KR102417385B1

KR102417385B1 - 급속냉각 방식 pm 센서 및 차량

Info

Publication number: KR102417385B1
Application number: KR1020170173975A
Authority: KR
Inventors: 유일선
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2022-07-06
Also published as: KR20190072866A

Abstract

본 발명의 차량(100)에 적용된 급속냉각 방식 PM 센서(1)는 측정전극(90)에 포집된 PM을 히터전극(50)의 히터 발열로 태워줄 때 정전기력에 의한 인력으로 측정전극(90)이 히터전극(50)쪽으로 당겨지는 공기층(20-1)을 형성하고, 엔진(401)의 배기가스가 흐르는 배기파이프(501)에 구비됨으로써 정전기력의 유무로 측정전극(90)과 히터전극(50)을 발열시 접촉시키고 반면 냉각시 분리시켜 고온의 전극 구조층이 빠르게 냉각되고, 특히 PM 제거에 이은 빠른 냉각 효과로 PM 재측정 대기 시간이 현격하게 줄어드는 특징을 갖는다.

Description

급속냉각 방식 PM 센서 및 차량{Rapid Cooling type Particulate Matters Sensor and Vehicle thereby}

본 발명은 PM 센서(Particulate Matters Sensor)에 관한 것으로, 특히 650℃의 낮은 작동온도에 더해 빠른 냉각시간이 가능한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) PM 센서를 적용한 차량에 관한 것이다.

최근 들어 강화된 유로6 배기규제는 차량의 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), CPF(Catalyzed Particulate Filter), SCR(Selective Catalyst Reduction) 및 DPF(Diesel Particulate Filter)와 같은 후처리 시스템의 성능 향상을 필요로 하고 있다.

특히 DPF 시스템은 엔진(특히 디젤엔진)의 배기가스내 입자상 물질(Particulate Matters)중 Soot(그을음)를 DPF 내에서 포집 후 태워주고, PM 센서로 DPF를 지난 PM을 다시 제거함으로써 유로6 배기규제충족에 대응한다.

그러므로 상기 DPF 시스템에서 유로6 배기규제충족을 위한 PM 센서 성능이 중요하고, 이를 위해 PM 센서는 MEMS PM 센서를 사용한다. 이 경우 MEMS는 미세전자기계시스템으로서 실리콘이나 수정, 유리 등을 가공해 초고밀도 집적회로, 머리카락 절반 두께의 초소형 기어, 손톱 크기의 하드디스크 등 초미세 기계구조물을 만드는 기술을 의미한다.

일례로 상기 MEMS PM 센서는 하나의 기판에 온도 센서와 히터 전극 및 측정 전극을 집적하고, DPF 후단에서 배기파이프 내부에 설치되어 DPF를 지난 배기가스에서 퇴적된 PM을 태워 제거하여 준다.

국내공개특허 10-2017-0067607(2017.06.16)

하지만 상기 MEMS PM 센서는 히터 가열 후 이어지는 PM 재측정에 적정온도를 필요로 하고, 상기 적정온도는 MEMS PM 센서 냉각으로 달성될 수 있다.

그 결과 상기 MEMS PM 센서는 기존의 800℃ 보다 낮은 온도인 650℃에서 퇴적된 PM을 태워주는 장점에 반해 PM 제거 후 온도가 빠르게 하강하지 못해 재측정까지 시간이 걸린다는 한계성을 가질 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 정전기력의 유무로 측정전극과 히터전극을 히터 발열시 접촉시키고 반면 냉각시 분리시켜 고온의 전극 구조층이 빠르게 냉각되고, 특히 PM 제거에 이은 빠른 냉각 효과로 PM 재측정 대기 시간이 현격하게 줄어지는 급속냉각 방식 PM 센서 및 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PM 센서는 측정전극을 갖춘 상부층과 히터전극을 갖춘 하부층이 형성된 기판; 상기 하부층에서 빈 공간으로 형성된 공기층; 이 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 공기층은 상기 기판의 식각 홀과 연결된다. 상기 식각 홀은 상기 공기층을 외부와 연통시켜준다.

