CN110608980A - 废气颗粒物传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车辆的废气颗粒物传感器，设在车辆废气通过的排气管上，并设置有用于检测颗粒物的电极。所述颗粒物传感器包括：第一绝缘层；置于第一绝缘层下的颗粒物检测电极；与颗粒物检测电极平行放置的温度补偿电极；设置在颗粒物检测电极和温度补偿电极下的第二绝缘层；置于第二绝缘层下的加热电极；以及置于加热电极下的第三绝缘层。
Description
技术领域
本发明总体涉及一种废气颗粒物(PM)传感器。更具体地说，本发明涉及一种废气颗粒物(PM)传感器，其中考虑由温度变化和颗粒物沉积引起的电阻变化，能够对废气颗粒物(PM)传感器进行校正。
背景技术
目前，随着排放法规的加强，人们对净化废气的后处理设备的兴趣越来越大。特别是，对柴油车的颗粒物(PM)的监管越来越严格。
一般来说，汽油车或柴油车排放的废气含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物(NOx)、硫氧化物和颗粒物。
在汽车排放的含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物(NOx)、硫氧化物、颗粒物等的废气中，由于颗粒物增加了悬浮颗粒的产生，颗粒物被认为是造成空气污染的主要原因。
由于对宜人环境的要求以及各国对上述空气污染物的环境法规，针对废气中所含废气污染物的法规逐渐增多，为此，研究了各种废气过滤方法。
发动机技术、预处理技术等作为一种减少汽车发动机内部污染物的技术被开发出来，以减少废气中所含的空气污染物。然而，随着对废气排放的调控力度加大，仅采用减少发动机内部有害气体的技术来满足规定是有限度的。
为了解决这个问题，其中对在汽车发动机里燃烧后排放的废气进行处理的后处理技术被提议，后处理技术的例子包含通过氧化催化剂、氮氧化物催化剂、废气过滤器等减少废气的设备。
在上述的氧化催化剂、氮氧化物催化剂和废气过滤器中，最有效、实用的颗粒物减排技术是利用废气过滤器降低废气的装置。
这种减少废气的设备是一种这样的技术，其中通常从柴油发动机排放的颗粒物被过滤器捕获，然后将结果燃烧(以下称为再生)和颗粒物被再次捕获的重复过程，从性能方面来讲这是优异的。然而，很难精确测量颗粒物的数量和大小(amount and size)，所以耐用性和经济效率制约商业化，尤其是由于废气温度变化和颗粒物的沉积和不能提供温度修正，导致颗粒物传感器的测量值不准确。
发明内容
本发明的实施例是为了克服相关技术中出现的问题。为了清除源自于柴油车辆的颗粒物，强制安装柴油颗粒过滤器(DPF)。为了监控由于柴油颗粒过滤器的故障而排放的颗粒物，强制要求(Euro 6C)在柴油颗粒过滤器的后部装配车载诊断装置(OBD)——颗粒物传感器，以便检测颗粒物的含量。目前，安装在柴油车上的颗粒物传感器采用测量由叉指电极中的颗粒物的沉积所引起的电阻变化的方法。当颗粒物没有沉积时，电流就不会流动。通过沉积的颗粒物使电流能够流动而形成电流回路。沉积颗粒物的数量由废气中颗粒物的数量决定。因此，可以通过测量电阻变化来测量废气中颗粒物的数量。当沉积了预定数量的颗粒物或更多时，可以通过一个再生步骤进行连续的颗粒物监测，在再生步骤中为了清除沉积的颗粒物使用加热器将其燃烧。
目前，颗粒物传感器的制造方法是，在如Al2O3的陶瓷基板上使用具有高温稳定性的如铂的金属形成叉指电极，等等。电极的宽度和电极之间的间距是几十μm。影响传感器性能的因素，如沉积的颗粒物的形状，是由电极的图案决定的。然而，这样的颗粒物传感器存在着无法测量颗粒物数量(PN)的问题，而且传感器受废气中金属颗粒物的影响较大。
关于欧6(EURO 6)排放标准，现行的废气颗粒物法规对柴油车的颗粒物总量和颗粒物数量(PN)进行了限制，OBD法规仅对颗粒物总量进行了限制。考虑到粒径越小，对人体有害的影响就越大，以及在汽油直接喷射(GDI)引擎的情况下颗粒物的粒径非常小，预计未来监管目标除了柴油车辆，还将扩大到汽油车，并且OBD监管范围除了颗粒物，还将包括颗粒物数量。颗粒物的粒径可以通过颗粒物和颗粒物数量来测量。然而，传统的颗粒物传感器的电阻变化只取决于沉积颗粒物的总量，因此无法测量颗粒物数量。
同时，废气中含有润滑油等诱发的细小金属颗粒。如图所示，当具有高导电性的金属颗粒附着在电极上时，主要成分为碳的颗粒物的电阻率值(p)差异会对颗粒物的测量产生很大的影响。
因此，有必要研制一种能够在不受废气中金属微粒影响的情况下对温差进行校正的颗粒物传感器。
