WO2019120790A1 - Sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum - Google Patents

Sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum Download PDF

Info

Publication number
WO2019120790A1
WO2019120790A1 PCT/EP2018/081417 EP2018081417W WO2019120790A1 WO 2019120790 A1 WO2019120790 A1 WO 2019120790A1 EP 2018081417 W EP2018081417 W EP 2018081417W WO 2019120790 A1 WO2019120790 A1 WO 2019120790A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode structure
signal
test
measuring
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/081417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Klenk
Denis Kunz
Roman Siefert
Michael Scholl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2019120790A1 publication Critical patent/WO2019120790A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/05—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/20—Sensor having heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/281—Interface circuits between sensors and control unit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the prior art discloses a multiplicity of sensor arrangements for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas space.
  • the measuring gas may be an exhaust gas of a
  • the particles may be soot or dust particles.
  • the invention will be described below without limiting further embodiments and applications, in particular with reference to sensor elements for the detection of soot particles.
  • Two or more metallic electrodes may be mounted on an electrically insulating support.
  • the electrodes are usually baked by means of an integrated heating element. As a rule, they value
  • Particle sensors the changed due to the particle accumulation electrical properties of an electrode structure. For example, a decreasing resistance or current at constant applied voltage can be measured. Sensor arrays operating on this principle are generally referred to as resistive sensors and exist in a variety of ways
  • Embodiments such as e.g. DE 10 2005 053 120 A1, DE 103 19 664 A1, DE10 2004 0468 82A1, DE 10 2006 042 362 A1, DE 103 53 860 A1, DE 101 49 333 A1 and WO 2003/006976 A2.
  • the configured as soot sensors sensor assemblies are commonly used to monitor diesel particulate filters.
  • the particle sensors of the type described are usually included in a protective tube, which at the same time, for example, the flow through the
  • a continuous monitoring preferably with a fixed predetermined minimum frequency, such as
  • a monitor with at least 2 Hz often provides one
  • the sensor arrangement comprises at least one sensor element with at least one first electrode structure and at least one second electrode structure.
  • the first electrode structure has at least one first supply line.
  • the sensor arrangement comprises at least one
  • the control unit comprises at least one measuring device.
  • the measuring device is set up to detect a change in electrical properties of the sensor element caused by an accumulation of the particles on the electrode structure by measuring a voltage drop across at least one measuring resistor on the first electrode structure.
  • the control unit comprises at least a first test device.
  • the first test device is set up to apply a first test signal to the first electrode structure via the first supply line, in particular to apply it in a switchable manner, and to detect a first response signal of the first electrode structure via the second supply line.
  • the control unit may comprise at least a second test device.
  • the second test device can be set up to act on the second electrode structure in particular switchably with a second test signal and to detect a second response signal of the second electrode structure.
  • a “sensor arrangement” can basically be understood to mean any device which is set up to detect at least one measured variable of the measurement gas.
  • a “sensor arrangement for detecting particles of a measuring gas” can basically be understood to mean any device which is suitable for qualitatively and / or quantitatively detecting the particles in the measuring gas and which, for example, with the aid of a suitable control unit and suitably designed
  • Electrodes can generate at least one electrical measurement signal corresponding to the detected particles, such as a voltage or a current.
  • the detected particles may in particular be soot particles and / or dust particles.
  • DC signals and / or AC signals can be used.
  • a resistive portion and / or a capacitive portion are used.
  • the sensor arrangement can be set up in particular for use in a motor vehicle.
  • the measuring gas may be an exhaust gas of the motor vehicle.
  • gases and gas mixtures are possible in principle.
  • an exhaust gas is understood in particular to mean gaseous waste products in a combustion process, which may also include solid and / or liquid admixtures, for example in the form of particles and / or droplets.
  • Measuring gas space can basically be any, open or closed space in which the measuring gas is received and / or which is flowed through by the measuring gas.
  • the measuring gas space may be an exhaust gas tract of an internal combustion engine, for example an internal combustion engine.
  • Can support or carry out the combustion process may be a device with at least one combustion chamber.
  • it may be a heat engine, by means of which by combustion of at least one fuel chemical energy is converted into mechanical energy.
  • a heat engine by means of which by combustion of at least one fuel chemical energy is converted into mechanical energy.
  • internal combustion engines are mentioned, especially diesel engines. Also other types of
  • particles within the scope of the invention are generally particles which have a small dimension in comparison with the system under consideration, in particular the internal combustion engine or an exhaust system of the same.
  • the particles may have a particle size or average particle size of less than one millimeter, typically less than 1 micrometer.
  • the particles may be particles with an average particle size of 20 nanometers to 300 nanometers.
  • these may be electrically insulating and / or electrically conductive particles, such as soot or dust particles.
  • Soot can in particular a black solid, which consists for the most part of carbon.
  • a “sensor element” can basically be understood to mean any device which can be used as a device
  • Function unit for example, for a sensor arrangement, can serve and as such can generate at least one measurement signal, for example, the
  • an “electrode structure” can basically be understood as meaning any one or more electrical conductors which are suitable for current measurement and / or voltage measurement and / or which have at least one element in contact with the electrode structure with a voltage and / or can apply a current.
  • the electrode structure may in particular comprise one or more electrode fingers.
  • an “electrode finger” can basically be understood to mean any shape of the electrode structure whose dimensions in one dimension clearly exceed a dimension in at least one other dimension, for example at least a factor of 2, preferably at least a factor of 3 preferably at least a factor of 5.
  • the electrode finger may in particular have an electrode finger shape.
  • the electrode finger mold may comprise at least one of the following shapes: a loop, in particular an open or closed loop; a loop, in particular an open or closed loop; a turn; a snake shape; an S-shape; a meander shape.
  • a loop can basically be understood to mean a shape which has a bend. In particular, this may be a strong bend, so that the object having the bend has a circular or spiral shape.
  • the first electrode structure and / or the second electrode structure may in particular be formed as continuous loops.
  • first electrode structure and “second electrode structure” are to be regarded as mere descriptions, without an order or
  • Electrode structures or in each case exactly one type can be provided.
  • additional electrode structures for example one or more third electrode structures may be present.
  • the second electrode structure may be configured for a
  • the sensor element may further comprise at least one further device.
  • the further device may in particular be a heating device.
  • the further device may be at least one temperature measuring device.
  • the second electrode structure may comprise all or part of the further device. In particular, the second electrode structure, and the further device in a common
  • the second electrode structure may be configured for detecting the particles of the measurement gas in the measurement gas space. Furthermore, the second electrode structure can be set up for a temperature measurement. A particular desired functionality can be adjusted by means of switching, for example by means of a switch, in particular by means of a semiconductor switch.
  • first lead and second lead are as pure
  • supply line basically denotes any electrical line which is set up for the transport of electrical energy. In particular, it may be a conductive connection between electrical components.
  • the supply line may in particular comprise one or more metallic electrical conductors, usually in the form of wires or strands, but also of strips or rails, for example of copper or aluminum. Others too
  • a “measuring device” can basically be understood to mean any device which is set up to detect at least one electrical signal. In particular, it can be in the measurement signal by at least one measurement signal of the sensor arrangement, in particular of the sensor element, act according to the detected measured variable.
  • the measuring signal may be at least one electrical measuring signal, for example a voltage or a current, corresponding to the detected particles.
  • the measuring device can be set up to apply a basic electrical signal to the first electrode structure, wherein the first test signal and / or the second test signal is superimposed on the electrical base signal.
  • the first test device and / or the second test device can be coupled to the measuring device, so that can be superimposed on the electrical signal to the test signal from an electrical base signal generated by the measuring device.
  • an "electrical property" of a device may in principle be understood to be any feature or arbitrary nature of the device which influences at least one electrical variable, for example a voltage or a current flow, if the device is part of an electrical circuit ,
  • the electrical property may be one
  • Resistor or act on an impedance Resistor or act on an impedance.
  • electrically conductive soot bridges between the electrode devices can influence the electrical properties of the electrode structure, in particular its resistance.
  • test device may in principle be understood as any device which is set up to control or monitor at least one property, in particular the functional state, of another device, in particular a device electrically connected to the test device.
  • first tester and second tester are to be considered as pure descriptions without indicating any order or ranking, for example, without precluding the possibility that several types of first test apparatuses and / or second test apparatuses, or just one type in each case, may be provided. Furthermore, additional test devices, for example, one or more third test devices may be present. The first test device and / or the second test device can
  • a "defect" of a device can basically be understood to mean a restriction or a failure of the functional capability of the device.
