DE102004007647B4

DE102004007647B4 - Method and device for monitoring the particle concentration in a gas stream

Info

Publication number: DE102004007647B4
Application number: DE200410007647
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Ante; Thomas Dr. Hammer; Thomas Dr. Kappes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: DE102004007647A1; WO2005080941A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, bei dem
– ein Sensor im Gasstrom platziert wird, der in einem als Zündstrecke für Gleitentladungen ausgebildeten Bereich Partikel sammelt,
– der Sensor als kapazitives Element in einen elektromagnetischen Resonanzkreis integriert wird,
– der Resonanzkreis derart mit Wechselspannung erregt wird, dass sich die Spannung am Sensor zu einer die Gleitentladung zündenden Zündspannung aufschwingt,
– ein Maß für die Zündspannung bei unbeladenem Sensor als Referenzwert ermittelt wird,
– die durch Partikelbeladung bedingte Veränderung des Maßes gegenüber dem Referenzwert bestimmt wird.Method for monitoring the particle concentration in a gas stream, in particular of soot particles in the exhaust gas stream of an internal combustion engine, in which
A sensor is placed in the gas stream which collects particles in a region designed as ignition discharge for sliding discharges,
The sensor is integrated as a capacitive element in an electromagnetic resonance circuit,
- The resonant circuit is energized with AC voltage such that the voltage at the sensor rises to a spark discharge firing ignition voltage,
A measure of the ignition voltage is determined as the reference value when the sensor is unloaded,
- Is determined by particle loading change of the measure compared to the reference value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors.The The invention relates to a method and a device for monitoring the particle concentration in a gas stream, in particular of soot particles in the exhaust stream of an internal combustion engine.

Die Vorschriften zur Emission von Schadstoffen bei Kraftfahrzeugen werden zunehmend strenger. Maßnahmen zur Reduzierung der Rohemission des Motors durch Optimierung des Verbrennungsprozesses reichen hierbei oft nicht aus. Besonders Dieselmotoren weisen hohe Emissionen von Rußpartikeln auf. Diese können durch motorseitige Maßnahmen nur auf Kosten eines erhöhten Ausstoßes von Stickstoffoxiden reduziert werden. Es bietet sich daher an, die Partikelemission mit Hilfe einer Abgasnachbehandlung zu reduzieren. Moderne Partikelfiltersysteme erreichen hierbei mit einem Abscheidegrad von über 95 sehr hohe Effizienz.The Regulations on the emission of pollutants in motor vehicles increasingly strict. activities to reduce the raw emission of the engine by optimizing the engine Combustion process is often not enough. Especially diesel engines have high emissions of soot particles on. these can by motor-side measures only at the expense of an increased emissions be reduced by nitrogen oxides. It therefore makes sense to reduce particulate emissions with the help of exhaust aftertreatment. Modern particle filter systems achieve this with a degree of separation from above 95 very high efficiency.

Auf Grund verschiedener Ursachen kann ein derartiger Rußpartikelfilter fehlerhaft sein oder im Betrieb fehlerhaft werden, so dass er eine erhöhte Rußpartikelmenge passieren lässt. Um eine derartige Fehlfunktion erkennen zu können, ist die Messung der Partikelkonzentration im Gasstrom stromabwärts des Filters erforderlich. Hierzu wird zweckmäßigerweise ein geeigneter Sensor fest in den Abgasstrang eingebaut.On Reason of various causes, such a particulate filter be flawed or flawed in operation, so he has one increased particulate quantities lets happen. In order to detect such a malfunction, the measurement of the particle concentration in the gas stream downstream of the Filters required. For this purpose, suitably a suitable sensor firmly installed in the exhaust system.