因此，本发明用以解决上面的现有技术中出现的问题，本发明提供一种废气颗粒物传感器，通过测量电阻值(R)或电导(G＝1/R)来监测颗粒物数量和颗粒物粒径。其中，修正了废气温度的影响和沉积颗粒物的影响，废气颗粒物传感器配备了不需要温度传感器就可再生的加热电极。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种颗粒物传感器，所述颗粒物传感器设在车辆废气通过的排气管上，所述颗粒物传感器设置有检测颗粒物的电极；所述颗粒物传感器包含：
第一绝缘层；
温度补偿电极，设于第一绝缘层下方；
颗粒物检测电极，与温度补偿电极平行放置；
第二绝缘层，设于颗粒物检测电极和温度补偿电极下方；
加热电极，设于第二绝缘层下方；
第三绝缘层，设于加热电极下方；
半导体层，设于第二绝缘层与颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极之间。
所述颗粒物检测电极可由传感颗粒物的传感电极和将传感电极电连接到外部的外部电极组成；所述颗粒物检测电极的外部电极由于第一绝缘层而不暴露于废气，只有所述颗粒物检测电极的传感电极可以暴露于废气。
所述半导体层、颗粒物、颗粒物检测电极和温度补偿电极可按电阻率递减的顺序排列。颗粒物检测电极与温度补偿电极的电阻率基本相同。
所述传感电极可形成在以预定距离彼此间隔开的外部电极之间。
通过半导体层中沉积的颗粒物改变的电阻值或电导可在多个阶段进行区分。
提供了一种颗粒物传感器，所述颗粒物传感器设在车辆废气通过的排气管上，所述颗粒物传感器设置有检测颗粒物的电极，
所述颗粒物传感器包括：
第一绝缘层；
颗粒物检测电极，设在第一绝缘层之下；
第二绝缘层，设在颗粒物检测电极之下；
温度补偿电极，设在第二绝缘层之下；
第三绝缘层，设在温度补偿电极之下；
加热电极，设在第三绝缘层之下；
第四绝缘层，设在加热电极之下；
半导体层，设在所述颗粒物检测电极的传感电极与所述第二绝缘层之间，以及所述温度补偿电极的传感电极与所述第三绝缘层之间。
再生温度可以通过使用加热器的再生步骤使用温度补偿电极来测量。
提供了一种颗粒物传感器，所述颗粒物传感器设在车辆废气通过的排气管上，所述颗粒物传感器设置有检测颗粒物的电极，
所述颗粒物传感器包括：
第一绝缘层；
颗粒物检测电极，置于第一绝缘层下方；
第二绝缘层，设在颗粒物检测电极之下；
加热电极，设在第二绝缘层之下；
第三绝缘层，设在加热电极之下；
温度补偿电极，设在第三绝缘层之下；
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半导体层，置于所述颗粒物检测电极的传感电极与所述第二绝缘层之间、以及所述第三绝缘层与所述温度补偿电极的传感电极之间。
根据本发明，一种废气颗粒物传感器，所述颗粒物传感器设在车辆废气通过的排气管上，所述颗粒物传感器设置有检测颗粒物的电极，半导体层、颗粒物以及颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极可以按电阻率递减的顺序排列；所述传感电极可形成于彼此间隔开的外部电极之间；可包括半导体层；所述颗粒物检测电极和温度补偿电极可置于第一绝缘层和第二绝缘层之间；加热电极可放置于第二绝缘层和第三绝缘层之间；由此，可以通过在颗粒物检测电极测量的电阻值R1和在温度补偿电极测量的电阻值R2实现温度校正，再生温度可以通过使用加热器的再生步骤用温度补偿电极进行测量。
进一步，半导体层、颗粒物以及颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极可按电阻率递减的顺序进行排列；所述传感电极可形成于彼此间隔开的外部电极之间；可包括半导体层；所述颗粒物检测电极可置于第一绝缘层与第二绝缘层之间；温度补偿电极可置于第二绝缘层与第三绝缘层之间；加热电极可置于第三绝缘层和第四层绝缘之间；由此，可以通过在颗粒物检测电极测量的电阻值R1和在温度补偿电极测量的电阻R2实现温度校正，再生温度可以通过使用加热器的再生步骤用温度补偿电极进行测量。
在这种情况下，半导体层可以放置在颗粒物检测电极的传感电极与第二绝缘层之间，以及温度补偿电极的传感电极与第三绝缘层之间。