  • a "defect of the first electrode structure or of the second electrode structure” can be understood as meaning that the sensor element can not produce the at least one measurement signal, for example the at least one electrical measurement signal corresponding to the detected particles, for example delayed, not in the provided strength or not according to the particles to be detected.
  • test signal may in principle be any electrical signal, in particular a
  • the Device is acted upon.
  • Test signal can be changed over time or constant.
  • the first test device and / or the second test device may be configured to generate a response signal of the first electrode structure or of the second test device
  • a "response signal” may in principle be an electrical signal of a
  • the Device can be understood, which is caused by a response signal temporally preceding electrical signal to which the device or another device in electromagnetic contact with her was applied.
  • the electrical signal preceding the response signal in time may be the test signal.
  • switchable basically means that any one
  • Association of individual electrical elements and / or electromechanical individual elements to a functionally correct arrangement is controllable.
  • the combination may be usable by an electric current through the individual electrical elements and / or
  • Individual elements and / or electromechanical individual elements by one or more electrical lines to be connected to each other and by means of an electrical switch can be changed between two different states.
  • the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements can be connected to one another by one or more electrical lines and the connection can be set up in such a way that a current flows through the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements.
  • the individual electrical elements and / or electromechanical individual elements can not be connected to one another by one or more electrical lines and the combination can be set up such that a current flow through the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements does not take place or is at least reduced.
  • first state and second state are to be regarded as pure descriptions without indicating a sequence or precedence and, for example, without precluding the possibility that several types of first states and / or second states or in each case exactly one species may be provided. Furthermore, additional states, for example one or more third states may be present.
  • the first test device may have at least one electrical switch.
  • the first test device can be at least one
  • load resistance basically refers to any electrical resistance that is set up to load an electrical energy source and / or an electrical signal source.
  • the load resistor may be configured to determine and / or adjust an electrical current and / or electrical power supplied by a source.
  • the load resistor can therefore also a
  • AC resistance and / or an impedance which is composed of an effective resistance and a reactance.
  • Other embodiments are conceivable in principle.
  • control unit can continue the second
  • the second test device can be set up second electrode means to act on the second test signal, in particular to apply switchable, and to detect a second response signal of the second electrode means.
  • the second test device may have at least one further load resistor.
  • the control unit may further comprise at least one measuring resistor.
  • the term "measuring resistor” basically denotes any one measuring resistor.
  • Resistor which can be used for a measurement of an electric current.
  • An electric current which is established by the
  • the measuring resistor can therefore cause a proportional to a magnitude of the electric current voltage drop.
  • the measuring resistor may have an AC resistance of 100 W to 100 KQ, preferably 1 KQ to 10 KQ.
  • the measuring resistor can therefore also be called a measuring resistor, shunt or measuring shunt. Furthermore, the
  • Measuring resistor comprise at least one operational amplifier.
  • the term "operational amplifier” basically refers to any electronic amplifier having a gain of 1 or greater than 1.
  • the measuring device may be configured to detect the voltage drop by means of the operational amplifier.
  • the sensor arrangement comprises, as already stated above, the control unit.
  • the control unit comprises, as already stated above, the measuring device, the first test device and the second test device. Furthermore, the
  • Control unit at least one electrical energy source and at least one processor or circuit which can perform a control function and / or evaluation function of at least one with the sensor array, in particular with the sensor element, generated measurement signal and / or response signal.
  • the measuring device can be designed to apply an electrical base signal to the first electrode structure and / or the second electrode structure, wherein the first test signal or the second test signal can be superimposed on the electrical base signal.
  • an "electrical base signal” can basically be understood as meaning any electrical signal
  • Electrode structure is applied, in particular for the purpose of generating an electrical measurement signal according to the detected particles.
  • the electrical base signal can serve to detect the electrical properties of the sensor element, in particular of the electrode structure, and thus also the change in the electrical properties of the sensor element, in particular of the electrode structure. Since the changes in the electrical properties of the sensor element, in particular the electrode structure, caused by the attachment of the particles to the electrode structure serve to detect the particles, the electrical base signal can serve in particular for generating an electrical measurement signal according to the detected particles.
  • the basic electric signal may in particular be a continuous electrical signal.
  • the measuring device can be at least one voltage source for acting on the electrode structure with a
  • Base voltage and at least one current measuring device for measuring a current of the electrode structure have.
  • the base voltage may be the electrical base signal.
  • the first test device and / or the second test device may have at least one electrical energy source.
  • first test device and / or the second test device may have at least one electrical energy source.
  • Test device and / or the second test device at least one
  • test signal and / or voltage source in particular a pulsed electrical energy source, for generating the test signal.
  • first test signal and / or the second test signal can be at least one
  • the first test signal and / or the second test signal may have a frequency of at least 2 Hz.
  • the first test device and / or the second test device may further comprise at least one detection device for detecting the response signal, in particular a voltage measuring device and / or a
  • the first test device and / or the second
  • Test apparatus may further comprise at least one electrical element selected from the group consisting of: a capacitor; a capacity; a resistance; a coil; a coil pair.
  • the electrical element can couple the test device to the measuring device and / or the electrode structure, so that the test signal can be superimposed on the electrical base signal generated by the measuring device via the electrical element.
  • a meander-shaped course can basically be understood to mean any course which has at least one S-shape or at least one snake-shape or at least one turn.
  • the electrode fingers can be designed in particular as continuous loops.
  • the sensor assembly may be configured to monitor an electrical continuity of the electrodes.
  • the sensor element may comprise a heater.
  • the heater can be set up to free the sensor element, in particular the first electrode device and the second electrode device, from the particles, in particular the soot particles.
  • the method comprises a use of the sensor arrangement, as has already been described or will be described below.
  • the method comprises the following steps, preferably in the order given. Also a different order is possible. Furthermore, one or more or all of the method steps can also be carried out repeatedly. Furthermore, two or more of the
  • Process steps are also completely or partially overlapping in time or performed simultaneously.
  • the method may, in addition to the method steps mentioned, also comprise further method steps.
  • the method comprises the following steps:
  • Measuring signal is detected by an accumulation of the particles on the electrode structure change in electrical properties of the sensor element can be detected
  • Electrode structure the second electrode structure.
  • Step b) may in particular comprise the following steps: i. Applying a first test signal to the first electrode structure;
  • step b) may comprise the following steps:
  • the steps l.-lll. can be performed in particular during a temperature measurement.
  • the time-varying first test signal and / or the time-varying second test signal in step i. or I. may in particular comprise at least one voltage signal. In particular, that can
  • Voltage signal comprise at least one element selected from the group consisting of: a capacitively generated voltage signal; an electrically, in particular resistively, generated voltage signal; an inductively generated voltage signal. Furthermore, the application of the first
  • Electrode structure and / or second electrode structure with a first and second test signal in step i. or I. be carried out with a frequency of at least 2 Hz.
  • the response signal in step ii. or II. comprise at least one capacitive signal.
  • the evaluation of the response signal in step iii. or III. comprising comparing the response signal with a predetermined response threshold.
  • the first electrode structure and the second electrode structure are classified as intact when the response signal is greater than the predetermined threshold, and the first electrode structure and the second electrode structure can be classified as erroneous if the response signal is less than or equal to the predetermined response threshold.
  • the sensor arrangement according to the invention and the described methods have numerous advantages over conventional sensor arrangements and methods of the type mentioned.
  • the sensor arrangement according to the present invention can basically meet the legal CARB specification "2 Hz diagnosis”. Furthermore, a Rußmessumble be checked.
  • Already known sensor arrangements can basically one
  • an actual sensor signal can be superimposed on one with a high leakage current or offset, which is caused by the
  • Terminating resistor may be conditional. This can lead to a higher variance of a sensor trip time.
  • the method for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas chamber according to the present invention may have the possibility to place the second electrode device, in particular a negative IDE electrode in a common ground branch, in particular a heater and / or Temperaturmäander- mass branch and second supply line
  • the first electrode device can be used as a liberated line for an IDE loop diagnosis.
  • a particular desired functionality such as a soot measurement, a temperature measurement, a heating, can be made possible by means of switching, for example by means of a semiconductor switch. Another legal requirement is basically the so-called "monitoring capability". After that should basically per
  • Self-diagnosis can be detected whether a soot measurement capability and thus the sensitivity of the sensor device is limited.
  • the electrode device can be designed as a continuous snake structure. A possible interruption of individual subregions can be recognized immediately.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • Figure 2 is a flow chart of an inventive
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • the sensor arrangement 110 for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space.