바람직한 실시예로서, 상기 공기층은 상기 히터전극의 사이즈보다 크게 형성된다. 상기 공기층은 상기 기판에 식각된 패터닝 희생층으로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 하부층에는 정전기력전극이 구비되고, 상기 정전기력전극은 전원 공급시 정전기력을 발생시켜준다. 상기 정전기력은 상기 상부층을 상기 하부층으로 잡아 당겨 상기 공기층의 공간이 좁아지는 인력으로 작용된다. 상기 정전기력은 상기 히터전극의 발열시 함께 발생된다. 상기 정전기력은 상기 히터전극의 발열 중지시 함께 중지된다. 상기 정전기력은 상기 정전기력전극에 대한 정전기력 전압의 구동 ON 제어시 공급되는 전원으로 발생된다.

바람직한 실시예로서, 상기 하부층에는 온도센서전극이 더 구비되고, 상기 온도센서전극은 상기 히터전극의 발열 후 PM 재측정을 위한 온도 검출이 이루어진다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 엔진의 배기가스가 흐르는 배기파이프에 구비되고, 측정전극에 포집된 PM을 히터전극의 히터 발열로 태워줄 때 정전기력에 의한 인력으로 상기 측정전극이 상기 히터전극쪽으로 당겨지는 공기층을 형성한 PM 센서; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 PM 센서는 상기 배기파이프에 설치된 촉매의 뒤쪽으로 위치된다.

바람직한 실시예로서, 상기 PM 센서는 PM 센서 제어기로 제어되고, 상기 PM 센서 제어기는 상기 정전기력을 발생시키는 전원공급을 제어해준다. 상기 PM 센서 제어기는 정전기력 전압의 구동 ON/OFF 제어로 상기 정전기력의 발생을 제어해준다.

이러한 본 발명의 차량은 급속냉각 방식 PM 센서를 적용함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 650℃의 낮은 가열 온도의 장점에 더해 빠른 냉각시간으로 MEMS PM 센서 성능이 크게 향상된다. 둘째, 빠른 냉각시간에 측정전극과 히터전극의 분리 구조를 적용함으로써 MEMS PM 센서의 기본 구조에 대한 변경이 최소화된다. 셋째, 빠른 냉각시간으로 PM 제거 후 이어지는 PM 재측정이 신속하게 이루어진다. 넷째, 신속한 PM 재측정으로 PM 제거 성능이 향상된다. 다섯째, 향상된 PM 제거 성능으로 DPF 시스템 및 차량의 유로6 배기규제 대응이 보다 효과적으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 급속냉각 방식 PM 센서의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 급속냉각 방식 PM 센서가 MEMS PM 센서로 제조되는 공정이며, 도 3은 본 발명에 따른 MEMS PM 센서의 상부층 패턴 변형 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 MEMS PM 센서의 내부단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 급속냉각 방식 PM 센서를 MEMS PM 센서로 적용한 차량의 엔진 시스템이고, 도 6은 본 발명에 따른 MEMS PM 센서의 초기 동작 상태이며, 도 7은 본 발명에 따른 MEMS PM 센서의 PM 제거 발열상태이고, 도 8은 본 발명에 따른 MEMS PM 센서의 냉각 동작 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, PM 센서(Particulate Matters Sensor)(1)는 기판(10), 패터닝 희생층(20), 하부층(30), 상부층(40), 전극(50,60,70,90) 및 전압(100,200)을 포함한다. 그러므로 상기 PM 센서(1)는 패터닝 희생층(20)의 공기층(20-1)을 통한 작용으로 급속냉각 방식 PM 센서(1)이다. 여기서 패터닝(patterning)은 기판(10)에 원하는 회로나 모양을 식각하는 방식을 의미한다.

