FR2926368A1 - METHOD OF MEASURING THE TEMPERATURE OF A PARTICLE SENSOR TO DETERMINE THE CONCENTRATION IN SWEAT OF THE EXHAUST GAS PIPING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Procédé de mesure de la température d'un capteur de particules (1) pour déterminer une concentration en suie dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne selon lequel le capteur de particules (1) comporte un capteur (20) sur une couche de support (10), ce capteur ayant deux électrodes en forme de peignes (23, 24) qui s'interpénètrent pour mesurer la concentration en suie ainsi qu'un élément chauffant (30) pour régénérer le capteur de particules (1).Pour mesurer la température par l'application brève d'une tension alternative, on détermine une impédance dépendant de la température pour la couche de support (10) entre le capteur (20) et l'élément chauffant (30) du capteur de particules (1). Pendant la mesure de la température, on coupe la tension d'alimentation (47) du capteur (20) et la tension d'alimentation (48) de l'élément chauffant (30) et pendant ce temps, on applique la tension alternative.A method of measuring the temperature of a particle sensor (1) for determining a soot concentration in the exhaust gas duct of an internal combustion engine according to which the particle sensor (1) comprises a sensor (20) on a support layer (10), said sensor having two comb-shaped electrodes (23, 24) interpenetrating to measure the soot concentration, and a heating element (30) for regenerating the particle sensor ( 1) .To measure the temperature by the brief application of an AC voltage, a temperature-dependent impedance is determined for the support layer (10) between the sensor (20) and the sensor heating element (30). of particles (1). During the measurement of the temperature, the supply voltage (47) of the sensor (20) and the supply voltage (48) of the heating element (30) are cut off and during this time the AC voltage is applied.
Description
Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de mesure de la température d'un capteur de particules pour déterminer une concentration en suie dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne selon lequel le capteur de particules comporte un capteur sur une couche de support, ce capteur ayant deux électrodes en forme de peignes qui s'interpénètrent pour mesurer la concentration en suie ainsi qu'un élément chauffant pour régénérer le capteur de particules. Field of the invention The present invention relates to a method for measuring the temperature of a particle sensor for determining a soot concentration in the exhaust gas duct of an internal combustion engine according to which the particle sensor comprises a sensor on a support layer, which sensor has two comb-shaped electrodes interpenetrating to measure the soot concentration, and a heating element for regenerating the particle sensor.
Etat de la technique Pour tenir compte de la réglementation à venir, il faut surveiller l'émission de particules d'un moteur à combustion interne notamment d'un moteur Diesel en amont et/ou en aval de son filtre à particules pendant son fonctionnement. En outre, il faut établir un pronostic de charge d'un tel filtre pour le contrôle de la régénération, afin d'atteindre systématiquement une très forte sécurité et utiliser des matériaux économiques. En outre, il est prévu de réguler les caractéristiques de combustion du moteur à combustion interne en se fondant sur l'information relative à l'émission de particules. STATE OF THE ART To take account of future regulations, it is necessary to monitor the emission of particles from an internal combustion engine, in particular from a diesel engine upstream and / or downstream of its particulate filter during its operation. In addition, it is necessary to establish a prognosis of charge of such a filter for the control of the regeneration, in order to systematically achieve a very strong security and use economical materials. In addition, it is intended to regulate the combustion characteristics of the internal combustion engine based on the information relating to the emission of particles.