  • the sensor arrangement 110 comprises a sensor element 112, as indicated in FIG. 1 by the dashed rectangle.
  • the sensor element 112 may include at least one soot path 114.
  • the sensor element 112 comprises at least a first electrode structure 116 and at least one second electrode structure 120.
  • the first electrode structure 116 comprises a first supply line 118 and a second supply line 122.
  • the second electrode structure 120 may comprise a third supply line 119 and a fourth supply line 121.
  • the sensor arrangement 110 further comprises a control unit 124
  • Control unit 124 has at least one measuring device 126, wherein measuring device 126 is set up to detect an electric change due to an attachment of the particles to first electrode structure 116
  • the control unit 124 further comprises at least one first test device 128, which is set up to act on the first electrode structure 116 via the first supply line 118 with at least one first test signal and a response signal of the first
  • the control unit 124 may further comprise at least a second
  • Test apparatus 130 which is set up, the second
  • the first test device 128 may include at least one load resistor 140.
  • the load resistor can be set up to apply the first test signal to the first electrode structure 116 in a switchable manner via the first supply line 118.
  • the load resistor 140 can be connectable to the first electrode structure 116 by means of a switch 142.
  • the control unit can at least one
  • Operational amplifier 144 and the measuring resistor 145 include.
  • Resistor 145 and operational amplifier 144 may be configured to detect the voltage drop.
  • control unit 124 may comprise at least one electrical energy source, in particular a current source and / or a voltage source 132, as well as at least one processor or circuit, which has a
  • Control function and / or evaluation function of at least one with the sensor array 110, in particular with the sensor element 112, generated measuring signal and / or response signal can exercise.
  • the measuring device 126 and the test device 128 may each be formed entirely or only partially on a common microcontoller 134, which may comprise the processor and / or the circuit.
  • electrically conductive soot bridges can form between the first electrode structure 116 and the second electrode structure 120, which can facilitate a current flow between the first electrode structure II6 and the second electrode structure 120.
  • This situation is illustrated in FIG. 1 by one of the first electrode structure 116 and the second one
  • Temperature measuring resistor 139 include.
  • the first resistor 139 includes the resistor 139 and the resistor 139 .
  • Heating resistor 138 may be configured to free the sensor element 112, in particular the first electrode structure 116 and the second electrode structure 120 of the particles, in particular the soot particles.
  • the first test device 128 may be at least one electrical
  • the test apparatus 128 may include the voltage source 132.
  • the voltage source 132 may in particular be designed to generate a constant voltage.
  • the test signal may be generated by the first tester 128 by turning on and off the load resistor (140).
  • the first test device 128 may further comprise at least one detection device for detecting the Have response signal, in particular a voltage measuring device and / or a current measuring device.
  • the control unit 124 in particular the first test apparatus 128 and / or the second test apparatus 130 and / or the measuring apparatus 126, may in particular comprise at least one DC / DC converter 143.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space.
  • a sensor arrangement 110 which at least partially corresponds to the sensor arrangement according to FIG. It can therefore be on the
  • step 146 at least one measurement signal is detected, wherein by means of the
  • Measuring signal is determined by an attachment of the particles to the electrode structure change electrical properties of the sensor element can be detected.
  • step 148 applying a first test signal to the first electrode structure.
  • Step 150 may be carried out, which comprises subjecting the second electrode structure to a second test signal.
  • step 152 a response signal to the first time-varying test signal may be detected, shown as step 152. It may be checked after step 152 if a threshold is exceeded, shown as step 154.
  • step 150 a response signal may be detected on the second test signal shown as step 156. It may be checked after step 156 whether a threshold
  • step 158 is exceeded, shown as step 158.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Es wird eine Sensoranordnung (110) zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Die Sensoranordnung (110) umfasst: - mindestens ein Sensorelement (112) mit mindestens einer ersten Elektrodenstruktur (116) und mindestens einer zweiten Elektrodenstruktur (120), wobei die erste Elektrodenstruktur (116) mindestens eine erste Zuleitung (118) aufweist; - mindestens eine Steuereinheit (124), wobei die Steuereinheit (124) mindestens eine Messvorrichtung (126) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (126) eingerichtet ist, um eine durch eine Anlagerung der Partikel zwischen der ersten Elektrodenstruktur (116) und der zweiten Elektrodenstruktur (120) bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements durch Messung eines Spannungsabfalls an mindestens einen Messwiderstand (145) an der ersten Elektrodenstruktur (116) zu erfassen; und die erste Elektrodenstruktur (116) mindestens eine zweite Zuleitung (122) aufweist, wobei die Steuereinheit (124) weiterhin mindestens eine erste Prüfvorrichtung (128) aufweist, wobei die erste Prüfvorrichtung (128) eingerichtet ist, die erste Elektrodenstruktur (116) über die zweite Zuleitung (122) mit einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein erstes Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur (116) über die erste Zuleitung (118) zu erfassen.

Description

Beschreibung
Titel
Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem
Messgasraum und Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensoranordnungen zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Beispielsweise kann es sich bei dem Messgas um ein Abgas einer
Brennkraftmaschine handeln. Insbesondere kann es sich bei den Partikeln um Ruß- oder Staubpartikel handeln. Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer Ausführungsformen und Anwendungen, insbesondere unter Bezugnahme auf Sensorelemente zur Detektion von Rußpartikeln beschrieben.
Zwei oder mehrere metallische Elektroden können auf einem elektrisch isolierenden Träger angebracht sein. Die sich unter Einwirkung einer Spannung anlagernden Teilchen, insbesondere die Rußpartikel, bilden in einer sammelnden Phase des Sensorelements elektrisch leitfähige Brücken zwischen den beispielsweise als kammartig ineinandergreifende Interdigitalelektroden ausgestalteten Elektroden und schließen diese dadurch kurz. In einer regenerierenden Phase werden die Elektroden üblicherweise mit Hilfe eines integrierten Heizelementes freigebrannt. In der Regel werten die
Partikelsensoren die aufgrund der Partikelanlagerung geänderten elektrischen Eigenschaften einer Elektrodenstruktur aus. Es kann beispielsweise ein abnehmender Widerstand oder ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung gemessen werden. Nach diesem Prinzip arbeitende Sensoranordnungen werden im Allgemeinen als resistive Sensoren bezeichnet und existieren in einer Vielzahl von
Ausführungsformen, wie z.B. aus DE 10 2005 053 120 Al, DE 103 19 664 Al, DE10 2004 0468 82A1, DE 10 2006 042 362 Al, DE 103 53 860 Al, DE 101 49 333 Al und WO 2003/006976 A2 bekannt. Die als Rußsensoren ausgestalteten Sensoranordnungen werden üblicherweise zur Überwachung von Diesel- Partikelfiltern eingesetzt. Im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine sind die Partikelsensoren der beschriebenen Art in der Regel in ein Schutzrohr aufgenommen, das gleichzeitig beispielsweise die Durchströmung des
Partikelsensors mit dem Abgas erlaubt.
Aufgrund eines steigenden Umweltbewusstseins und auch zum Teil bedingt durch gesetzliche Vorschriften muss der Rußausstoß während des Fährbetriebes überwacht und die Funktionalität der Überwachung sichergestellt werden. Diese Art der Überwachung der Funktionalität wird im Allgemeinen als On-board- Diagnose bezeichnet. Vorrichtungen und Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors sind beispielsweise aus DE 10 2009 028 239 Al, DE 10 2009 028 283 Al, DE 2007 046 096 Al und US 2012/0119759 Al bekannt.