구체적으로 상기 기판(10)은 패터닝 희생층(20)과 하부층(30)을 형성한다. 그러므로 상기 기판(10)은 기판 식각을 용이하게 하면서 동시에 기판 밖으로 열방출이 이루어지는 식각 홀(10-1)을 복수개로 형성한다. 상기 패터닝 희생층(20)은 기판(10)에 패터닝을 위한 희생층으로 식각되어져 공기가 머무는 공기층(20-1)을 형성한다. 특히 상기 공기층(20-1)은 기판(10)에 식각된 상태에서 상부층(40)의 패터닝 기판(40-1)으로 차단됨으로써 상부층(40)의 측정전극(90)을 수용하지 않는 반면 하부층(30)의 히터전극(50)을 수용한다.

구체적으로 상기 하부층(30)과 상기 상부층(40)은 기판(10)에서 2개의 층을 형성하여 전극(50,60,70,90)이 집적됨으로써 PM을 포집하고 태워서 제거하여 준다. 상기 하부층(30)은 패터닝 희생층(20)의 공기층(20-1)을 이용하여 기판(10)에 직접 형성되고, 전극(50,60,70,90)중 히터전극(50)과 온도센서전극(60) 및 정전기력전극(70)이 집적된다 상기 상부층(40)은 기판(10)의 패터닝 희생층(20)위로 형성됨으로써 공기층(20-1)을 외부와 차단시켜주고, 전극(50,60,70,90)중 측정전극(90)이 스프링(80)으로 구획되어 집적된다.

구체적으로 상기 전극(50,60,70,90)은 히터전극(50), 온도센서전극(60), 정전기력전극(70) 및 측정전극(90)으로 구성된다. 상기 히터전극(50)에는 제1,2 히터패드(51,52)가 연계되고, 상기 온도센서전극(60)에는 제1,2 온도센서패드(61,62)가 제1,2 온도센서전극(60-1,60-2)에 연계되며, 상기 정전기력전극(70)에는 제1,2,3 정전기력패드(71,72,73)가 제1,2 정전기력전극(70-1,70-2)에 연계되고, 상기 측정전극(90)에는 제1,2 측정패드(91,92)가 제1,2 측정전극(90-1,90-2)에 연계된다.

구체적으로 상기 전압(100,200)은 히터 전압(100)과 정전기력 전압(200)으로 구분된다. 상기 히터 전압(100)은 히터전극(50)에 대한 히터 전압을 온/오프(ON/OFF)한다, 상기 정전기력 전압(200)은 정전기력전극(70)에 대한 정전기력 전압을 온/오프(ON/OFF)한다.

한편 도 2는 급속냉각 방식 PM 센서(1)의 구성요소인 기판(10), 패터닝 희생층(20), 하부층(30), 상부층(40) 및 전극(50,60,70,90)을 이용하여 MEMS PM 센서가 제조되는 공정을 나타낸다. 그러므로 상기 MEMS PM 센서는 히터전극(50)에 전압을 인가하는 히터 전압(100)과 정전기력전극(70)에 전압을 인가하는 정전기력 전압(200)이 연결됨으로써 급속냉각 방식 PM 센서(1)로 사용된다.

도 2를 참조하면, 화살표 표시는 기판(10)을 이용한 기판 하부층 형성 공정, 패터닝 희생층 형성 공정, 패터닝 상부층 형성 공정, 기판 상부층 형성 공정에 이루는 순차적인 공정 흐름을 나타낸다.

상기 기판 하부층 형성 공정에선, 복수개의 식각 홀(10-1)이 사각패턴을 이루는 기판(10)을 이용하고, 식각 홀(10-1)의 사각패턴 내에서 하부층(30)의 형성을 위한 기판(10)의 식각이 이루어진다. 상기 하부층(30)에는 히터전극(50), 온도센서전극(60), 정전기력전극(70)이 포함된다.

일례로 상기 히터전극(50)은 식각 홀 패턴에 맞춘 사각 패턴으로 굴곡 형상이 등간격으로 연속된 구조를 이룬다. 또한 상기 히터전극(50)에는 히터 전압(100)과 연결되는 2개의 제1,2 히터패드(51,52)가 구비되고, 상기 제1 히터패드(51)는 히터전극(50)의 한쪽 끝에 연결되고 상기 제2 히터패드(52)는 히터전극(50)의 다른쪽 끝에 연결된다. 특히 상기 제1,2 히터패드(51,52)는 서로 분리된 상태에서 기판(10)의 모서리 주변부위로 위치된다.