进一步，半导体层、颗粒物以及颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极可以按电阻率递减的顺序排列；所述传感电极可形成于彼此间隔开的外部电极之间；可包括半导体层；所述颗粒物检测电极可置于第一绝缘层与第二绝缘层之间；加热电极可置于第二绝缘层与第三绝缘层之间；温度补偿电极可置于第三绝缘层和第四层绝缘层之间；由此，可以通过在颗粒物检测电极测量的电阻值R1和在温度补偿电极测量的电阻值R2实现温度校正，再生温度可以通过使用加热器的再生步骤用温度补偿电极进行测量。
这种情况下，半导体层可以放置在颗粒物检测电极的传感电极与第二绝缘层之间，以及第三绝缘层与温度补偿电极的传感电极之间。
根据本发明的一个实施例，所述废气颗粒物传感器能完成对废气颗粒物传感器的温度、沉积颗粒物及其温度的补偿，因此，能够实现更准确的颗粒物传感和再生以及通过加热器测量的温度，而不需要温度传感器。
当在颗粒物检测电极测量电阻值R1和在温度补偿电极测量电阻值R2时，其中温度补偿电极按预定的距离与颗粒物检测电极间隔开，并且颗粒物检测电极与温度补偿电极具有相同的面积，颗粒物检测电极的温度校正通过R1和R2的比值或R1和R2的差值来实现。所述的颗粒物检测电极与温度补偿电极在材料和面积上是相同的。更具体地说，颗粒物检测电极的传感电极与温度补偿电极的传感电极在材料和面积上是相同的。所述颗粒物检测电极暴露于废气，并因此被颗粒物所覆盖，所述温度补偿电极通过绝缘层不直接暴露于废气。因此，在相同的条件下，可以通过R1与R2之间的电阻差或R1与R2之间的电阻比来修正由于颗粒物的影响而产生的温差。
附图说明
通过结合附图进行的以下详细描述，将更加清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特征和优点，其中：
图1为传统废气颗粒物传感器结构示意图；
图2为根据本发明的废气颗粒物传感器结构示意图；
图3为根据本发明在废气颗粒物传感器中颗粒物沉积的各阶段示意图；
图4为根据本发明沉积颗粒物的各个阶段的电阻和电导的变化曲线图；
图5为根据本发明的传感电极长度(Lo)与颗粒物粒径(l)的示意图；
图6为根据本发明对颗粒物传感器的温度和沉积的颗粒物进行校正的传感电极和外部电极的形状示意图；
图7为根据本发明的颗粒物传感器的温度传感和加热器再生的一个实施例的示意图；
图8是根据本发明的颗粒物传感器的温度传感和加热器再生的另一个实施例的示意图；
图9是根据本发明的颗粒物传感器的温度传感和加热器再生的又一实施例的示意图；
图10是根据本发明的颗粒物传感器的温度传感和加热器再生的又一实施例的示意图。
具体实施方式
本发明提供了如下所述的实施例，以便于本技术领域的技术人员能够容易地理解本发明的技术内容，但本发明不限于此。此外，所附附图中描述的事项可能与实际应用的情况不同，用来方便描述本发明的实施例。
可以理解的是，当一个元素被称为耦合或连接到另一个元素时，它可以直接耦合或连接到另一个元素或存在介于其间的元素。
]此处使用的“连接”一词系指一个构件与另一个构件之间的直接连接或间接连接，可指所有物理连接，如粘附、附着、紧固、粘结、耦合等。
此外，“第一”、“第二”等表述仅用于区分多个构成，并不限定多个构成之间的顺序或其它特征。
本发明中使用的术语“一个”、“一种”和“所述”也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。需要说明的是术语如“包括”、“具有”等表明所述特征、数字、步骤、操作、元素、部件或其组合的存在，也包括附加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元素、部件或其组合的可能。
以下结合附图对本发明废气颗粒物传感器的优选实施例进行说明。
图1为传统废气颗粒物传感器结构示意图。图2为本发明的废气颗粒物传感器结构示意图。
在图1中，传统颗粒物传感器的颗粒物检测电极由一对互锁的叉指电极(IDEs)组成，其中陶瓷基板上的图案化电极以预定的距离彼此间隔。用作叉指电极的电极材料，可以使用电阻率为10-7Ω·m的铂。
在图1中，颗粒物检测电极由传感电极和外部电极组成。颗粒物检测电极的目的在于测量置于外部电极之间的传感电极的颗粒物沉积引起的电阻变化。其缺点在于，电阻变化影响因素不仅来自于不完全燃烧产生的颗粒物，而且还来自于废气中含有的金属微粒。也就是说，废气中含有存在于润滑油等中的细小金属微粒，这些因素可以影响电阻的变化。当金属微粒引起的电流作用于电极时，电导迅速上升，对测量电阻变化的颗粒物传感器的功能产生巨大的影响。
在图2中，根据本发明，为了减少存在于废气中的金属微粒的影响，设于外部电极20之间的传感电极21比外部电极21和颗粒物22具有较大的电阻率(即低电导率(σ＝1/p))。作为外部电极的材料，可以使用电阻率为10-7Ω·m的铂。作为传感电极的材料，碳化硅是一种半导体材料，其电阻率为10-3Ω·m。