Trotz der Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten
Sensoranordnungen zur Erfassung von Partikeln beinhalten diese noch
Verbesserungspotential. So ist insbesondere die gesetzlich geforderte
Eigenüberwachung des Rußsensors hinsichtlich elektrischer Funktionalität in der Regel schwierig umzusetzen. Insbesondere eine kontinuierliche Überwachung, vorzugsweise mit einer fest vorgegebenen, minimalen Frequenz, wie
beispielsweise eine Überwachung mit mindestens 2 Hz, stellt häufig eine
Herausforderung dar. Weiterhin werden in der Regel Teilschädigungen, die zu einem Empfindlichkeitsverlust führen können, nicht oder nicht als solche erkannt. Weiterhin können parasitäre Effekte, wie beispielsweise eine Überlagerung eines Signals der Sensoranordnung durch einen parasitären Strom, welcher von einer Temperatur und/oder einer Alterung eines verwendeten Widerstands abhängen kann, die Eigendiagnose erschweren. Häufig ist weiterhin eine Trennung des durch die Partikel bedingten Signals von einem Offset-Signal nicht eindeutig möglich, so dass die Eigendiagnose während der Beladung des Sensorelements mit Partikeln erschwert ist. Offenbarung der Erfindung
In Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher eine Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
vorgeschlagen. Die Sensoranordnung umfasst mindestens ein Sensorelement mit mindestens einer ersten Elektrodenstruktur und mindestens einer zweiten Elektrodenstruktur. Die erste Elektrodenstruktur weist mindestens eine erste Zuleitung auf. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung mindestens eine
Steuereinheit. Die Steuereinheit umfasst mindestens eine Messvorrichtung. Die Messvorrichtung ist eingerichtet, um eine durch eine Anlagerung der Partikel an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements durch Messung eines Spannungsabfalls an mindestens einem Messwiderstand an der ersten Elektrodenstruktur zu erfassen. Weiterhin umfasst die Steuereinheit mindestens eine erste Prüfvorrichtung. Die erste Prüfvorrichtung ist eingerichtet, die erste Elektrodenstruktur über die erste Zuleitung mit einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen, insbesondere schaltbar zu beaufschlagen, und ein erstes Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur über die zweite Zuleitung zu erfassen. Weiterhin kann die Steuereinheit mindestens eine zweite Prüfvorrichtung umfassen. Die zweite Prüfvorrichtung kann eingerichtet sein, die zweite Elektrodenstruktur insbesondere schaltbar mit einem zweiten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein zweites Antwortsignal der zweiten Elektrodenstruktur zu erfassen.
Unter einer„Sensoranordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, um mindestens eine Messgröße des Messgases zu erfassen. Unter einer „Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases“ kann dementsprechend im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche geeignet ist, die Partikel in dem Messgas qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen und welche beispielsweise mit Hilfe einer geeigneten Ansteuereinheit und geeignet ausgestalteten
Elektroden mindestens ein elektrisches Messsignal entsprechend der erfassten Partikel erzeugen kann, wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Bei den erfassten Partikeln kann es sich insbesondere um Rußpartikel und/oder Staubpartikel handeln. Hierbei können DC-Signale und/oder AC-Signale verwendet werden. Des Weiteren kann beispielsweise zur Signalauswertung aus der Impedanz ein resistiver Anteil und/oder ein kapazitiver Anteil verwendet werden.
Die Sensoranordnung kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sein. Insbesondere kann es sich bei dem Messgas um ein Abgas des Kraftfahrzeugs handeln. Auch andere Gase und Gasgemische sind grundsätzlich möglich. Unter einem Abgas im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere gasförmige Abfallprodukte in einem Verbrennungsprozess zu verstehen, welche auch feste und/oder flüssige Beimischungen, beispielsweise in Form von Partikeln und/oder Tröpfchen, beinhalten können. Bei dem
Messgasraum kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen, offenen oder geschlossenen Raum handeln, in welchem das Messgas aufgenommen ist und/oder welcher von dem Messgas durchströmt wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Messgasraum um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, handeln.
Unter einer Brennkraftmaschine im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine grundsätzlich beliebige Vorrichtung zu verstehen, welche einen
Verbrennungsprozess unterstützen oder durchführen kann. Insbesondere kann es sich um eine Vorrichtung mit mindestens einer Brennkammer handeln.
Insbesondere kann es sich um eine Wärmekraftmaschine handeln, mittels derer durch Verbrennung von mindestens einem Treibstoff chemische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Als Beispiel sind Verbrennungsmotoren zu nennen, insbesondere Dieselmotoren. Auch andere Arten von
Verbrennungsmaschinen sind jedoch grundsätzlich einsetzbar.
Unter Partikeln im Sinne der vorliegenden Erfindung sind im Rahmen der Erfindung allgemein Teilchen zu verstehen, welche im Vergleich zu dem betrachteten System, insbesondere der Verbrennungsmaschine oder einem Abgassystem derselben, eine kleine Dimension aufweisen. Insbesondere können die Partikel eine Partikelgröße oder mittlere Partikelgröße von weniger als einem Millimeter aufweisen, typischerweise von weniger als 1 Mikrometer.
Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von 20 Nanometern bis 300 Nanometern handeln. Dabei kann es sich grundsätzlich um elektrisch isolierende und/oder auch um elektrisch leitfähige Partikel handeln, wie beispielsweise Ruß- oder Staubpartikel. Ruß kann insbesondere ein schwarzer Feststoff sein, der zum größten Teil aus Kohlenstoff besteht.
Unter einem„Sensorelemenf kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche als
Funktionseinheit, beispielsweise für eine Sensoranordnung, dienen kann und als solche mindestens ein Messsignal erzeugen kann, beispielsweise das
mindestens eine elektrische Messsignal entsprechend der erfassten Partikel.
Unter einer„Elektrodenstruktur“ können im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein oder mehrere beliebige elektrische Leiter verstanden werden, welche für eine Strommessung und/oder eine Spannungsmessung geeignet sind, und/oder welche mindestens ein mit der Elektrodenstruktur in Kontakt stehendes Element mit einer Spannung und/oder einem Strom beaufschlagen können. Die Elektrodenstruktur kann insbesondere ein oder mehrere Elektrodenfinger aufweisen. Unter einem„Elektrodenfinger“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Ausformung der Elektrodenstruktur verstanden werden, deren Abmessung in einer Dimension eine Abmessung in mindestens einer anderen Dimension deutlich überschreitet, beispielsweise mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 3, besonders bevorzugt mindestens um einen Faktor 5. Der Elektrodenfinger kann insbesondere eine Elektrodenfingerform aufweisen. Beispielsweise kann die Elektrodenfingerform mindestens eine der folgenden Formen umfassen: eine Schleife, insbesondere eine offene oder geschlossene Schleife; eine Schlaufe, insbesondere eine offene oder geschlossene Schlaufe; eine Windung; eine Schlangenform; eine S-Form; eine Mäanderform. Unter einer Schleife kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Form verstanden werden, die eine Biegung aufweist. Insbesondere kann es sich dabei um eine starke Biegung handeln, so dass das die Biegung aufweisende Objekt eine Kreisform oder Spiralform aufweist. Die erste Elektrodenstruktur und/oder die zweite Elektrodenstruktur können insbesondere als durchgängige Schleifen ausgebildet sein.
Die Bezeichnungen "erste Elektrodenstruktur" und "zweite Elektrodenstruktur" sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder
Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Elektrodenstrukturen und/oder zweiten
Elektrodenstrukturen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann.
Weiterhin können zusätzliche Elektrodenstrukturen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Elektrodenstrukturen vorhanden sein.
Die zweite Elektrodenstruktur kann eingerichtet sein für eine
Temperaturmessung. Das Sensorelement kann weiterhin mindestens eine weitere Vorrichtung umfassen. Die weitere Vorrichtung kann insbesondere eine Heizvorrichtung sein. Weiterhin kann die weitere Vorrichtung mindestens eine Temperaturmessvorrichtung sein. Die zweite Elektrodenstruktur kann die weitere Vorrichtung ganz oder teilweise umfassen. Insbesondere können die zweite Elektrodenstruktur, und die weitere Vorrichtung in einen gemeinsamen
Massezweig gelegt sein. Die zweite Elektrodenstruktur kann eingerichtet sein für eine Erfassung der Partikel des Messgases im Messgasraum. Weiterhin kann die zweite Elektrodenstruktur eingerichtet sein für eine Temperaturmessung. Eine jeweils gewünschte Funktionalität kann mittels Umschalten, beispielsweise mittels eines Schalters, insbesondere mittels eines Halbleiterschalters, eingestellt werden.
Die Begriffe„erste Zuleitung“ und "zweite Zuleitung" sind als reine
Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Zuleitungen und/oder zweiten Zuleitungen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Zuleitungen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Zuleitungen vorhanden sein. Der Begriff„Zuleitung“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige elektrische Leitung welche für einen Transport von elektrischer Energie eingerichtet ist. Insbesondere kann es sich um eine leitende Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen handeln. Die Zuleitung kann insbesondere ein oder mehrere metallische elektrische Leiter umfassen, in der Regel in Form von Drähten oder Litzen, aber auch von Bändern oder Schienen, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Auch andere
Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.