일례로 상기 온도센서전극(60)은 히터전극(50)이 이루는 사각 패턴을 에워싸는 2개의 제1,2 온도센서전극(60-1,60-2)으로 구분되고, 상기 제1,2 온도센서전극(60-1,60-2)에는 제1,2 온도센서패드(61,62)가 연결된다. 상기 제1 온도센서전극(60-1)은 히터전극(50)이 이루는 사각 패턴의 반쪽 구간을 둘러싸고, 상기 제2 온도센서전극(60-2)은 히터전극(50)이 이루는 사각 패턴의 나머지 반쪽 구간을 둘러싼다. 상기 제2 온도센서패드(61)는 제1,2 히터패드(51,52)의 반대쪽에서 기판(10)의 모서리 주변부위로 위치되고, 상기 제2 온도센서패드(62)는 제1,2 히터패드(51,52)쪽에서 제1,2 히터패드(51,52)와 간격을 두고 기판(10)의 모서리 주변부위로 위치된다.

일례로 상기 정전기력전극(70)은 제1,2 온도센서전극(60-1,60-2)과 인접되어 히터전극(50)이 이루는 사각 패턴을 에워싸는 2개의 제1,2 정전기력전극(70-1,70-2)으로 구분되고, 상기 제1,2 정전기력전극(70-1,70-2)에는 제1,2,3 정전기력전극(70-1,70-2,70-3)이 연결된다. 상기 제1 정전기력전극(70-1)은 제1 온도센서전극(60-1)에 간격을 두고 동일한 패턴으로 형성되고, 상기 제2 정전기력전극(70-2)은 제2 온도센서전극(60-2)에 간격을 두고 동일한 패턴으로 형성된다. 특히 이 공정에선 3개로 구분된 제1,2,3 정전기력패드(71,72,73)중 제1 정전기력패드(71)가 제1 정전기력전극(70-1)에 연결되고, 제2 정전기력패드(72)는 제2 정전기력전극(70-2)에 연결된다. 반면 상기 제3 정전기력패드(73)는 기판 상부층 형성 공정에서 패터닝 기판(40-1)에 형성된다. 그러므로 상기 제1,2,3 정전기력패드(71,72,73)은 제1,2 정전기력패드(71,72)는 기판(10)에 직접형성되는 반면 제3 정전기력패드(73)는 패터닝 기판(40-1)에 형성된다.

상기 패터닝 희생층 형성 공정에선, 식각 홀(10-1)의 사각패턴 둘레를 식각하는 패터닝 희생층(20)이 기판(10)에 형성된다. 그러므로 상기 패터닝 희생층(20)은 기판(10)에 패터닝을 위한 희생층으로 식각되어져 공기가 머무는 공기층(20-1)으로 형성된다. 특히 상기 공기층(20-1)은 히터전극(50)의 사이즈(size)보다 크게 형성된다.

이로부터 급속냉각 방식 PM 센서(1)에 하부층(30)은 기판 하부층 형성 공정과 패터닝 희생층 형성 공정에서 형성된다.

상기 패터닝 상부층 형성 공정에선, 패터닝 기판(40-1)이 기판(10)위로 위치되어져 패터닝 희생층(20)을 덮어줌으로써 공기층(20-1)이 하부층(30)과 일체화된다. 그러므로 상기 패터닝 기판(40-1)의 아래쪽으로는 제1,2 히터패드(51,52), 제1,2 온도센서패드(61,62), 제1,2 정전기력패드(71,72)가 연계되고, 상기 측정전극(90)에는 제1,2 측정패드(91,92)가 위치된다.