Pour mesurer la concentration en particules dans les gaz d'échappement il est possible d'utiliser un capteur de particules, résistif, composé d'électrodes digiformes qui s'interpénètrent sur un substrat en céramique. Lorsque des particules de noir de fumée (ou de suie) se déposent sur la structure des électrodes, l'impédance de l'installation change. Dans le cas le plus simple, on exploite la charge en particules par une mesure de résistance électrique. Pour mieux connaître la probabilité de dépôt de particules sur le capteur de particules, on peut prévoir un manchon capteur au niveau de l'électrode. Selon l'état de la technique, et dans un mode de réalisation, on fixe une valeur de seuil pour la résistance ou, pour une tension connue, on fixe l'intensité du courant traversant le filtre à particules et on mesure le temps entre le début d'un cycle de mesure avec un capteur de particules, non chargé jusqu'à atteindre cette valeur de seuil. Une fois la valeur de seuil atteinte, on chauffe le capteur de particules à l'aide d'un élément chauffant intégré et on élimine les particules de suie déposées en les brûlant ; on peut alors commencer un nouveau cycle de mesure. Selon un autre mode de réalisation, on détermine le signal de résistance ou d'intensité dans une trame variable ou fixe de durée de mesure et on détermine la pente du signal de résistance ou du signal d'intensité. Un tel capteur de particules résistif, fonctionnant par accumulation est décrit dans le document DE 101 33 384 Al. Le capteur de particules se compose de deux électrodes en forme de peignes qui s'interpénètrent et qui sont au moins partiellement couvertes par un manchon capteur. Lorsque les particules des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne se déposent sur le capteur de particules, il se produit une variation exploitable de l'impédance du capteur de particules ce qui permet de conclure à la quantité de particules déposées et ainsi à la quantité de particules transportées par les gaz d'échappement. Les capteurs de particules ont une forte sensibilité transversale vis-à-vis d'autres influences telles que par exemple la température du capteur, la température des gaz d'échappement et aussi la vitesse de passage des gaz d'échappement. Ces grandeurs influencent à la fois le dépôt des particules sur le capteur et la mesure de l'impédance du capteur. C'est pourquoi, il est nécessaire de connaître particulièrement la température du capteur de particules. Actuellement, on saisit la température du capteur de particules en mesurant le courant de chauffage ou en utilisant un modèle de température enregistré dans la commande du moteur du véhicule. On peut également combiner les deux procédés. L'inconvénient de cette solution, est que la température de l'élément de capteur ne se détermine qu'indirectement. Les capteurs de température supplémentaires représenteraient par ailleurs une augmentation du coût. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer un procédé de mesure de la température de l'élément de capteur sans utiliser de capteurs de température supplémentaires. To measure the particle concentration in the exhaust gas it is possible to use a resistive particle sensor composed of digiform electrodes which interpenetrate on a ceramic substrate. When particles of carbon black (or soot) settle on the electrode structure, the impedance of the installation changes. In the simplest case, the charge in particles is exploited by an electrical resistance measurement. To better know the probability of particle deposition on the particle sensor, there can be provided a sensor sleeve at the electrode. According to the state of the art, and in one embodiment, a threshold value is set for the resistance or, for a known voltage, the intensity of the current flowing through the particle filter is set and the time between the beginning of a measurement cycle with a particle sensor, not loaded until reaching this threshold value. Once the threshold value is reached, the particle sensor is heated by means of an integrated heating element and the deposited soot particles are removed by burning them; we can then start a new measurement cycle. According to another embodiment, the resistance or intensity signal is determined in a variable or fixed frame of measurement duration and the slope of the resistance signal or the intensity signal is determined. Such a resistive particle detector, operating by accumulation is described in DE 101 33 384 A1. The particle sensor consists of two comb-shaped electrodes which interpenetrate and which are at least partially covered by a sensor sleeve. When the particles of the exhaust gases of an internal combustion engine are deposited on the particle sensor, an exploitable variation of the impedance of the particle sensor is produced, which makes it possible to conclude that the quantity of particles deposited and thus the amount of particles transported by the exhaust gases. The particle sensors have a high