Unter einer„Messvorrichtung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, mindestens ein elektrisches Signal zu erfassen. Insbesondere kann es sich bei dem Messsignal um mindestens ein Messsignal der Sensoranordnung, insbesondere des Sensorelements, entsprechend der erfassten Messgröße handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Messsignal um mindestens ein elektrische Messsignal, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom, entsprechend der erfassten Partikel handeln. Die Messvorrichtung kann eingerichtet sein, um die erste Elektrodenstruktur mit einem elektrischen Basissignal zu beaufschlagen, wobei das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal dem elektrischen Basissignal überlagert ist. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können an die Messvorrichtung koppelbar sein, sodass über das elektrische Element an das Prüfsignal von einem von der Messvorrichtung erzeugten elektrischen Basissignal überlagerbar ist.
Unter einer„elektrischen Eigenschaft“ einer Vorrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Merkmal oder eine beliebige Beschaffenheit der Vorrichtung verstanden werden, welche mindestens eine elektrische Größe, beispielsweise eine Spannung oder einen Stromfluss, beeinflusst, wenn die Vorrichtung Teil eines elektrischen Stromkreises ist.
Insbesondere kann es sich bei der elektrischen Eigenschaft um einen
Widerstand oder um eine Impedanz handeln. So können insbesondere elektrisch leitfähige Rußbrücken zwischen den Elektrodeneinrichtungen die elektrischen Eigenschaften der Elektrodenstruktur, insbesondere ihren Widerstand, beeinflussen.
Unter einer„Prüfvorrichtung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist mindestens eine Eigenschaft, insbesondere den Funktionszustand, einer anderen Vorrichtung, insbesondere einer mit der Prüfvorrichtung elektrisch verbundenen Vorrichtung, zu kontrollieren oder zu überwachen. Die
Bezeichnungen "erste Prüfvorrichtung" und "zweite Prüfvorrichtung" sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Prüfvorrichtungen und/oder zweiten Prüfvorrichtungen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Prüfvorrichtungen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Prüfvorrichtungen vorhanden sein. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können
eingerichtet sein, Defekte der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten Elektrodenstruktur zu detektieren. Unter einem„Defekt“ einer Vorrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Einschränkung oder ein Ausfall der Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung verstanden werden.
Dementsprechend kann unter einem„Defekt der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten Elektrodenstruktur“ verstanden werden, dass das Sensorelement das mindestens eine Messsignal, beispielsweise das mindestens eine elektrische Messsignal entsprechend der erfassten Partikel, nicht oder nur eingeschränkt erzeugen kann, beispielsweise verzögert, nicht in der vorgesehenen Stärke oder nicht entsprechend der zu erfassenden Partikel. Insbesondere kann ein Bruch oder eine Beschädigung des mindestens einen ersten Elektrodenfingers oder des mindestens einen zweiten Elektrodenfingers oder eine fehlerhafte
Anordnung der Elektrodenfinger zueinander, beispielsweise in Form eines Kurzschlusses, zu dem Defekt des Sensorelements führen.
Unter einem„Prüfsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges elektrisches Signal, insbesondere ein
Spannungssignal oder ein Stromsignal, verstanden werden, mit dem eine Vorrichtung zum Zweck einer Überprüfung des Funktionszustands der
Vorrichtung beaufschlagt wird. Das erste Prüfsignal und/oder das zweite
Prüfsignal können zeitlich veränderbar oder auch konstant sein. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können eingerichtet sein, um ein Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten
Elektrodenstruktur zu erfassen und aus dem Antwortsignal auf einen
Funktionszustand der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten
Elektrodenstruktur zu schließen. Unter einem„Antwortsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein elektrisches Signal einer
Vorrichtung verstanden werden, welches durch ein dem Antwortsignal zeitlich vorausgehendes elektrisches Signal hervorgerufen wird, mit welchem die Vorrichtung oder eine andere mit ihr in elektromagnetischem Kontakt stehende Vorrichtung beaufschlagt wurde. Insbesondere kann es sich bei dem zeitlich dem Antwortsignal vorausgehenden elektrischen Signal um das Prüfsignal handeln.
Der Begriff„schaltbar“ bezeichnet grundsätzlich, dass ein beliebiger
Zusammenschluss von elektrischen Einzelelementen und/oder elektromechanischen Einzelelementen zu einer funktionsrechten Anordnung steuerbar ist. Der Zusammenschluss kann verwendbar sein durch einen elektrischen Strom durch die elektrischen Einzelelemente und/oder
elektromechanische Einzelelemente. Dabei können die elektrischen
Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente durch ein oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden sein und mittels eines elektrischen Schalters kann zwischen zwei verschiedenen Zuständen gewechselt werden. In einem ersten Zustand können die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente durch ein oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden sein und der Zusammenschluss kann derart eingerichtet sein, dass ein Strom durch die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente fliest. In einem zweiten Zustand können die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente nicht durch ein oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden sein und der Zusammenschluss kann derart eingerichtet sein, dass ein Stromfluss durch die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente nicht stattfindet oder zumindest reduziert ist. Die Bezeichnungen„erster Zustand“ und„zweiter Zustand“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Zuständen und/oder zweiten Zuständen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Zustände, beispielsweise ein oder mehrere dritte Zustände vorhanden sein. Die erste Prüfvorrichtung kann mindestens einen elektrischen Schalter aufweisen. Die erste Prüfvorrichtung kann mindestens einen
Lastwiderstand aufweisen. Der Begriff„Lastwiderstand“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen elektrischen Widerstand, welcher eingerichtet ist, eine elektrische Energiequelle und/oder eine elektrische Signalquelle zu belasten. Der Lastwiderstand kann eingerichtet sein, einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Leistung, die von einer Quelle geliefert werden, zu bestimmen und/oder einzustellen. Der Lastwiderstand kann daher auch ein
Wechselstromwiderstand und/oder eine Impedanz sein, die sich aus einem Wirkwiderstand und einem Blindwiderstand zusammensetzt. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.
Wie bereits oben ausgeführt, kann die Steuereinheit weiterhin die zweite
Prüfvorrichtung aufweisen. Die zweite Prüfvorrichtung kann eingerichtet sein die zweite Elektrodeneinrichtung mit dem zweiten Prüfsignal zu beaufschlagen, insbesondere schaltbar zu beaufschlagen, und ein zweites Antwortsignal der zweiten Elektrodeneinrichtung zu erfassen. Die zweite Prüfvorrichtung kann mindestens einen weiteren Lastwiderstand aufweisen.
Die Steuereinheit kann weiterhin mindestens einen Messwiderstand umfassen. Der Begriff„Messwiderstand“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen
Widerstand, welcher für eine Messung einer elektrischen Stromstärke verwendet werden kann. Ein elektrischer Strom, welcher eingerichtet ist, durch den
Messwiderstand zu fliesen, kann daher einen zu einer Stärke des elektrischen Stroms proportionalen Spannungsabfall verursachen. Der Messwiderstand kann einen Wechselstromwiderstand von 100 W bis 100 kQ aufweisen, vorzugsweise von 1 kQ bis 10 kQ. Der Messwiderstand kann daher auch als Messwiderstand, Shunt oder als Messshunt bezeichnet werden. Weiterhin kann der
Messwiderstand mindestens einen Operationsverstärker umfassen. Der Begriff „Operationsverstärker“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen elektronischen Verstärker mit einer Verstärkung von 1 oder größer als 1. Die Messvorrichtung kann eingerichtet sein, den Spannungsabfall mittels des Operationsverstärkers zu erfassen.
Die Sensoranordnung umfasst, wie bereits oben ausgeführt, die Steuereinheit.
Die Steuereinheit umfasst, wie bereits oben ausgeführt, die Messvorrichtung, die erste Prüfvorrichtung und die zweite Prüfvorrichtung. Weiterhin kann die
Steuereinheit mindestens eine elektrische Energiequelle sowie mindestens einen Prozessor oder Schaltkreis aufweisen, welcher eine Steuerungsfunktion und/oder Auswertungsfunktion mindestens eines mit der Sensoranordnung, insbesondere mit dem Sensorelement, erzeugten Messsignals und/oder Antwortsignals ausüben kann. Insbesondere kann die Messvorrichtung eingerichtet sein, um die erste Elektrodenstruktur und/oder die zweite Elektrodenstruktur mit einem elektrischen Basissignal zu beaufschlagen, wobei das erste Prüfsignal bzw. das zweite Prüfsignal dem elektrischen Basissignal überlagert sein kann. Unter einem„elektrischen Basissignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges elektrisches Signal verstanden werden,
insbesondere ein Spannungssignal oder ein Stromsignal, mit dem eine
Elektrodenstruktur beaufschlagt wird, insbesondere zu dem Zweck, ein elektrisches Messsignal gemäß der erfassten Partikel zu erzeugen. Insbesondere kann das elektrische Basissignal dazu dienen, die elektrischen Eigenschaften des Sensorelements, insbesondere der Elektrodenstruktur, und damit auch die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorelements, insbesondere der Elektrodenstruktur, zu erfassen. Da die durch die Anlagerung der Partikeln an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorelements, insbesondere der Elektrodenstruktur, dem Erfassen der Partikel dienen, kann das elektrische Basissignal insbesondere dem Zweck dienen, ein elektrisches Messsignal gemäß der erfassten Partikel zu erzeugen. Das elektrische Basissignal kann insbesondere ein kontinuierliches elektrisches Signal sein. Ferner kann die Messvorrichtung mindestens eine Spannungsquelle zur Beaufschlagung der Elektrodenstruktur mit einer
Basisspannung und mindestens eine Strommessvorrichtung zur Messung eines Stroms der Elektrodenstruktur aufweisen. Insbesondere kann es sich bei der Basisspannung um das elektrische Basissignal handeln.
Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können mindestens eine elektrische Energiequelle aufweisen. Insbesondere können erste
Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung mindestens eine
Stromquelle und/oder Spannungsquelle aufweisen, insbesondere eine gepulste elektrische Energiequelle, zur Erzeugung des Prüfsignals. Insbesondere kann das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal mindestens ein
Spannungssignal umfassen. Insbesondere können das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal eine Frequenz von mindestens 2 Hz aufweisen. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können weiterhin mindestens eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Antwortsignals aufweisen, insbesondere eine Spannungsmessvorrichtung und/oder eine
Strommessvorrichtung. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite
Prüfvorrichtung können ferner mindestens ein elektrisches Element umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kondensator; einer Kapazität; einem Widerstand; einer Spule; einem Spulenpaar. Insbesondere kann das elektrische Element die Prüfvorrichtung an die Messvorrichtung und/oder die Elektrodenstruktur koppeln, so dass über das elektrische Element das Prüfsignal dem von der Messvorrichtung erzeugten elektrischen Basissignal überlagerbar ist. Unter einem mäanderförmigen Verlauf kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Verlauf verstanden werden, der mindestens eine S-Form oder mindestens eine Schlangenform oder mindestens eine Windung aufweist. Die Elektrodenfinger können insbesondere als durchgängige Schleifen ausgeführt sein. Die Sensoranordnung kann eingerichtet sein, einen elektrischen Durchgang der Elektroden zu überwachen.
Weiterhin kann das Sensorelement einen Heizer umfassen. Insbesondere kann der Heizer eingerichtet sein, das Sensorelement, insbesondere die erste Elektrodeneinrichtung und die zweite Elektrodeneinrichtung von den Partikeln, insbesondere den Rußpartikeln, freizubrennen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst eine Verwendung der Sensoranordnung, wie sie bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle der Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der
Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
a) Erfassen mindestens eines Messsignals, wobei mittels des
Messsignals eine durch eine Anlagerung der Partikel an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements erfassbar ist; und
b) Durchführung mindestens einer Überprüfung eines
Funktionszustands mindestens einer Elektrodenstruktur ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: der ersten
Elektrodenstruktur, der zweiten Elektrodenstruktur.
Schritt b) kann insbesondere folgende Schritte umfassen: i. Beaufschlagen der ersten Elektrodenstruktur mit einem ersten Prüfsignal;
ii. Erfassen eines Antwortsignals auf das erste Prüfsignal;
iii. Auswerten des Antwortsignals und Erzeugen mindestens einer Information bezüglich eines Funktionszustands der ersten Elektrodenstruktur.
Weiterhin kann Schritt b) folgende Schritte umfassen:
I. Beaufschlagen der zweiten Elektrodenstruktur mit einem zweiten Prüfsignal;
II. Erfassen eines Antwortsignals auf das zweite Prüfsignal;
III. Auswerten des Antwortsignals und Erzeugen mindestens einer
Information bezüglich eines Funktionszustands der zweiten Elektrodenstruktur.
Die Schritte l.-lll. können insbesondere während einer Temperaturmessung durchgeführt werden. Das zeitlich veränderliche erste Prüfsignal und/oder das zeitlich veränderliche zweite Prüfsignal in Schritt i. bzw. I. kann insbesondere mindestens ein Spannungssignal umfassen. Insbesondere kann das
Spannungssignal mindestens ein Element umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem kapazitiv erzeugten Spannungssignal; einem elektrisch, insbesondere resistiv, erzeugten Spannungssignals; einem induktiv erzeugten Spannungssignal. Weiterhin kann das Beaufschlagen der ersten
Elektrodenstruktur und/oder zweiten Elektrodenstruktur mit einem ersten bzw. zweiten Prüfsignal in Schritt i. bzw. I. mit einer Frequenz von mindestens 2 Hz erfolgen. Ferner kann das Antwortsignal in Schritt ii. bzw. II. mindestens ein kapazitives Signal umfassen. Weiterhin kann das Auswerten des Antwortsignals in Schritt iii. bzw. III. ein Vergleichen des Antwortsignals mit einem vorgegebenen Antwortschwellenwert umfassen. Ferner kann in Schritt iii. bzw. III. die erste Elektrodenstruktur bzw. die zweite Elektrodenstruktur als intakt eingeordnet werden, wenn das Antwortsignal größer ist als der vorgegebene Schwellenwert, und die erste Elektrodenstruktur bzw. die zweite Elektrodenstruktur kann als fehlerhaft eingeordnet werden, wenn das Antwortsignal kleiner oder gleich dem vorgegebenen Antwortschwellenwert ist. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung und die beschriebenen Verfahren weisen gegenüber herkömmlichen Sensoranordnungen und Verfahren der genannten Art zahlreiche Vorteile auf. Die Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann grundsätzlich die gesetzliche CARB-Vorgabe„2 Hz Diagnose“ erfüllen. Weiterhin kann eine Rußmessstrecke überprüft werden. Bereits bekannte Sensoranordnungen können grundsätzlich einen
Abschlusswiderstand für eine Durchführung der 2 Hz Diagnose aufweisen.
Hierbei kann grundsätzlich ein eigentliches Sensorsignal überlagert werden einen mit hohen Leckstrom bzw. Offset aufweisen, welcher durch den
Abschlusswiderstand bedingt sein kann. Dies kann zu einer höheren Varianz einer Sensorauslösezeit führen. Das Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Möglichkeit aufweisen, die zweite Elektrodeneinrichtung, insbesondere eine negative IDE-Elektrode in einen gemeinsamen Massezweig zu legen, insbesondere einen Heizer- und/oder Temperaturmäander- Massezweig und zweite Zuleitung der ersten Elektrodeneinrichtung kann als freiwerdende Leitung für eine IDE-Schleifendiagnose verwendet werden. Eine jeweils gewünschte Funktionalität wie eine Rußmessung, eine Temperaturmessung, ein Heizen, kann mittels Umschaltungen, beispielsweise mittels eines Halbleiterschalters, ermöglicht werden. Eine weitere gesetzliche Forderung ist grundsätzlich die sogenannte„Monitoring capability“. Hiernach soll grundsätzlich per
Eigendiagnose erkannt werden, ob eine Rußmessfähigkeit und damit die Empfindlichkeit der Sensorvorrichtung eingeschränkt ist. Die
Elektrodeneinrichtung kann grundsätzlich als durchgängige Schlangenstruktur ausgeführt werden. Eine mögliche Unterbrechung einzelner Teilbereiche kann dadurch grundsätzlich sofort erkannt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und optionale Merkmale der Erfindung sind in den
Ausführungsbeispielen dargestellt, welche in den nachfolgenden Zeichnungen schematisch gezeigt sind.
Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Sensoranordnung, und
Figur 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Erfassen von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Sensoranordnung 110 zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum. Die Sensoranordnung 110 umfasst ein Sensorelement 112, wie in Figur 1 durch das gestrichelte Rechteck gekennzeichnet. Das Sensorelement 112 kann mindestens einen Rußpfad 114 umfassen. Das Sensorelement 112 umfasst mindestens eine erste Elektrodenstruktur 116 und mindesten eine zweite Elektrodenstruktur 120. Die erste Elektrodenstruktur 116 umfasst eine erste Zuleitung 118 und eine zweite Zuleitung 122. Die zweite Elektrodenstruktur 120 kann eine dritte Zuleitung 119 und eine vierte Zuleitung 121 umfassen. Die Sensoranordnung 110 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 124. Die
Steuereinheit 124 weist mindestens eine Messvorrichtung 126 auf, wobei die Messvorrichtung 126 eingerichtet ist, um eine durch eine Anlagerung der Partikel an der ersten Elektrodenstruktur 116 bedingte Änderung elektrischer
Eigenschaften des Sensorelements 112 zu erfassen. Hierfür kann insbesondere ein Messwiderstand 145 verwendet werden. Die Steuereinheit 124 umfasst weiterhin mindestens eine erste Prüfvorrichtung 128, welche eingerichtet ist, die erste Elektrodenstruktur 116 über die erste Zuleitung 118 mit mindestens einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein Antwortsignal der ersten
Elektrodenstruktur 116 über die erste Zuleitung 118 zu erfassen und aus dem Antwortsignal auf einen Funktionszustand der ersten Elektrodenstruktur 116 zu schließen. Die Steuereinheit 124 kann weiterhin mindestens eine zweite
Prüfvorrichtung 130 umfassen, welche eingerichtet ist, die zweite
Elektrodenstruktur 120 mit mindestens einem zweiten Prüfsignal zu
beaufschlagen und ein Antwortsignal der zweiten Elektrodenstruktur 116 zu erfassen und aus dem Antwortsignal auf einen Funktionszustand der zweiten Elektrodenstruktur 120 zu schließen. Die erste Prüfvorrichtung 128 kann mindestens einen Lastwiderstand 140 aufweisen. Der Lastwiderstand kann eingerichtet sein, die erste Elektrodenstruktur 116 über die erste Zuleitung 118 schaltbar mit dem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen. Der Lastwiderstand 140 kann mitels eines Schalters 142 mit der ersten Elektrodenstruktur 116 verbindbar sein. Weiterhin kann die Steuereinheit mindestens einen
Operationsverstärker 144 und den Messwiderstand 145 umfassen. Der
Widerstand 145 und der Operationsverstärker 144 können eingerichtet sein, den Spannungsabfall zu erfassen.
Weiterhin kann die Steuereinheit 124 mindestens eine elektrische Energiequelle, insbesondere eine Stromquelle und/oder eine Spannungsquelle 132, sowie mindestens einen Prozessor oder Schaltkreis aufweisen, welcher eine
Steuerungsfunktion und/oder Auswertungsfunktion mindestens eines mit der Sensoranordnung 110, insbesondere mit dem Sensorelement 112, erzeugten Messsignals und/oder Antwortsignals ausüben kann. Insbesondere können die Messvorrichtung 126 und die Prüfvorrichtung 128 jeweils ganz oder auch nur teilweise auf einem gemeinsamen Microcontoller 134 ausgebildet sein, welcher den Prozessor und/oder den Schaltkreis umfassen kann.
Durch die Anlagerung der Partikeln, insbesondere der elektrisch leitfähigen Rußpartikel, können sich zwischen der ersten Elektrodenstruktur 116 und der zweiten Elektrodenstruktur 120, elektrisch leitfähige Rußbrücken ausbilden, welche einen Stromfluss zwischen der ersten Elektrodenstrukturll6 und der zweiten Elektrodenstruktur 120 ermöglichen können. Diese Situation ist in den Figur 1 durch einen die erste Elektrodenstruktur 116 und die zweite
Elektrodenstruktur 120 verbindenden Widerstand 136 dargestellt. Weiterhin kann das Sensorelement 112 einen Heizwiderstand 138 und einen
Temperaturmesswiderstand 139 umfassen. Insbesondere kann der
Heizwiderstand 138 eingerichtet sein, das Sensorelement 112, insbesondere die erste Elektrodenstruktur 116 und die zweite Elektrodenstruktur 120 von den Partikeln, insbesondere den Rußpartikeln, freizubrennen.
Auch die erste Prüfvorrichtung 128 kann mindestens eine elektrische
Energiequelle aufweisen. Insbesondere kann die Prüfvorrichtung 128 die Spannungsquelle 132 aufweisen. Die Spannungsquelle 132 kann insbesondere eingerichtet sein, eine konstante Spannung zu erzeugen. Das Prüfsignal kann durch die erste Prüfvorrichtung 128 durch zuschalten und abschalten des Lastwiderstandes (140) erzeugt werden. Die erste Prüfvorrichtung 128 kann weiterhin mindestens eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Antwortsignals aufweisen, insbesondere eine Spannungsmessvorrichtung und/oder eine Strommessvorrichtung. Die Steuereinheit 124, insbesondere die erste Prüfvorrichtung 128 und/oder die zweite Prüfvorrichtung 130 und/oder die Messvorrichtung 126, können insbesondere mindestens einen DC/DC- Konverter 143 aufweisen.
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum. Es kann hierbei eine Sensoranordnung 110 verwendet werden, welche zumindest teilweise der Sensoranordnung gemäß Figur 1 entspricht. Es kann daher auf die
Beschreibung der Figur 1 oben verwiesen werden.
In Schritt 146 wird mindestens ein Messsignal erfasst, wobei mittels des
Messsignals eine durch eine Anlagerung der Partikel an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements erfassbar ist.
Anschließend wird mindestens eine Überprüfung eines Funktionszustands der Elektrodenstruktur durchgeführt. Die Überprüfung umfasst in Schritt 148 ein Beaufschlagen der ersten Elektrodenstruktur mit einem ersten Prüfsignal. Es kann Schritt 150 durchgeführt werden, welcher ein Beaufschlagen der zweiten Elektrodenstruktur mit einem zweiten Prüfsignal umfasst. Nach Schritt 148 kann ein Antwortsignal auf das erste zeitlich veränderbare Prüfsignal erfasst werden, dargestellt als Schritt 152. Es kann nach Schritt 152 überprüft werden, ob ein Schwellwert überschritten ist, dargestellt als Schritt 154. Nach Schritt 150 kann ein Antwortsignal auf das zweite Prüfsignal erfasst werden, dargestellt als Schritt 156. Es kann nach Schritt 156 überprüft werden, ob ein Schwellwert
überschritten ist, dargestellt als Schritt 158.

Claims

Ansprüche
1. Sensoranordnung (110) zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum, wobei die Sensoranordnung (110) umfasst:
• mindestens ein Sensorelement (112) mit mindestens einer ersten Elektrodenstruktur (116) und mindestens einer zweiten
Elektrodenstruktur (120), wobei die erste Elektrodenstruktur (116) mindestens eine erste Zuleitung (118) und mindestens eine zweite Zuleitung (122) aufweist;
• mindestens eine Steuereinheit (124), wobei die Steuereinheit (124) mindestens eine Messvorrichtung (126) umfasst;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Messvorrichtung (126) eingerichtet ist, um eine durch eine
Anlagerung der Partikel zwischen der ersten Elektrodenstruktur (116) und der zweiten Elektrodenstruktur (120) bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements durch Messung eines
Spannungsabfalls an mindestens einen Messwiderstand (145) an der ersten Elektrodenstruktur (116) zu erfassen; und
wobei die Steuereinheit (124) weiterhin mindestens eine erste
Prüfvorrichtung (128) aufweist, wobei die erste Prüfvorrichtung (128) eingerichtet ist, die erste Elektrodenstruktur (116) über die zweite Zuleitung (122) mit einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein erstes Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur (116) über die erste Zuleitung (118) zu erfassen.
2. Sensoranordnung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Prüfvorrichtung (128) eingerichtet ist, die erste Elektrodenstruktur (116) schaltbar mit einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen.
3. Sensoranordnung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Prüfvorrichtung (128) mindestens einen Lastwiderstand (140) aufweist, wobei der Lastwiderstand (140) eingerichtet ist, die erste Elektrodenstruktur (116) über die zweite Zuleitung (122) schaltbar mit dem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen.
4. Sensoranordnung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (126) eingerichtet ist, den Spannungsabfall am Messwiderstand (145) mittels mindestens eines
Operationsverstärkers (144) zu erfassen.
5. Sensoranordnung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (124) weiterhin mindestens eine zweite
Prüfvorrichtung (130) aufweist, wobei die zweite Prüfvorrichtung (130) eingerichtet ist, die zweite Elektrodenstruktur (120) mit einem zweiten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein zweites Antwortsignal der zweiten Elektrodenstruktur (120) zu erfassen.
6. Sensoranordnung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Elektrodenstruktur (120) eingerichtet ist für mindestens ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Erfassen mindestens eines Messsignals, welches abhängig ist von einer
Anlagerung der Partikel (114) zwischen der ersten Elektrodenstruktur (116) und der zweiten Elektrodenstruktur (120); einer
Temperaturmessung.
