[发明专利]一种尾气颗粒物检测传感器片芯及其检测方法

说明书

本发明涉及一种尾气颗粒物检测传感器片芯，由多层长方形基片构成，从第一基片到第八基片从上至下依次叠加。一般的，所述的基片主要成分为氧化锆的氧离子导体材料。所述的第一基片与第二基片之间设置加热电级。加热电级具有加热和测温两种功能。加热电级材料为Pt。所述的第五基片包含尾气出口通道，所述第七基片包含尾气进气通道，所述第六基片包含气流导通孔，所述的气流导通孔导通尾气进气通道和尾气出气通道。尾气进气通道内设置氧泵电池、第一氧敏电池和催化电级，尾气出气通道内设置第二氧敏电池。第三基片上设置空气参比腔室，参比腔室内设置参比电级。该方法不受颗粒物沉积的影响，准确度高，测量实时性好。

技术领域

本发明涉及一种尾气颗粒物检测传感器片芯及其检测方法，属于机动车辆尾气排放检测领域。

背景技术

颗粒物汽车尾气中主要污染物之一，成分复杂且具有较强的吸附能力，可以吸附各种病原微生物、致癌物苯并笓和金属粉尘，因此颗粒物随呼吸进入人体肺部以后，会导致各种呼吸疾病、激发恶性肿瘤和刺激人体皮肤和眼结膜。因此对尾气中颗粒物浓度的检测就显得十分重要。

现有颗粒物传感器的测量方法为设置两个交叉的工作电级，如中国专利200680023255.3所述，通过测量两个交叉电级之间的电阻值或者电容值来测量颗粒物的浓度，测试原理如图1所示。在测量过程中，颗粒物不断在电级表面沉积，传感器的输出信号是颗粒物沉积的结果。当颗粒物沉积到一定程度以后，利用燃烧将聚集的颗粒物除去，但燃烧的速率受到尾气中氧气的限制，时间长，且无法去除已经结合到传感器电级上的碳颗粒，导致传感器输出的零点偏离。此外当沉积颗粒物为大颗粒时，大颗粒覆盖电级，当小颗粒再沉积时，将不会在引起电信号的变化，导致传感器灵敏度下降。为解决颗粒物燃烧除去的问题，中国专利201180007319.1提供了一种充分移除已经结合到电级上的碳的方法，在承接工作电级基片的背面增加了氧泵电级，在工作电级和氧泵电级之间施加电压，形成一氧泵电池，将氧离子泵入工作电级，完成颗粒物的燃烧。为解决大粒径的颗粒物堆积在颗粒物传感器的电极之间时，电极导电性突变的问题，中国专利CN103782162A公开了一种通过增加一个绝缘体和在绝缘体的主表面上相互隔开间隔的配置的一对电极的方式，抑制大颗粒的颗粒物向电极之间附着，从而抑制偏差。但传感器的电参数量依然是瞬时颗粒物浓度与长时间沉积的叠加，起不到测量瞬时颗粒物浓度的作用，分辨精度也不高，满足不了控制排放的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾气颗粒物检测传感器片芯及其检测方法，克服现有颗粒物传感器由于沉积物影响引起的测量精度差和不能瞬时检测，其检测传感器片芯不受颗粒物沉积的影响，准确度高，测量实时性好。

本发明技术方案是这样实现的：一种尾气颗粒物检测传感器片芯，由多层长方形基片构成，其特征在于：从第一基片到第八基片从上至下依次叠加，基片的主要成分为氧化锆的氧离子导体材料，其中第一基片与第二基片之间设置加热电级，加热电级具有加热和测温两种功能，加热电级材料为Pt；第五基片包含尾气出口通道，第七基片包含尾气进气通道，第六基片包含气流导通孔，气流导通孔导通尾气进气通道和尾气出气通道，尾气进气通道内设置氧泵电池、第一氧敏电池和催化电级，尾气出气通道内设置第二氧敏电池；第三基片上设置空气参比腔室，参比腔室内设置参比电级。

所述的氧泵电池由设置在第一基片上下表面的氧泵外电级和氧泵内电级组成，所述第一氧敏电池由设置在第六基片下表面的第一氧敏电级和设置在第四基片上表面的参比电级组成；所述第二氧敏电池由设置在第四基片下表面的第二氧敏电级和参比电级组成，第一氧敏电级和第二氧敏电级以及参比电级材料均为Pt。

所述的催化电级由设置在第八基片上表面的第一催化电级和设置在第六基片下表面的第二催化电级组成。

所述的氧泵外电级与氧泵内电级上下对应设置，且氧泵内电级设置在尾气进气通道接近尾气进入端，氧泵内电级材料为贵金属Pt。

所述的第一氧敏电级设置在尾气进气通道接近尾气进入端，且与氧泵内电级相对应。