也就是说，当颗粒物沉积在传感电极时，流过传感电极的电流流过电阻率较低的颗粒物(即电导率相对高于传感电极)，因此总电阻降低。通过测量此时的电阻变化来确定沉积颗粒物的量。
本发明与现有技术的不同之处在于传感电极之间的距离可以更大。因为本发明使来自于传感电极之间的颗粒物沉积的信号的测量成为可能，这一差异致使废气中金属微粒的影响较低。
图3是根据本发明在废气颗粒物传感器中颗粒物22沉积的各阶段示意图。在初始阶段，位于外部电极20之间的传感电极21中没有沉积颗粒物。第一阶段是颗粒物开始沉积的阶段，第二阶段是颗粒物进行沉积的阶段，然后，是颗粒物充分沉积的第三阶段。如图4所示，用电阻或电导的变化来区别各个阶段的特性。
颗粒物沉积开始后，总电阻的变化与传感电极中沉积的颗粒物的量以及颗粒物的粒径有关，可以用～V0/ln表示。在传感电极中沉积的颗粒物的总量用Vo表示，沉积颗粒物的直径用l表示，颗粒物形状的常数用n表示。
第三阶段颗粒物沉积充分时总电阻的变化仅与沉积颗粒物总量有关。因此，沉积颗粒物的总量(Vo)可以测量第三阶段的电阻值获得，颗粒物的数量可以由第一阶段的电阻值来抵消Vo来计算。在第三阶段之后，当预定的数量或更多的颗粒物沉积时，可以通过再生步骤进行连续监测。
用如下的方程式表示。
位于外部电极之间的传感电极的电阻(R)用以下公式表示：1/R＝1/RSiC+1/RC，其中，电阻RSiC由半导体基质SiC引起，电阻RC由颗粒物引起。
第一阶段的总电阻(R)的计算公式为：
其中，pSiC、ASiC、L0、V0和l分别表示传感电极的电阻率、传感电极的横截面积、传感电极的长度、沉积的颗粒物总量和沉积的颗粒物的直径。
在这里，
R＝R0+ΔRPM。
同时，V0＝v0·t。在传感电极中沉积的颗粒物的总量用V0表示；每单位时间沉积的颗粒物的数量用v0表示；时间用t表示。当应用这个公式时，在第一阶段，
此公式是一个线性方程，随着时间t线性地增加，
斜率
第三阶段的总电阻R依赖于颗粒物引起的电阻RC。
即，获得R～RC＝pC·L0/AC＝pC·L0 2/V0。
pC代表沉积颗粒物的电阻率；AC代表沉积颗粒物的横截面积。L0代表传感电极的长度；V0代表沉积颗粒物的总量。
由此，得到电导G＝V0/(pC L0 2)，电导是电阻的倒数。当应用V0＝v0·t时，电导G＝(v0/pC L0 2)·t。即电导是时间和斜率m3＝(v0/pC L0 2)构成的线性方程。
同时，单位时间内沉积的颗粒物的量v0与废气中颗粒物的量VPM成正比。因此，可以表示为：v0＝α·VPM，可以得到：VPM＝(pC L0 2/α)·m3。
同时，在第一阶段，从m1＝-(pSiCv0/ASiC l2)，m3＝(v0/pC L0 2)，和l2＝-(pSiCv0/ASiC)m3/m1可以确定颗粒物的粒径。
与此同时，颗粒物的粒径l主要取决于燃料的种类，如汽油或柴油以及发动机的特征，如直喷或涡轮增压，因此，颗粒物的粒径l不会随着时间的推移变化太大，视为一个常数l0。由此，第一阶段颗粒物的数量可以确定为：VPM＝-(ASiC l0 2/pSiCα)·m1。
图4为根据本发明沉积颗粒物的各个阶段的电阻和电导的变化曲线图。图4显示了第一阶段和第三阶段的特征。第一阶段的特征是，随着颗粒物的沉积，电阻随时间的增加呈线性下降。第三阶段的特征是，随着颗粒物的沉积，电导随时间的增加呈线性增长。也就是说，第一阶段的斜率m1为负值，第三阶段的斜率m3为正值。
从第三阶段测量的电导的斜率m3＝v0/(pCL0 2)，可以得到α。
从这些值，可以计算VPM＝(pC L0 2/α)·m3，其为废气颗粒物的数量。由第一阶段测得的m1＝-pSiC v0/(ASiC l2)，计算颗粒物的粒径l为：l2＝-(pSiCpC L0 2/ASiC)m3/m1。
图5是根据本发明的传感电极的长度Lo与颗粒物的粒径l的示意图。
图6为根据本发明对颗粒物传感器的温度和沉积的颗粒物进行校正的传感电极和外部电极的形状示意图。
相比图2的半导体基板作为传感电极，图6展示了一种结构，除了使用半导体基板用作传感电极的外部电极外，用于温度校正的另一外部电极在基板上涂有绝缘涂层。除了颗粒物检测电极，图6显示了传感电极-外部电极(一种颗粒物检测电极)和半导体基板60的结构，而没有温度校正，也显示了在半导体基板上具有不导电涂层的传感电极-外部电极61(以下称为温度补偿电极)的结构(设于图6的中颗粒物检测电极内部底端)。在说明书中，温度补偿和温度校正具有实质上相同的含义。用“温度补偿电极”作为电极结构的名称，否则用“温度校正电极”作为电极结构的名称。