transverse sensitivity with respect to other influences such as, for example, the temperature of the sensor, the temperature of the exhaust gases and also the speed of passage of the exhaust gases. These quantities influence both the deposition of the particles on the sensor and the measurement of the impedance of the sensor. Therefore, it is necessary to know particularly the temperature of the particle sensor. Currently, the temperature of the particle sensor is measured by measuring the heating current or using a temperature model recorded in the vehicle engine control. The two methods can also be combined. The disadvantage of this solution is that the temperature of the sensor element is determined only indirectly. The additional temperature sensors would also represent an increase in cost. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is therefore to develop a method for measuring the temperature of the sensor element without using additional temperature sensors.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pour mesurer la température, par l'application brève d'une tension alternative, on détermine une impédance dépendant de la température pour la couche de support entre le capteur et l'élément chauffant du capteur de particules. Cela permet de manière simple de déterminer la température du capteur de particules sans nécessiter de capteurs de température supplémentaires. Ainsi obtenue la température du capteur de particules peut servir par exemple à corriger la sensibilité transversale du capteur de particules et à déterminer de façon plus précise la concentration de noir de fumée dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Le procédé est utile dans le cas où la matière de la couche de support (par exemple de l'oxyde de zirconium ou une céramique YSZ) devient de plus en plus conductrice en fonction de l'augmentation de la température et présente ainsi une résistance ayant une caractéristique NTC. Selon l'invention, il est prévu que pendant la mesure de la température, on coupe la tension d'alimentation du capteur et celle de l'alimentation de l'élément chauffant, et on applique une tension alternative pendant cette période. Cela permet de déterminer l'impédance de la couche de support sans perturbation. On exclut ainsi des intensités supplémentaires ou des tensions qui pourraient influencer la mesure d'impédance. Si l'on coupe au maximum pendant 1 s la tension d'alimentation du capteur et celle de l'alimentation de l'élément chauffant, ce qui correspond à une durée de mesure suffisamment longue, on évite que l'élément de capteur ne se refroidisse de manière significative. Usuellement, pour déterminer l'impédance, il suffit d'un temps de mesure d'environ 0,5 s. Pour éviter les perturbations liées par exemple aux capacités parasites, il est avantageux que pendant le temps de coupure de la tension d'alimentation du capteur et de celle de l'alimentation de l'élément chauffant, on court-circuite les électrodes en forme de peignes du capteur ainsi que les contacts des conducteurs chauffant de l'élément chauffant. Pour réaliser la mesure de température nécessaire dans des intervalles de temps brefs, il est avantageux de couper ou de court- circuiter la tension d'alimentation du capteur et celle de l'alimentation de l'élément chauffant ou bien les électrodes en forme de peignes du capteur et les contacts des conducteurs chauffant de l'élément chauffant à l'aide d'un commutateur semi-conducteur sous la forme par exemple d'un relais semi-conducteur ou d'un Triac. Cela permet une fréquence de commutation élevée sans usure. Pour mesurer la température, il est avantageux de déterminer la conductivité de la couche de support en fonction de la température à l'aide d'une résistance de mesure branchée en série sur le capteur de particules pendant la mesure. Un signal de tension alternative appliqué à la résistance de mesure est une mesure du courant alternatif à travers le dispositif et ainsi une mesure de la conductivité de la couche de support dépendant de la température. Pour une exploitation simple de l'impédance de la tension alternative de la couche de support et pour déterminer un signal de valeur maximale, il est prévu de redresser le signal de tension alternative dans la résistance de mesure par un redresseur et de lisser le chronogramme du signal redressé à l'aide d'une capacité. Une résistance supplémentaire en série avec le redresseur forme avec la capacité un élément RC qui permet de fixer la constante de temps pour lisser le signal. Habituellement, la fréquence de la tension alternative appliquée pour la mesure de la température se situe dans une plage comprise entre 1 kHz et 10 kHz. Il est intéressant pour la résistance d'isolation et la capacité d'isolation, entre la structure de capteur et la couche porteuse ou entre l'élément chauffant et la couche porteuse, de déterminer la conductivité à l'aide d'une tension alternative dont la fréquence est supérieure ou égale à 100 kHz. A partir de cette plage de fréquence, l'amplitude du signal de la tension alternative sur la résistance de mesure ou l'amplitude du signal redressé est indépendante de la fréquence utilisée et les autres conditions géométriques étant inchangées, cette amplitude ne dépend plus que de la température de la couche porteuse. De façon idéale, pour les géométries actuellement usuelles des capteurs de particules, il est intéressant d'utiliser une tension alternative de fréquence de l'ordre de 500 kHz. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un capteur de particules selon l'état de la technique, - la figure 2 montre un circuit schématique du circuit extérieur du capteur de particules pour la mesure de la température, - la figure 3 montre un schéma équivalent du dispositif de mesure de température, et - la figure 4 montre un diagramme de conductivité de la couche porteuse du capteur de particules. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un capteur de particules 1 pour déterminer la concentration en suie dans une conduite de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le capteur de particules 1 comporte une couche de support 10 par exemple en céramique portant sur une face un élément chauffant 30 dont le conducteur chauffant forme un méandre. Le conducteur chauffant comporte deux contacts 31, 32 pour relier l'élément chauffant 30 à une tension d'alimentation 48 (non représentée figure 1) pour permettre le cas échéant de chauffer ou de brûler le capteur à particules 1. Une autre couche de support 10 peut être mise en contact thermique avec la couche de support 10 évoquée ci-dessus portant l'élément chauffant 30. Cette autre couche de support peut se situer sur la même couche de support 10 mais sur sa face arrière par rapport à l'élément chauffant 30 correspond au capteur 20 qui sert à déterminer la concentration en suie. Le capteur 20 est formé par une structure composée de deux électrodes en forme de peignes 23, 24 qui s'interpénètrent en partie tout en étant écartées l'une de l'autre. Les électrodes en forme de peignes 23, 24 ont chacune un contact de capteur 21, 22. Ces contacts sont destinés à être reliés à la tension d'alimentation 47 du capteur (également non représentée à la figure 1) ou à une unité de mesure et de commande pour exploiter le signal du capteur. Dans la zone des peignes, les deux électrodes 23, 24 sont au moins en partie couvertes par un diélectrique 25 pour qu'elles puissent servir d'électrodes à un condensateur offrant une capacité mesurable. Le diélectrique est lui-même recouvert d'une couche protectrice 26 qui le protège du milieu ambiant pour en exclure toute dégradation. La capacité de ce dispositif de capteur varie en fonction de la suie déposée et cette capacité est exploitée par l'unité de mesure et de commande ainsi raccordée. La figure 2 représente schématiquement le capteur de particules 1 relié à un circuit extérieur pour la mesure de la température. Ce schéma correspond par exemple à une unité de mesure 40. Le capteur de particules 1 de la figure 1 présente les caractéristiques déjà décrites ci-dessus. Les contacts de capteur 21, 22 des électrodes en forme de peignes 23, 24 du capteur 20 ainsi que les contacts 31, 32 de l'élément chauffant 30 sont reliés à l'unité de mesure 40 pour être reliés par plusieurs commutateurs 46 à l'alimentation en tension 47 du capteur ou à l'unité de mesure et de commande permettant de déterminer la teneur en suie ainsi qu'à l'alimentation en tension 48 de l'élément chauffant. Il est en outre prévu une électrode en forme de peigne 23 pour le capteur 20 reliée à une source de tension alternative 41. L'autre branchement de la source de tension alternative 41 est relié par une résistance de mesure 42 servant de shunt de mesure, reliée au conducteur de l'élément chauffant 30 dans l'exemple présenté par l'intermédiaire des contacts de conducteur chauffant 31. Le circuit de courant alternatif est fermé par la couche de support 10 ; entre les électrodes en forme de peignes 23, 24 et la couche de support 10 ainsi qu'entre les éléments chauffant 30 et la couche de support, on a des résistances d'isolation 27, 33 non représentées ainsi que des capacités d'isolation 28, 34. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the invention relates to a method of the type defined above, characterized in that for measuring the temperature, by the brief application of an alternating voltage, an impedance dependent on the temperature for the support layer between the sensor and the heating element of the particle sensor. This makes it easy to determine the temperature of the particle sensor without the need for additional temperature sensors. Thus obtained the temperature of the particle sensor can be used for example to correct the transverse sensitivity of the particle sensor and to more accurately determine the concentration of black smoke in the exhaust pipe of the internal combustion engine. The method is useful in the case where the material of the