특히 상기 패터닝 기판(40-1)에는 식각 홀(10-1)의 사각패턴을 감싸는 사각 둘레를 형성하면서 제1,2 온도센서전극(60-1,60-2)과 제1,2 정전기력전극(70-1,70-2)이 위치되는 사각틀 형상의 스프링(80)이 구비된다. 도 3을 참조하면, 상기 스프링(80)은 다양한 형상으로 적용됨이 예시된다. 일례로 상기 스프링(80)은 상부구조층을 꼬인(serpentine) 스프링 구조로 하는 Serpentine spring으로 변경되거나 또는 상부구조층을 접힌(folded) 스프링 구조로 하는 Folded spring으로 변경될 수 있다.

상기 기판 상부층 형성 공정에선, 스프링(80)의 사각 테두리를 따라 측정전극(90)이 배열됨으로써 상부층(40)이 형성되고, 상기 상부층(40)에는 제1,2 정전기력패드(71,72)에 연계되는 제3 정전기력패드(73)가 포함된다. 상기 측정전극(90)은 스프링(80)의 사각 테두리를 따라 반쪽 구간에 위치된 제1 정전기력전극(70-1)과 나머지 반쪽 구간에 위치된 제2 정전기력전극(70-2)으로 구분된다. 상기 제1 정전기력전극(70-1)에는 기판(10)의 모서리 주변부에 위치된 제1 측정패드(91)가 연결되고, 상기 제2 정전기력전극(70-2)에는 기판(10)의 다른쪽 모서리 주변부에 위치된 제2 측정패드(91)가 연결된다.

이로부터 급속냉각 방식 PM 센서(1)에 상부층(40)은 패터닝 상부층 형성 공정과 패터닝 상부층 형성 공정에서 형성된다.

한편 도 4는 히터 전압(100)과 정전기력 전압(200)이 연결되지 않은 상태의 MEMS PM 센서의 조립단면을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 MEMS PM 센서는 기판(10)과 패터닝 기판(40-1)이 일체화되어 하부층(30)과 상부층(40)을 형성하면서 사각체 형상으로 이루어진다. 그러므로 상기 상부층(40)의 측정전극(70)은 PM을 포집하고, 상기 하부층(30)의 히터전극(50)은 PM에 열을 가해 태워준다.

특히 PM 포집과 제거의 기능에 더해 도 4의 단면 A-A와 같이, 상기 MEMS PM 센서는 기판(10)의 패터닝 희생층(20)을 이용해 하부층(30)에 공기층(20-1)을 형성함으로써 히터전극(50)의 발열로 발생된 열이 공기층(20-1)과 이에 연통된 식각 홀(10-1)을 통해 빠르게 외부로 방출된다.

한편 도 5는 급속냉각 방식 PM 센서(1)를 PM 센서(520)로 적용한 차량(300)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 차량(300)은 엔진 시스템(400)과 배기 시스템(500) 및 PM 센서 제어기(600)를 포함한다.

구체적으로 상기 엔진 시스템(400)은 연소가 일어나는 엔진(401)과 과급 흡기를 엔진(401)의 연소실로 보내주는 터보차저(40-2)를 포함한다. 상기 배기 시스템(500)은 엔진(401)의 배기매니폴드와 이어진 배기 파이프(501)로 나온 배기가스를 정화한 후 대기로 배출하도록 촉매(510)와 함께 PM 센서(Particulate Matters Sensor)(520)를 구비한다. 그러므로 상기 엔진 시스템(400)과 상기 배기 시스템(500)은 통상적으로 차량을 구성하는 시스템과 동일하다.

구체적으로 상기 PM 센서(520)는 기판(10), 패터닝 희생층(20), 하부층(30), 상부층(40), 히터전극(50), 온도센서전극(60), 정전기력전극(70), 측정전극(90), 히터 전압(100) 및 정전기력 전압(200)으로 구성됨으로써 도 1 내지 도 4에서 기술된 MEMS이면서 급속냉각 방식 PM 센서(1)이다. 다만 상기 히터 전압(100)과 상기 정전기력 전압(200)이 차량(300)의 배터리(도시되어 있지 않음)로부터 공급되는 차이가 있다.