以上参照图2-5描述了使用半导体基板的传感电极，产生了测量值(以下称R1)不需要温度校正。
一种具有绝缘涂层的传感电极，位于用于温度校正的外部电极之间，产生用于温度校正的测量值(以下称R2)。电阻值的差异引起的温度校正表示为：ΔR＝R1-R2，电阻的比值引起的温度校正表示为γ＝R1/R2。
获得R1＝Ro+ΔRT+ΔRPM，以及获得R2＝Ro+ΔRT。Ro表示颗粒物沉积前和温度变化前的电阻。ΔRT表示只有由温度变化引起的电阻变化。ΔRPM表示只有由颗粒物的沉积引起的电阻变化，与半导体基板的电阻率和颗粒物的沉积造成的电阻率之差以及沉降的颗粒物的数量成正比。由此，表示为ΔRPM＝β'(pSiC-pC)·MPM。与传感电极基板的电阻率相比颗粒物的电阻率可以忽略不计，因此，可以表示为：ΔRPM＝β'·pSiC·MPM。其中，β'是比例常数，β'等于颗粒物沉积引起的电阻变化与沉积的颗粒物的数量和半导体基板和颗粒物之间的电阻率的差异的乘积的比率。当RSiC＝pSiC·L0/ASiC时，ΔRPM＝β·RSiC·MPM。在这里，β＝β'·ASiC/L0是比例常数，β等于颗粒物的沉积引起的电阻变化与半导体基板的电阻和沉积的颗粒物的数量的乘积的比值。颗粒物沉积前的电阻用RSiC表示，RSiC等于R2。因此，可以表示为：ΔRPM＝β·R2·MPM。在第一阶段，ΔRPM＝-pSiCV0/(ASiC·l2)。当MPM＝V0·δPM时，β＝1/(δPM·l3)。在这里,颗粒物的密度用δPM来表示。
由此，ΔR＝R1-R2＝ΔRPM表示沉积的颗粒物引起的电阻值的差值，在表达式l+β·MPM里，γ＝R1/R2线性正比于颗粒物沉积的质量。
同时，SiC是半导体陶瓷中的一个例子。
图7所示为颗粒物(PM)传感器100，所述颗粒物传感器100设置在车辆废气通过的排气管上，所述颗粒物传感器上设置有检测颗粒物的电极。所述颗粒物传感器100包括：第一绝缘层110；置于第一绝缘层110下的温度补偿电极160；颗粒物检测电极150，其与温度补偿电极之间以预定的距离间隔设置；第二绝缘层120，置于颗粒物检测电极150和温度补偿电极160下；设置在第二绝缘层120下的加热电极170；第三绝缘层130，置于加热电极170下。
图7为没有温度校正的颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的位置的实施例，其中两个电极以预定距离间隔沿着颗粒物传感器的长度方向间隔设置，并且与颗粒物传感器具有相同长度并左右并排置于同一平面上，置于第一绝缘层110之下。对于颗粒物检测电极150和温度补偿电极160，整个表面可由置于下方的第二绝缘层120支撑。此外，第二绝缘层120不能直接支撑仅属于颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的部件的传感电极，并可将半导体层180置于二者之间。半导体层180为一涂层，由颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的外部电极和第二绝缘层120支撑。忽略了厚度的影响。
第一绝缘层置于颗粒物检测电极150和温度补偿电极160上，但不覆盖整个颗粒物检测电极150和整个温度补偿电极160。如图7所示，颗粒物检测电极150的传感电极未被第一绝缘层110覆盖。相反，整个温度补偿电极160上覆盖第一绝缘层110。
即除了颗粒物检测电极150的传感电极外，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的外部电极以及温度补偿电极160皆可被第一绝缘层110覆盖作为支撑。
第一绝缘层110没有将温度补偿电极160直接暴露于废气中，而颗粒物检测电极150的传感电极需要直接暴露于废气中，因此没有将第一绝缘层110放置于相应部位。
与温度补偿电极160不同，第一绝缘层没有设于颗粒物检测电极150的传感电极上，形成直接暴露于废气中的传感电极。
用于颗粒物再生的加热电极170置于第二绝缘层120下，第三绝缘层130置于加热电极170下。也就是说，为了热去除颗粒物检测电极150中沉积的颗粒物，将加热电极170置于颗粒物检测电极150的底部下方，第二绝缘层120位于其中。