support layer (for example zirconium oxide or YSZ ceramics) becomes more and more conductive as a function of the increase in temperature and thus has a resistance having a NTC characteristic. According to the invention, it is provided that during the measurement of the temperature, the supply voltage of the sensor and that of the supply of the heating element are cut off, and an alternating voltage is applied during this period. This makes it possible to determine the impedance of the support layer without disturbance. This excludes additional currents or voltages that could influence the impedance measurement. If the supply voltage of the sensor and that of the supply of the heating element are cut off for a maximum of 1 s, which corresponds to a sufficiently long measuring time, the sensor element cool significantly. Usually, to determine the impedance, it takes only a measurement time of about 0.5 s. To avoid disturbances related for example to parasitic capacitances, it is advantageous that during the switch-off time of the supply voltage of the sensor and that of the supply of the heating element, the electrodes in the form of combs of the sensor as well as the contacts of the heating conductors of the heating element. To achieve the required temperature measurement in short time intervals, it is advantageous to cut or short-circuit the supply voltage of the sensor and that of the power supply of the heating element or the comb-shaped electrodes. of the sensor and the contacts of the heating conductors of the heating element by means of a semiconductor switch in the form of, for example, a semiconductor relay or a triac. This allows a high switching frequency without wear. In order to measure the temperature, it is advantageous to determine the conductivity of the support layer as a function of temperature using a measuring resistor connected in series with the particle sensor during the measurement. An AC voltage signal applied to the measurement resistor is a measurement of the alternating current through the device and thus a measurement of the conductivity of the support layer depending on the temperature. For a simple operation of the impedance of the AC voltage of the support layer and to determine a maximum value signal, it is intended to rectify the AC voltage signal in the measurement resistor by a rectifier and to smooth the timing of the signal rectified using a capacitance. An additional resistor in series with the rectifier forms with the capacitance an RC element which makes it possible to fix the time constant to smooth the signal. Usually, the frequency of the AC voltage applied for the measurement of the temperature is in a range between 1 kHz and 10 kHz. It is interesting for the insulation resistance and the insulating capacity, between the sensor structure and the carrier layer or between the heating element and the carrier layer, to determine the conductivity using an alternating voltage of which the frequency is greater than or equal to 100 kHz. From this frequency range, the amplitude of the signal of the alternating voltage on the measuring resistor or the amplitude of the rectified signal is independent of the frequency used and the other geometrical conditions being unchanged, this amplitude depends only on the temperature of the carrier layer. Ideally, for the currently customary geometries of particle sensors, it is advantageous to use an AC voltage of the order of 500 kHz. Drawings The present invention will be described in detail below with the aid of an exemplary embodiment shown with the aid of the appended drawings in which: FIG. 1 shows a particle sensor according to the state of the art, FIG. 2 shows a schematic circuit of the external circuit of the particle sensor for measuring the temperature, FIG. 3 shows an equivalent diagram of the temperature measuring device, and FIG. 4 shows a conductivity diagram of the layer. carrier of the particle sensor. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 shows a particle sensor 1 for determining the soot concentration in an exhaust gas duct of an internal combustion engine. The particle sensor 1 comprises a support layer 10, for example ceramic, carrying on one face a heating element 30 whose heating conductor forms a meander. The heating conductor has two contacts 31, 32 for connecting the heating element 30 to a supply voltage 48 (not shown in FIG. 1) to enable the heating or burning of the particle sensor 1 if necessary. 