[發明專利]用于探測微粒的傳感器

有效

• 申請號: 201380050250.X
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104685340B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: C·德林;M·布呂克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N27/407
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

提出一種用于探測微粒、尤其煙灰顆粒的傳感器(10)。所述傳感器(10)包括至少兩個測量電極(16)和一個加熱元件(14)。所述測量電極(16)設置在由電絕緣材料構成的芯片(18)上或者所述測量電極(16)通過電絕緣中間層設置在所述芯片上。所述傳感器(10)還包括陶瓷襯底(12)，在所述陶瓷襯底上設置所述加熱元件(14)。所述芯片(18)與所述陶瓷襯底(12)連接。所述芯片(18)由具有高導熱能力的材料組成。

背景技術

由現有技術已知大量用于探測微粒——例如煙灰顆粒或灰塵顆粒的方法和裝置。

以下在不限制其他實施方式和應用的情況下尤其在參考用于探測微粒、尤其內燃機的廢氣流中的煙灰顆粒的傳感器的情況下描述本發明。

由實踐已知，借助設置在陶瓷上的兩個電極測量廢氣中的微粒——例如煙灰顆粒或灰塵顆粒的濃度。這例如可以通過使兩個電極分離的陶瓷材料的電阻的測量實現。更確切地說，測量在將電壓施加到電極上時在所述電極之間流動的電流。煙灰顆粒由于靜電力沉積在電極之間并且隨著時間形成電極之間的導電橋。所述橋越多地存在，所測量的電流就越增大。這因此形成電極的增大的短路。

這樣的傳感器例如設置在內燃機——例如柴油型內燃發動機的廢氣支路中。所述傳感器通常位于排出閥或者柴油顆粒過濾器的下游。由于增強的環境意識并且由法律規定決定地，將來必須在機動車的行駛運行期間監視煙灰排放并且確保廢氣再處理裝置——例如顆粒過濾器的功能性。功能性的這種監視通常稱作車載診斷(On-Bord-Diagnose)。此外，需要柴油顆粒過濾器的負荷預測。阻性煙灰傳感器提供對此的可能性，所述阻性煙灰傳感器考慮叉指電極結構由于煙灰沉積的電阻變化來探測煙灰。在收集原則的情況下，根據其功能方式來分類阻性煙灰傳感器。

例如，DE 10 2006 002 111 A1描述了一種煙灰顆粒傳感器，其由陶瓷多層技術——即由多個相互層疊設置的層構造。多層技術能夠實現緊湊且穩健的結構方式，其中在不同的層面上相互層疊地實現以下功能：煙灰感測、加熱和溫度感測。在此，在絲網印刷技術中將由鉑構造的叉指電極施加在陶瓷襯底的上側上，在施加電勢差時在所述叉指電極之間構造煙灰橋，所述煙灰橋因此通過短路得到傳感器信號。傳感器的敏感度基本上受叉指電極之間的間距限制，所述間距力求盡可能小。

盡管由現有技術已知的用于探測微粒的方法和裝置的大量優點，但它們仍包含改善潛力。因此，由陶瓷制成的傳感器的以上描述的結構具有相對較小的導熱能力。相應地，加熱元件必須設計有更高的加熱功率，以便確保對于傳感器的燒凈而言足夠的、具有所要求的動態性的溫度。由此增大電流消耗。此外，可借助所述傳感器達到的μΑ量級的電信號流要求大于40V的電勢差，因此信號處理需要自身的控制設備。由此，傳感器的應用開銷較大。由材料——例如硅構成的傳感器的制造雖然能夠實現叉指電極測量區域的光刻精細結構化并且因此提供能夠放棄傳感器控制設備的潛力以便實現成本優勢，然而由于與陶瓷相比大得多的導熱能力引起顯著的過程技術開銷，以便在熱方面如此好地隔離叉指電極測量區域，使得再生(Regeneration)所需的加熱功率仍可控。此外，硅作為材料用在傳感器領域中是過于昂貴的，在那里其優勢沒有得到發揮或者在那里其他特性——例如易碎性甚至是不利的。

發明內容

因此，提出一種用于探測微粒、尤其煙灰顆粒的傳感器，其可以至少在很大程度上避免已知傳感器的不利。

根據本發明的用于探測微粒、尤其煙灰顆粒的傳感器包括至少兩個測量電極和一個加熱元件，其中所述測量電極設置在由電絕緣材料構成的芯片上，其中所述傳感器還包括陶瓷襯底，所述加熱元件設置在所述陶瓷襯底上，其中所述芯片與陶瓷襯底連接。