在颗粒物检测电极150中沉积颗粒物时，颗粒物检测电极150需要进行自再生。在这里，加热器作为热源放置在颗粒物检测电极150的底部下方。加热器与颗粒物检测电极150不能直接接触，因此需要具有电绝缘和热传导能力的绝缘层。
同时，控制加热器需要再生温度测量，由温度补偿电极160进行。即温度补偿电极160测量第二绝缘层120的温度，用于加热器的开/关控制。由于第二绝缘层120含有半导体材料(例如SiC)，所以温度与电阻变化的关系预先设定为关系式或表。加热器电压的控制方式是保持与颗粒物氧化温度相对应的电阻，因此能够实现加热器的控制而不需要温度传感器。
在图7所示的颗粒物传感器100中，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160相对于纵向方向，在同一平面上左右并排放置。在图8所示的颗粒物传感器200中，相对于颗粒物传感器的纵向方向，具有相同宽度的颗粒物检测电极150和温度补偿电极160并排内外方向放置在同一平面上。在这里，相对于温度补偿电极160的传感电极，颗粒物检测电极150的传感电极相对于颗粒物传感器的纵向方向更向外放置。温度补偿电极160的传感电极向内放置。
类似于图7所示的例子，在图8所示的第二个例子中，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的传感电极通过半导体层由第二绝缘层120支撑。所述半导体层用于第二绝缘层与颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的传感电极之间的涂层。所述颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的外部电极由第二绝缘层120支撑。
加热电极170置于第二绝缘层120和第三绝缘层130之间，并且置于颗粒物检测电极150能够被加热的位置。
在图7所示的排列结构中，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160各自的传感电极位置有利于纵向延伸。在图8所示的排列结构中，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160各自的传感电极的位置有利于横向延伸。可提供两种类型的多传感器，使颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的传感电极有利于向纵向或横向延伸。
第二绝缘层120置于颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的下方。
所述颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的传感电极不与所述第二绝缘层120直接接触作为支撑。所述半导体材料的涂层，即半导体层180，位于所述传感电极与所述第二绝缘层120之间。由于半导体层180厚度可忽略，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的外部电极与第二绝缘层120直接接触支撑。
整个温度补偿电极160通过第一绝缘层110不直接暴露于废气，颗粒物检测电极150的传感电极需要直接暴露于废气，所以第一绝缘层110不是放在颗粒物检测电极150的传感电极上。因此，第一绝缘层110比第二绝缘层120短，短的长度为暴露于废气中的颗粒物检测电极150的传感电极的长度。
与温度补偿电极160类似，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的外部电极均被第一绝缘层110覆盖。即除颗粒物检测电极150的传感电极外，颗粒物检测电极150和温度补偿电极160的外部电极和温度补偿电极160均被第一绝缘层110覆盖。
同时，当颗粒物检测电极150和温度补偿电极160放置在同一平面上时，两个电路相互靠近。同一平面上的颗粒物检测电极150与温度补偿电极160接近，在颗粒物存在导电材料的废气环境中可能是不利的。
因此，图9为电路置于不同绝缘层中的结构。
图9所示为颗粒物传感器300，其设置在车辆废气通过的排气线上，所述颗粒物传感器上设置有检测颗粒物的电极。所述颗粒物传感器300包括：第一绝缘层110；置于第一绝缘层110下的颗粒物检测电极150；置于颗粒物检测电极150下的第二绝缘层120；在第二绝缘层120下设置温度补偿电极160；第三绝缘层130置于温度补偿电极160下；置于第三绝缘层130下的加热电极170；第四绝缘层140置于加热电极170下。