10 may be brought into thermal contact with the above mentioned support layer 10 carrying the heating element 30. This other support layer may be on the same support layer 10 but on its rear face with respect to the element The heater 30 corresponds to the sensor 20 which serves to determine the soot concentration. The sensor 20 is formed by a structure composed of two comb-shaped electrodes 23, 24 which partially interpenetrate while being separated from each other. The comb-shaped electrodes 23, 24 each have a sensor contact 21, 22. These contacts are intended to be connected to the supply voltage 47 of the sensor (also not shown in FIG. 1) or to a measurement unit and control to exploit the sensor signal. In the area of the combs, the two electrodes 23, 24 are at least partly covered by a dielectric 25 so that they can serve as electrodes for a capacitor with a measurable capacitance. The dielectric is itself covered with a protective layer 26 which protects it from the environment to exclude any degradation. The capacity of this sensor device varies according to the deposited soot and this capacity is exploited by the measuring and control unit thus connected. Figure 2 shows schematically the particle sensor 1 connected to an external circuit for measuring the temperature. This diagram corresponds for example to a measurement unit 40. The particle sensor 1 of FIG. 1 has the characteristics already described above. The sensor contacts 21, 22 of the comb-shaped electrodes 23, 24 of the sensor 20 as well as the contacts 31, 32 of the heating element 30 are connected to the measurement unit 40 to be connected by several switches 46 to one another. voltage supply 47 of the sensor or the measuring and control unit for determining the soot content and the voltage supply 48 of the heating element. There is further provided a comb-shaped electrode 23 for the sensor 20 connected to an AC voltage source 41. The other connection of the AC voltage source 41 is connected by a measuring resistor 42 serving as a measurement shunt, connected to the conductor of the heating element 30 in the example presented via the heating conductor contacts 31. The AC circuit is closed by the support layer 10; between the comb-shaped electrodes 23, 24 and the support layer 10 as well as between the heating elements 30 and the support layer, there are insulation resistors 27, 33 not shown as well as insulation capacitors 28 , 34.
Selon l'invention, il est prévu de couper la tension d'alimentation 47 du capteur 20 et la tension d'alimentation 48 de l'élément chauffant 30 pendant la mesure de la température ; on applique une tension alternative pendant ce temps. En même temps, il est prévu de court-circuiter les électrodes de peignes 23, 24 du capteur 20 ainsi que les contacts 31, 32 de l'élément chauffant 30 pendant la durée de coupure de la tension d'alimentation 47 du capteur et de la tension d'alimentation 48 de l'élément chauffant. Cela peut se faire par exemple par le montage du commutateur 46 comme cela est représenté figure 2. On peut ainsi utiliser par exemple un relais commandé par une unité de commande 45 couplée à une unité d'exploitation 43 pour la mesure de la température et pour fournir un signal de température 44. Dans la même cadence de mesure, on commute les contacts. Dans un autre exemple de réalisation, on coupe ou on court-circuite la tension d'alimentation 47 du capteur ainsi que la tension d'alimentation 48 de l'élément chauffant ou des électrodes 23, 24 des peignes du capteur 20 ainsi que les contacts 31, 32 de l'élément chauffant 30 par l'intermédiaire de commutateurs à semi-conducteurs. Selon l'invention, la coupure de la tension d'alimentation 47 du capteur et de la tension d'alimentation 48 de l'élément chauffant, ne se fait que brièvement et de façon caractéristique pendant environ 0,5 s. Pendant ce temps, on applique la source de tension alternative 41 pour qu'un courant alternatif puisse traverser la résistance de mesure 42 en fonction de la température de la couche de support 10. According to the invention, it is intended to cut the supply voltage 47 of the sensor 20 and the supply voltage 48 of the heating element 30 during the measurement of the temperature; an alternating voltage is applied during this time. At the same time, it is planned to short-circuit the comb electrodes 23, 24 of the sensor 20 as well as the contacts 31, 32 of the heating element 30 during the cut-off time of the supply voltage 47 of the sensor and the supply voltage 48 of the heating element. This can be done for example by mounting switch 46 as shown in FIG. 2. It is thus possible to use, for example, a relay controlled by a control unit 45 coupled to an operating unit 43 for measuring the temperature and for provide a temperature signal 44. At the same measurement rate, the contacts are switched. In another exemplary embodiment, the supply voltage 47 of the sensor and the supply voltage 48 of the heating element or electrodes 23, 24 of the combs of the sensor 20 as well as the contacts are cut or short-circuited. 31, 32 of the heating element 30 via semiconductor switches. According to the invention, the breaking of the supply voltage 47 of the sensor and the supply voltage 48 of the heating element is only briefly and typically for about 0.5 s. During this time, the AC voltage source 41 is applied so that an alternating current can pass through the measurement resistor 42 as a function of the temperature of the support layer 10.
