[发明专利]颗粒物检测传感器和颗粒物检测设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒物检测传感器和一种颗粒物检测设备。更加具体地，本发明涉及一种这样的颗粒物检测传感器，所述颗粒物检测传感器布置在内燃机的排气道中，并检测废气中的颗粒物的数量，并且，本发明还涉及一种使用这种颗粒物检测传感器的颗粒物检测设备。

背景技术

例如，PCT申请No.2006-515066的公开的日文译文（JP-A-2006-515066）描述了一种传感器，所述传感器检测内燃机废气中的颗粒物（PM）的数量。这种传感器具有相互之间间隔开并且平行布置的电极。这种传感器布置在排气道中，其中所述电极的至少一部分暴露于废气。当废气通过排气道时，废气中的颗粒物聚集在电极上。结果，电极之间的阻抗发生变化。上述传感器检测这种阻抗变化，并且根据这种变化检测聚集在电极之间的颗粒物的数量。

顺便提及，在检测颗粒物数量的同时，颗粒物在传感器的电极上聚集。如果聚集的颗粒物的数量增加并且超过特定的聚集量，则传感器将不能输出等于或大于阈值的输出值。因此，为了准确地检测颗粒物数量，必须移除在特定阶段已经聚集在电极上的颗粒物。如日本专利申请公报No.2009-144512（JP-A-2009-0144512）所描述的那样，一种移除已经聚集在传感器上的颗粒物的已知方式是通过利用传感器中内置的加热器来加热传感器以燃烧掉颗粒物。

当通过燃烧已经聚集在传感器上的颗粒物将这些颗粒物移除时，燃烧速率受到废气中的氧气浓度的限制。因此，可能需要耗费较长时间来燃烧颗粒物。然而，在移除颗粒物的同时，传感器不能如通常那样用于检测颗粒物数量，所以用于移除颗粒物的燃烧过程耗费较长时间是不符合期望的。

此外，利用燃烧颗粒物的移除方法，可能无法充分移除已经结合到传感器的电极的碳（C）。因此，如果在燃烧（即，移除）颗粒物之后继续使用传感器，则存留在电极上的碳将逐渐增加，这可能导致传感器输出的零点偏离。如果发生这种情况，根据传感器输出所获得的颗粒物数量将偏离。因此，期望一种也能够充分移除已经结合到电极的碳的移除方法。

发明内容

因此，本发明提供了一种颗粒物检测传感器和一种颗粒物检测设备，所述颗粒物检测传感器和颗粒物检测设备使得能够在短时间内完成移除已经聚集在电极上的颗粒物的处理，并且甚至使得能够充分移除已经结合到电极的碳。

本发明的第一方面涉及一种颗粒物检测传感器。这种颗粒物检测传感器包括：一对第一电极，所述一对第一电极测量气体中的颗粒物的数量；固体电解质，所述固体电解质与所述一对电极中的至少一个电极相接触；第二电极，所述第二电极与固体电解质的表面接触，所述固体电解质的与所述第二电极相接触的所述表面位于与和所述第一电极相接触的表面相对的侧上；和加热部分，所述加热部分加热所述第一电极和第二电极。

根据这个方面，第二电极布置成使得固体电解质被夹在用于检测颗粒物的数量的第二电极和第一电极之间。因此，能够在第一电极和第二电极之间施加电压。由于施加这个电压，在第二电极处产生氧离子，并且所述氧离子被注入（pump）到第一电极。结果，氧离子与包括已经结合到第一电极的碳的颗粒物发生化学反应，并且然后被排放。因此，能够在短时间内可靠地移除粘附到颗粒物检测传感器的第一电极的颗粒物，并且阻止颗粒物检测传感器的零点出现偏离，从而提高传感器的耐用性。

本发明的第二方面涉及一种颗粒物检测设备，所述颗粒物检测设备通过在传感器元件部分的一对第一电极之间施加预定电压来测量气体中的颗粒物的数量。这种颗粒物检测设备包括：检测部分，所述检测部分检测在第一电极上是否已经聚集了超过基准数量的颗粒物；温度控制部分，当检测到已经聚集了多于基准数量的颗粒物时，所述温度控制部分控制传感器元件部分的温度，使传感器元件部分的温度变得等于或高于基准温度；和电压控制部分，在检测到已经聚集了多于基准数量的颗粒物时，所述电压控制部分在第一电极和第二电极之间施加基准电压，所述第一电极和所述第二电极布置成使得固体电解质被夹在第二电极和第一电极之间。

根据这个方面，当多于基准数量的颗粒物已经聚集在第一电极上时，在第一电极和第二电极之间施加电压，使得产生在第二电极处的氧离子被注入到第一电极。结果，氧离子与粘附到第一电极的颗粒物发生反应，并且然后被排出，因此能够有效地移除粘附到第一电极的颗粒物。

在上述方面中，基准温度可以是700℃，并且当在第一电极之间施加预定电压并且测量颗粒物数量时，温度控制部分可以将第一电极的温度控制成等于或低于300℃的温度。