即该结构具有第一绝缘层110，颗粒物检测电极150，第二绝缘层120，温度补偿电极160，第三绝缘层130，加热电极170，第四绝缘层140。
所述颗粒物检测电极150的传感电极上未覆盖直接暴露于废气的第一绝缘层，只有颗粒物检测电极150的外部电极上覆盖第一绝缘层110作为支撑。因此，第一绝缘层110短于第二绝缘层120。
在图9中,第一半导体层180-1和第二半导体层180-2分别放置在颗粒物检测电极150的传感电极和第二绝缘层120之间，以及温度补偿电极160的传感电极和第三绝缘层130之间。
这是为了更准确地测量由加热电极170引起的温升，因为温度补偿电极160接近加热电极170。
需要将颗粒物检测电极150的传感电极温度提高到700℃以上，使沉积在颗粒物检测电极的传感电极中的颗粒物氧化。实际上，加热器需要加热到更高的温度。在这里，可能发生的温度过高的风险可能被第三绝缘层130和第二半导体层180-2所阻挡。
图10所示为颗粒物传感器400，所述颗粒物传感器400设置在车辆废气通过的排气线上，所述颗粒物传感器上设置有检测颗粒物的电极。所述颗粒物传感器400包括：第一绝缘层110；置于第一绝缘层110下的颗粒物检测电极150；第二绝缘层120，置于颗粒物检测电极150下；设置在第二绝缘层120下的加热电极170；在加热电极170下设置的第三绝缘层130；在第三绝缘层130下设置的温度补偿电极160；第四绝缘层140，置于温度补偿电极160下。
即该结构具有第一绝缘层110，颗粒物检测电极150，第二绝缘层120，加热电极170，第三绝缘层130，温度补偿电极160，第四绝缘层140。
第二绝缘层120置于颗粒物检测电极150下。
所述颗粒物检测电极150的传感电极可以通过半导体层180支撑，而不与第二绝缘层120直接接触。
温度补偿电极160不直接暴露于废气中，但颗粒物检测电极150的传感电极需要直接暴露于废气中，因此其上没有第一绝缘层110。
除了颗粒物检测电极150的传感电极外，只有颗粒物检测电极150的外部电极上覆盖第一绝缘层110作为支撑物。因此，与温度补偿电极160不同，绝缘层不是置于颗粒物检测电极150的传感电极上，传感电极直接暴露于废气中被形成。
在图10中，半导体层180可以放置在颗粒物检测电极150的传感电极与第二绝缘层120之间，第三绝缘层130与温度补偿电极160之间。
与颗粒物检测电极150和温度补偿电极160在同一平面并排放置相比，增加了绝缘层的数量，从而获得电稳定性。
要求第一绝缘层110和第四绝缘层140设置在废气气流的对称位置。
本领域技术人员应当理解，本发明可以在不改变本发明的技术理念或本质特征的情况下，以其他具体表现形式体现。因此，上述实施例是为帮助本领域技术人员理解本发明而从各实施例中选择的最优实施例，本发明的技术思想不限于上述实施例。值得注意的是，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改、添加和替换，而不脱离本发明的技术理念。这样，倘若本发明的这些修改、添加和替换属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些修改、添加和替换在内。本发明的保护范围通过附加的权利要求来表征，而不是通过上述的详细描述来表征。上述说明书的详细描述应该解释为，从附加的权利要求所有变更或修饰衍生出的内容和其等同替代属于本发明的保护范围。还应理解，说明书和权利要求书中使用的所有术语或词汇都是基于这样一个原则定义的，即为了最好的说明本发明允许发明者恰当地定义术语。因此，术语或词汇不应被理解为仅仅局限于特有的含义或词典定义。而且，在上述过程中描述的配置顺序没有必要在一个时间序列执行，即使配置性能和步骤改变，但只要本发明的要旨是令人满意的，这些处理都包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器包括：
第一绝缘层；
温度补偿电极，置于第一绝缘层之下；
颗粒物检测电极，与温度补偿电极并排置于同一平面上；
第二绝缘层，置于颗粒物检测电极和温度补偿电极之下；
加热电极，置于第二绝缘层之下；
第三绝缘层，置于加热电极之下；