7. Sensoranordnung (110) nach einem der beiden vorhergehenden
Ansprüche, wobei das Sensorelement (112) weiterhin mindestens eine weitere Vorrichtung umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Heizvorrichtung (138), einer Temperaturmessvorrichtung, wobei die zweite Elektrodenstruktur (120) die weitere Vorrichtung ganz oder teilweise umfasst.
8. Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem
Messgasraum, wobei eine Sensoranordnung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a) Erfassen mindestens eines Messsignals, wobei mittels des
Messsignals eine durch eine Anlagerung der Partikel an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements (112) erfassbar ist; und
b) Durchführung mindestens einer Überprüfung eines
Funktionszustands mindestens einer Elektrodenstruktur ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: der ersten
Elektrodenstruktur (116), der zweiten Elektrodenstruktur (120).
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Schritt b) folgende Schritte umfasst:
i. Beaufschlagen der ersten Elektrodenstruktur (116) mit einem ersten Prüfsignal Erfassen eines Antwortsignals auf das erste Prüfsignal;
ii. Auswerten des Antwortsignals und Erzeugen mindestens einer Information bezüglich eines Funktionszustands der ersten Elektrodenstruktur (116).
10. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt b) folgende Schritte umfasst:
I. Beaufschlagen der zweiten Elektrodenstruktur (120) mit einem zweiten Prüfsignal;
II. Erfassen eines Antwortsignals auf das zweite Prüfsignal;
III. Auswerten des Antwortsignals und Erzeugen mindestens einer
Information bezüglich eines Funktionszustands der zweiten Elektrodenstruktur (120).
PCT/EP2018/081417 2017-12-19 2018-11-15 Sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum Ceased WO2019120790A1 (de)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017223292 2017-12-19
DE102017223292.7 2017-12-19
DE102018207526 2018-05-15
DE102018207526.3 2018-05-15
DE102018207538.7 2018-05-15
DE102018207538 2018-05-15
DE102018207789.4A DE102018207789A1 (de) 2017-12-19 2018-05-17 Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum und Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
DE102018207789.4 2018-05-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019120790A1 true WO2019120790A1 (de) 2019-06-27

Family

ID=66674594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/081417 Ceased WO2019120790A1 (de) 2017-12-19 2018-11-15 Sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018207789A1 (de)
WO (1) WO2019120790A1 (de)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003006976A2 (de) 2001-07-10 2003-01-23 Robert Bosch Gmbh Sensor zur detektion von teilchen und verfahren zu dessen funktionskontrolle
DE10149333A1 (de) 2001-10-06 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Sensorvorrichtung zur Messung der Feuchtigkeit von Gasen
DE10319664A1 (de) 2003-05-02 2004-11-18 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Detektion von Teilchen
DE10353860A1 (de) 2003-11-18 2005-06-09 Robert Bosch Gmbh Sensor zum Erfassen von Partikeln in einem Gasstrom, sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004046882A1 (de) 2004-09-28 2006-04-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Zustandsgröße im Abgas der Brennkraftmaschine
DE102005053120A1 (de) 2005-11-08 2007-05-10 Robert Bosch Gmbh Sensorelement für Gassensoren und Verfahren zum Betrieb desselben
DE102006042362A1 (de) 2006-09-08 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Sensorelement für Gassensoren und Verfahren zum Betrieb desselben
DE102007046096A1 (de) 2007-09-26 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors, zur Durchführung des Verfahrens geeignete Partikelsensoren sowie deren Verwendung
DE102009028239A1 (de) 2009-08-05 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose eines Partikelsensors
DE102009028283A1 (de) 2009-08-06 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose eines Partikelsensors
DE102011079710A1 (de) * 2010-07-26 2012-02-23 Denso Corporation Feinstaub-Erfassungssensor, Steuereinheit zur Steuerung desselben und Verfahren zum Erfassen eines anormalen Zustands desselben
US20120119759A1 (en) 2010-11-17 2012-05-17 Delphi Technologies, Inc. Self diagnostics of a particulate matter sensor
WO2012162685A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Stoneridge, Inc. Soot sensor system
DE102013215123A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Denso Corporation Detektionselement für partikuläre materie, detektionssensor für partikuläre materie, der damit ausgestattet ist, und herstellungsverfahren dafür
DE102013110291A1 (de) * 2013-03-06 2014-09-11 Heraeus Sensor Technology Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Rußsensors mit einem Laserstrahl

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003006976A2 (de) 2001-07-10 2003-01-23 Robert Bosch Gmbh Sensor zur detektion von teilchen und verfahren zu dessen funktionskontrolle
DE10149333A1 (de) 2001-10-06 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Sensorvorrichtung zur Messung der Feuchtigkeit von Gasen
DE10319664A1 (de) 2003-05-02 2004-11-18 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Detektion von Teilchen
DE10353860A1 (de) 2003-11-18 2005-06-09 Robert Bosch Gmbh Sensor zum Erfassen von Partikeln in einem Gasstrom, sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004046882A1 (de) 2004-09-28 2006-04-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Zustandsgröße im Abgas der Brennkraftmaschine
DE102005053120A1 (de) 2005-11-08 2007-05-10 Robert Bosch Gmbh Sensorelement für Gassensoren und Verfahren zum Betrieb desselben
DE102006042362A1 (de) 2006-09-08 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Sensorelement für Gassensoren und Verfahren zum Betrieb desselben
DE102007046096A1 (de) 2007-09-26 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors, zur Durchführung des Verfahrens geeignete Partikelsensoren sowie deren Verwendung
DE102009028239A1 (de) 2009-08-05 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose eines Partikelsensors
DE102009028283A1 (de) 2009-08-06 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose eines Partikelsensors
DE102011079710A1 (de) * 2010-07-26 2012-02-23 Denso Corporation Feinstaub-Erfassungssensor, Steuereinheit zur Steuerung desselben und Verfahren zum Erfassen eines anormalen Zustands desselben
US20120119759A1 (en) 2010-11-17 2012-05-17 Delphi Technologies, Inc. Self diagnostics of a particulate matter sensor
WO2012162685A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Stoneridge, Inc. Soot sensor system
DE102013215123A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Denso Corporation Detektionselement für partikuläre materie, detektionssensor für partikuläre materie, der damit ausgestattet ist, und herstellungsverfahren dafür
DE102013110291A1 (de) * 2013-03-06 2014-09-11 Heraeus Sensor Technology Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Rußsensors mit einem Laserstrahl

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018207789A1 (de) 2019-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2864757B1 (de) Verfahren zur funktionskontrolle eines sensors zur detektion von teilchen und sensor zur detektion von teilchen
DE102009028239B4 (de) Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors
DE102009028283B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose eines Partikelsensors
WO2020030324A1 (de) Verfahren zum betreiben eines sensors zur detektion von teilchen in einem messgas
EP3391024B1 (de) Elektrostatischer russsensor
EP3204750B1 (de) Verfahren zur funktionskontrolle eines sensors zur detektion von teilchen, computerprogramm, elektronisches speichermedium und elektronisches steuergerät
DE102007046099A1 (de) Sensorelement zur Detektion von Partikeln in einem Gasstrom und Verfahren zur Bestimmung und Kompensation des Nebenschlusswiderstands von Sensorelementen
DE102015225739B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrostatischen Rußsensors
DE102009046315A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors
EP4150318A1 (de) Sensor zur erfassung mindestens einer eigenschaft eines messgases und verfahren zum betreiben eines sensors
WO2019120789A1 (de) Sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum
DE102016225420A1 (de) Sensor zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases
DE102009000077A1 (de) Partikelsensor mit Referenzmesszelle
DE102013216899B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines sammelnden Partikelsensors
WO2019120790A1 (de) Sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum
WO2017029074A1 (de) VERFAHREN ZUR FUNKTIONSÜBERWACHUNG EINES ELEKTROSTATISCHEN RUßSENSORS
EP3729051B1 (de) Verfahren zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum und sensoranordnung zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum
DE102013216227A1 (de) Kapazitive Eigendiagnose des Elektrodensystems eines Partikelsensors
WO2018077615A1 (de) Sensorelement zur erfassung von partikeln eines messgases in einem messgasraum
DE102018212863A1 (de) Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum und Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
DE102017209392A1 (de) Sensorelement zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum
DE102012212588B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors
DE102020212231A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Sensors
DE102012214974A1 (de) Verfahren und Steuereinheit zum Betrieb eines sammelnden Partikelsensors
DE102018222616A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Teilchen in einem Messgas

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18804576

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18804576

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1