구체적으로 상기 PM 센서 제어기(600)는 데이터 입력부(600-1)에 연계되어 PM 센서(520)를 제어한다. 일례로 상기 데이터 입력부(600-1)는 정전기력전극(70)과 측정전극(90)에서 검출되는 저항과 정전용량을 전극 정보로 입력받고, 온도센서전극(60)에서 검출되는 온도를 온도 정보로 입력받아 PM 센서 제어기(600)로 제공한다. 상기 PM 센서 제어기(600)는 상기 전극 정보와 온도 정보로 포집 PM을 태워주는 히터전극(50)의 히터 가열 제어와 정전기력전극(70)의 정전기 냉각 제어를 수행한다.

한편 도 6 내지 도 8은 PM 센서(520)의 정전기 냉각 제어 동작과 이에 따른 공기층(20-1)에 의한 냉각효과를 나타낸다.

도 6의 초기상태(PM 누적)를 참조하면, 촉매(510)를 거친 배기가스의 PM이 측정전극(90)으로 포집되어져 측정전극(90)에 누적된 상태를 나타낸다. 그러므로 PM 센서 제어기(600)는 히터 전압(100)을 구동 ON으로 제어하여 히터전극(50)에 전원을 공급해 줌으로써 히터전극(50)에서는 발열이 일어난다.

이 경우 PM 센서 제어기(600)는 정전기력 전압(200)을 구동 OFF로 유지하여 정전기력전극(70)에 대한 전원공급차단을 유지해 줌으로써 정전기력전극(70)에서는 정전기력이 발생되지 않는다.

도 7의 정전기력 발생 상태를 참조하면, PM 센서 제어기(600)는 히터 전압(100)의 구동 ON 제어로 히터전극(50)의 발열을 그대로 유지한다. 더불어 PM 센서 제어기(600)는 정전기력 전압(200)을 구동 ON으로 제어하여 제1,2,3 정전기력패드(71,72,73)에 정전기력 전압을 흘려줌으로써 제1,2 정전기력전극(70-1,70-2)은 정전기력을 발생시켜 준다.

이로부터 상기 정전기력은 인력을 발생시키고, 상기 인력은 패터닝 기판(40-1)을 끌어당김으로써 패터닝 기판(40-1)이 하부층(30)에 형성된 공기층(20-1)으로 내려온다. 이러한 패터닝 기판(40-1)의 내려옴은 포집 PM도 함께 내려줌으로써 히터전극(50)과 거리가 짧아져 히터전극(50)에서 발생된 열이 포집 PM에 보다 효과적으로 가해진다.

그 결과 포집 PM은 히터전극(50)의 열로 빠르게 태워져 제거된다.

도 8의 정전기력 제거 상태를 참조하면, PM 센서 제어기(600)는 히터 전압(100)과 정전기력 전압(200)을 함께 구동 OFF 제어함으로써 히터전극(50)의 히터발열과 제1,2 정전기력전극(70-1,70-2)의 정전기력 발생이 동시에 중지된다.

그 결과 정전기력 발생 중지는 인력을 제거함으로써 패터닝 기판(40-1)은 스프링(80)의 작용과 고유 탄성력을 이용하여 초기 상태로 복귀되고, 초기상태복귀로 공기층(20-1)도 초기 상태로 복원됨으로써 하부층(30)은 다시 공기층(20-1)으로 공간이 넓어진다.

특히 상기 공기층(20-1)은 기판(10)의 식각 홀(10-1)과 연통됨으로써 공기층(20-1)에서 히터발열로 데워진 고온 공기는 식각 홀(10-1)을 통해 외부로 배출되고, 이는 고온 공기의 배출을 보다 빠르게 함으로써 하부층(30)의 온도는 빠르게 낮아진다.