其中，所述颗粒物检测电极的外部电极、温度补偿电极和温度补偿电极的外部电极由于第一绝缘层而不暴露于废气中，所述颗粒物检测电极的传感电极暴露于废气中。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的废气颗粒物传感器，其中，温度补偿电极的传感电极与颗粒物检测电极的传感电极以相同的长度沿所述颗粒物传感器的纵向按左右方向并排放置。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的废气颗粒物传感器，其中，温度补偿电极的传感电极和颗粒物检测电极的传感电极以相同的宽度沿着颗粒物传感器的纵向按内外方向并排放置，并且颗粒物检测电极的传感电极比温度补偿电极的传感电极更靠外部放置。
4.根据权利要求2或3所述的用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器还包括：
半导体层，设置在第二绝缘层与颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极之间；
其中，半导体层、颗粒物和颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极按电阻率递减的顺序排列，并且温度补偿电极的传感电极和颗粒物检测电极的传感电极的面积和材料都是一样的；
测量颗粒物检测电极的电阻值R1和温度补偿电极的电阻值R2，利用R1与R2的差值或R1与R2的比值对颗粒物检测电极进行温度补偿。
5.根据权利要求3所述的用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器还包括:
半导体层，设置在第二绝缘层与颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极之间；
其中，半导体层、颗粒物和颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极按电阻率递减的顺序排列，并且温度补偿电极的传感电极和颗粒物检测电极的传感电极的面积和材料都是一样的；
测量颗粒物检测电极的电阻值R1和温度补偿电极的电阻值R2，利用R1与R2的差值或R1与R2的比值对颗粒物检测电极进行温度补偿。
6.一种用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器包括：
第一绝缘层；
置于第一绝缘层下的颗粒物检测电极；
设置在颗粒物检测电极下的第二绝缘层；
置于第二绝缘层下的温度补偿电极；
置于温度补偿电极下的第三绝缘层；
置于第三绝缘层下的加热电极；
置于加热电极下的第四绝缘层；
其中，所述颗粒物检测电极和温度补偿电极的外部电极由于第一绝缘层而不暴露于废气中，只有所述颗粒物检测电极的传感电极暴露于废气中。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器还包括：
半导体层，设置在颗粒物检测电极的传感电极与第二绝缘层之间，以及温度补偿电极的传感电极与第三绝缘层之间；
其中，半导体层、颗粒物和颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极按电阻率递减的顺序排列，并且温度补偿电极的传感电极和颗粒物检测电极的传感电极的面积和材料都是一样的；
测量颗粒物检测电极的电阻值R1和温度补偿电极的电阻值R2，利用R1与R2的差值或R1与R2的比值对颗粒物检测电极进行温度补偿。
8.一种用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器包括：
第一绝缘层；
置于第一绝缘层下的颗粒物检测电极；
置于颗粒物检测电极下的第二绝缘层；
置于第二绝缘层下的加热电极；
置于加热电极下的第三绝缘层；
置于第三绝缘层下的温度补偿电极；
置于温度补偿电极下的第四绝缘层；
其中，所述颗粒物检测电极和温度补偿电极的外部电极由于第一绝缘层而不暴露于废气中，只有所述颗粒物检测电极的传感电极暴露于废气中。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的废气颗粒物传感器，所述传感器还包括：
半导体层，设置在颗粒物检测电极的传感电极与第二绝缘层之间，以及第三绝缘层与温度补偿电极的传感电极之间；
其中，半导体层、颗粒物和颗粒物检测电极和温度补偿电极的传感电极按电阻率递减的顺序排列，并且温度补偿电极的传感电极和颗粒物检测电极的传感电极的面积和材料都是一样的；
测量颗粒物检测电极的电阻值R1和温度补偿电极的电阻值R2，利用R1与R2的差值或R1与R2的比值对颗粒物检测电极进行温度补偿。
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