述边缘管道的端部延伸并且被配置为相对于所述本体部分的所述边缘邻近于所述边缘管道的另一侧上的所述本体部分的所述边缘； 第二加热管道，沿着所述本体部分的所述边缘从所述第一加热管道的相应端部延伸； 第三加热管道，在所述本体部分的所述宽度方向上从所述第二加热管道的相应端部延伸并且被配置为邻近于所述边缘管道；以及 第四加热管道，基本上平行于所述边缘管道从所述第三加热管道的相应边缘延伸。
10.根据权利要求7所述的微粒物质传感器单元，其中，所述第一加热管道、所述第二加热管道、所述第三加热管道和所述第四加热管道中的每一个具有预定的宽度，并且在所述第一加热管道、所述第二加热管道、所述第三加热管道和所述第四加热管道之间形成预定的间隙。
11.根据权利要求9所述的微粒物质传感器单元，其中，所述第一加热管道、所述第二加热管道、所述第三加热管道和所述第四加热管道中的每一个具有预定的宽度，并且在所述第一加热管道、所述第二加热管道、所述第三加热管道和所述第四加热管道之间形成预定的间隙。`
【文档编号】B08B7/00GK103868826SQ201310690506
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2012年12月17日
【发明者】林塞拉, 李津夏, 全国镇, 李承玹, 闵庚德, 金世焕 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社, 首尔大学校产学协力团