La figure 3 montre un schéma équivalent pour le courant alternatif dans le dispositif de mesure de température. Le circuit de courant alternatif se compose de la source de tension alternative 41 et de la résistance de mesure 42 sur laquelle on mesure un signal de tension alternative 49. L'amplitude de ce signal est proportionnelle à la conductivité du dispositif de mesure de température. Le dispositif de mesure de température se décrit par le circuit équivalent en courant alternatif par un montage en série composé de la résistance d'isolation 27 déjà évoquée entre les électrodes 23, 24 des peignes et la couche de support 10 qui a une résistance de substrat 11 dépendant de la température et de la résistance d'isolation 33 entre l'élément chauffant 30 et la couche de support 10. En parallèle aux résistances d'isolation 27, 33, les transitions comportent les capacités d'isolation 28, 34 déjà évoquées. En fonction des géométries habituelles du dispositif de capteur, on aura par exemple les valeurs caractéristiques suivantes pour les résistances d'isolation 27, 33 des capacités d'isolation 28, 34 ainsi que pour la résistance de substrat 11 qui, du fait de sa matière céramique, a un comportement de résistance NTC : Surface des électrodes en forme de peigne 23, 24 et surface du conducteur chauffant : 0,35 cm2 Epaisseur de la couche d'isolation : 20 m Epaisseur de la couche de support 10 (céramique YSZ) 450 m On obtient ainsi les valeurs caractéristiques suivantes : Fig. 3 shows an equivalent circuit diagram for the alternating current in the temperature measuring device. The AC circuit is composed of the AC voltage source 41 and the measurement resistor 42 on which an AC voltage signal 49 is measured. The amplitude of this signal is proportional to the conductivity of the temperature measuring device. The temperature measuring device is described by the equivalent AC circuit by a series connection consisting of the insulation resistance 27 already mentioned between the electrodes 23, 24 of the combs and the support layer 10 which has a substrate resistance. 11 depending on the temperature and the insulation resistance 33 between the heating element 30 and the support layer 10. In parallel with the insulation resistors 27, 33, the transitions comprise the insulation capacitors 28, 34 already mentioned. . Depending on the usual geometries of the sensor device, there will be, for example, the following characteristic values for the insulation resistors 27, 33 of the insulation capacitors 28, 34 as well as for the substrate resistance 11 which, because of its material ceramic, has a resistance behavior NTC: Surface of the comb-shaped electrodes 23, 24 and surface of the heating conductor: 0.35 cm2 Thickness of the insulation layer: 20 m Thickness of the backing layer 10 (ceramic YSZ) 450 m The following characteristic values are thus obtained:
Résistance d'isolation R 27,33 : 10 MD Capacité d'isolation C 28,34: 2 nF Résistance de substrat Rsub 11 (par exemple à 350°C) 1,7 kSZ c'est-à-dire dans la plage caractéristique de 1 kSZ Insulation resistance R 27,33: 10 MD Insulation capacity C 28,34: 2 nF Substructure resistance Rsub 11 (for example at 350 ° C) 1,7 kSZ, that is within the characteristic range from 1 kSZ