이어 M 센서 제어기(600)는 온도센서(60)의 검출값으로부터 히터 가열 후 이어지는 PM 재측정에서 요구되는 적정온도를 확인하고, PM 포집에 따른 히터발열과 정전기력 발생을 제어한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)에 적용된 급속냉각 방식 PM 센서(1)는 측정전극(90)에 포집된 PM을 히터전극(50)의 히터 발열로 태워줄 때 정전기력에 의한 인력으로 측정전극(90)이 히터전극(50)쪽으로 당겨지는 공기층(20-1)을 형성하고, 엔진(401)의 배기가스가 흐르는 배기파이프(501)에 구비됨으로써 정전기력의 유무로 측정전극(90)과 히터전극(50)을 발열시 접촉시키고 반면 냉각시 분리시켜 고온의 전극 구조층이 빠르게 냉각되고, 특히 PM 제거에 이은 빠른 냉각 효과로 PM 재측정 대기 시간이 현격하게 줄어든다.

1 : PM 센서(Particulate Matters Sensor)
10 : 기판 10-1 : 식각 홀
20 : 패터닝 희생층 20-1 : 공기층
30 : 하부층 40 : 상부층
40-1 : 패터닝 기판 40-2 : 패터닝 기판 변형부
50 : 히터전극 51,52 : 제1,2 히터패드
60 : 온도센서전극 60-1,60-2 : 제1,2 온도센서전극
61,62 : 제1,2 온도센서패드
70 : 정전기력전극 70-1,70-2 : 제1,2 정전기력전극
71,72,73 : 제1,2,3 정전기력패드
80 : 스프링 90 : 측정전극
91,92 : 제1,2 측정패드
100 : 히터 전압 200 : 정전기력 전압
300 : 차량 400 : 엔진 시스템
401 : 엔진 402 : 터보차저
500 : 배기 시스템 501 : 배기 파이프
510 : 촉매 520 : PM 센서(Particulate Matters Sensor)
600 : PM 센서 제어기 600-1 : 데이터 입력부

Claims

측정전극을 갖춘 상부층과 히터전극을 갖춘 하부층이 형성된 기판;
상기 하부층에서 빈 공간으로 형성된 공기층;이 포함되고,
상기 하부층에 구비된 정전기력전극의 전원 공급에 의한 정전기력이 상기 상부층을 상기 하부층으로 잡아 당겨 상기 공기층의 공간이 좁아지는 인력으로 작용되며;
상기 공기층의 공간 축소는 상기 상부층의 패터닝 기판과 상기 히터전극의 거리를 짧아지게 하는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1에 있어서, 상기 공기층은 상기 기판의 식각 홀과 연결되는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 2에 있어서, 상기 식각 홀은 상기 공기층을 외부와 연통시켜주는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1에 있어서, 상기 공기층은 상기 히터전극을 수용하는 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1에 있어서, 상기 공기층은 상기 기판에 식각된 패터닝 희생층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
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청구항 1에 있어서, 상기 정전기력은 상기 히터전극의 발열시 함께 발생되는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1에 있어서, 상기 정전기력은 상기 히터전극의 발열 중지시 함께 중지되는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1에 있어서, 상기 정전기력은 상기 정전기력전극에 대한 정전기력 전압의 구동 ON 제어시 공급되는 전원으로 발생되는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1에 있어서, 상기 하부층에는 온도센서전극이 더 구비되고, 상기 온도센서전극은 상기 히터전극의 발열 후 PM 재측정을 위한 온도 검출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 PM 센서.
청구항 1 내지 5 및 청구항 8 내지 11 중 어느 한 항에 의한 PM 센서가 적용된 차량에 있어서,
엔진의 배기가스가 흐르는 배기파이프에 구비되고, 측정전극에 포집된 PM을 히터전극의 히터 발열로 태워줄 때 정전기력에 의한 인력으로 상기 측정전극이 상기 히터전극쪽으로 당겨지는 공기층을 형성한 PM 센서(Particulate Matters Sensor);
가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 12에 있어서, 상기 PM 센서는 상기 배기파이프에 설치된 촉매(501)의 뒤쪽으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 12에 있어서, 상기 PM 센서는 PM 센서 제어기로 제어되고, 상기 PM 센서 제어기는 상기 정전기력을 발생시키는 전원공급을 제어해주는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 13에 있어서, 상기 PM 센서 제어기는 정전기력 전압의 구동 ON/OFF 제어로 상기 정전기력의 발생을 제어해주는 것을 특징으로 하는 차량.