pour la relation correspondant à l'impédance totale complexe : zcapteur = 1/(1/R + jwC) +Rsub + 1/(1/R + jcoC) = 2R/(1+jcoCR) + Rsub on obtient les valeurs données à titre d'exemple ci-dessus et pour une fréquence de mesure de 500 kHz, une impédance totale d'amplitude Zcapteur = 1049 D. Pour une résistance de mesure 42 de 1 kSZ et une amplitude de la tension alternative de 1,65 V, on obtient par exemple une amplitude pour le signal de tension alternative 49 sur la résistance de mesure 42 de l'ordre de 0,81 V. Pour une saisie de valeur maximale 50, il est en outre prévu comme cela est indiqué en trait interrompu figure 3, de redresser le signal de tension alternatif 49 sur la résistance de mesure 42 à l'aide d'un redresseur 51 par exemple d'une diode et de lisser le chronogramme du signal redressé à l'aide d'une capacité 53 (qui est de façon caractéristique égale à 47 nF). Une résistance supplémentaire 52 (de façon caractéristique égale à 15 kO) est branchée en série par rapport au redresseur 51 pour former avec la capacité un élément RC qui fixe la constante de temps du lissage du signal. Un signal de valeur maximale 54 correspondant peut se mesurer sur la capacité 53. La figure 4 montre un diagramme de conductivité de la couche de support 10 du capteur de particules 1. La conductivité de substrat 60 de la couche de support 10 est représentée en fonction de la fréquence 61. La courbe de conductivité 62 représente la conductivité du substrat en fonction de la fréquence pour une température T1. Une autre courbe de conductivité 63 représente la conductivité du substrat dépendant de la fréquence pour une température T2 telle que T2 > T1. Il apparaît qu'à partir d'une certaine fréquence, on peut exploiter la température indépendamment de la fréquence. Pour des valeurs données à titre d'exemple ci-dessus, cela correspond par exemple à une fréquence supérieure à environ 200 kHz. 25 for the relation corresponding to the complex total impedance: zscaptor = 1 / (1 / R + jwC) + Rsub + 1 / (1 / R + jcoC) = 2R / (1 + jcoCR) + Rsub we obtain the values given in as an example above and for a measurement frequency of 500 kHz, a total impedance of amplitude Z sensor = 1049 D. For a measurement resistor 42 of 1 kSZ and an amplitude of the alternating voltage of 1.65 V, for example, an amplitude is obtained for the AC voltage signal 49 on the measurement resistor 42 of the order of 0.81 V. For a maximum value input 50, it is furthermore provided as indicated in broken lines in FIG. 3, to rectify the AC voltage signal 49 on the measurement resistor 42 by means of a rectifier 51, for example of a diode, and to smooth the timing diagram of the rectified signal by means of a capacitor 53 (which is typically 47 nF). An additional resistor 52 (typically 15 kO) is connected in series with the rectifier 51 to form an RC element with the capacitance which sets the time constant of the signal smoothing. A corresponding maximum value signal 54 can be measured on the capacitor 53. FIG. 4 shows a conductivity diagram of the support layer 10 of the particle sensor 1. The substrate conductivity 60 of the support layer 10 is represented as a function of of the frequency 61. The conductivity curve 62 represents the conductivity of the substrate as a function of the frequency for a temperature T1. Another conductivity curve 63 represents the frequency-dependent substrate conductivity for a temperature T2 such that T2> T1. It appears that from a certain frequency, we can exploit the temperature independently of the frequency. For values given by way of example above, this corresponds for example to a frequency greater than about 200 kHz. 25
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