Ein Verfahren zur Bestimmung der Rußkonzentration im Abgas, das sich die elektrische Leitfähigkeit von Rußpartikeln zunutze macht, und ein entsprechender Sensor sind zum Beispiel aus der WO 84/003147 A1 bekannt. Die Partikel werden hier auf einem Träger aus nicht leitendem Material abgeschieden, an dessen Oberfläche zwei metallische Elektroden mit definiertem Abstand aufgebracht sind. Zur Messung der Rußbeladung der Sensoroberfläche wird bei einem Elektrodenabstand von 1-2 cm eine Hochspannung zur Erzeugung eines Gleitlichtbogens an den Sensor angelegt, und die Durchbruchspannung des Gleitlichtbogens gemessen. Nachteilig ist, dass der Gleitlichtbogen die Lebensdauer des Sensors durch Elektrodenerosion und Einbrennen leitfähiger Schichten auf der Sensoroberfläche erheblich begrenzt. Dass die Elektroden auch dem Abgasstrom und den Rußpartikeln direkt ausgesetzt sind, trägt zusätzlich zur Elektrodenerosion bei.One Method for determining the soot concentration in the exhaust, which increases the electrical conductivity of soot particles makes use of, and a corresponding sensor are for example off WO 84/003147 A1. The particles are here on one carrier Of non-conductive material deposited on the surface of two metallic electrodes are applied at a defined distance. to Measurement of soot loading the sensor surface becomes a high voltage at an electrode distance of 1-2 cm Generation of a sliding arc applied to the sensor, and the Breakthrough voltage of the sliding arc measured. The disadvantage is that the slide arc the life of the sensor by electrode erosion and firing conductive Layers on the sensor surface considerably limited. That the electrodes also the exhaust gas flow and the soot particles directly exposed, carries additionally for electrode erosion at.

Aus der DE 102 44 702 A1 ist weiterhin ein Verfahren zur Überwachung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, bekannt, bei dem ein Sensor im Gasstrom platziert wird und in einem als Zündstrecke für Gleitentladungen ausgebildeten Bereich Partikel gesammelt werden. Dabei ist der Sensor als kapazitives Element ausgebildet.From the DE 102 44 702 A1 Furthermore, a method for monitoring the particle concentration in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, is known, in which a sensor is placed in the gas stream and particles are collected in an area designed as ignition gap for sliding discharges. The sensor is designed as a capacitive element.

Ausgehend von letzterem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom vorzuschlagen, die hinsichtlich der genannten Nachteile verbessert sind.outgoing From the latter prior art, it is an object of the invention, a Method and device for monitoring particle concentration to propose in a gas stream, with respect to said Disadvantages are improved.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch Patentanspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch Patentanspruch 6 gelöst.These Task is in terms of the method by claim 1 and solved with respect to the device by claim 6.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein Sensor im Gasstrom platziert wird. Ein Bereich des Sensors ist als Zündstrecke für Gleitentladungen ausgebildet. In diesem Bereich sammelt der Sensor Partikel. Der Sensor wird als kapazitives Element in einen elektromagnetischen Resonanzkreis integriert. Der Resonanzkreis wird derart mit Wechselspannung erregt, dass sich die Spannung am Sensor zu einer die Gleitentladung zündenden Zündspannung aufschwingt. Ein Maß für die Zündspannung bei unbeladenem Sensor wird als Referenzwert ermittelt. Die durch Partikelbeladung bedingte Veränderung des Maßes gegenüber dem Referenzwert wird bestimmt.The inventive method provides that a sensor is placed in the gas flow. An area the sensor is as a firing line for sliding discharges educated. In this area, the sensor collects particles. Of the Sensor is used as a capacitive element in an electromagnetic Integrated resonant circuit. The resonant circuit is so with AC voltage excites that the voltage at the sensor to one the sliding discharge igniting ignition soars. A measure of the ignition voltage when the sensor is unloaded, the reference value is determined. By Particle loading conditional change of measure across from the reference value is determined.

Da der Sensor im Gasstrom platziert wird, ist er den vom Gasstrom mitgerissenen Partikeln ausgesetzt, weshalb sich je nach Menge der gesamt im Gasstrom vorhandenen Partikel mehr oder weniger viele an ihm anlagern. Die Menge der angelagerten Partikel ist so ein Maß für die gesamt im Gasstrom enthaltenen Partikel, also die Partikelkonzentration.There the sensor is placed in the gas stream, it is the entrained by the gas flow Particles exposed, which is why, depending on the amount of the total in the gas stream existing particles more or less attach to him. The Quantity of accumulated particles is such a measure of the total contained in the gas stream Particles, so the particle concentration.

Durch Beladung des Sensors mit leitfähigen Partikeln im Bereich der Zündstrecke für die Gleitentladung wird die Zündstrecke verkürzt. Damit sinkt auch die Höhe der zum Durchbruch der Gleitentladung nötigen Zündspannung zwischen den Elektroden ab. Ein Maß für die Größe der Zündspannung ist z.B. der Spannungswert selbst im Moment des Zündens, aber auch jede damit korrelierte Größe. Die Zündspannung sinkt um so weiter ab, je mehr Partikel am Sensor im Bereich der Zündstrecke angelagert sind.By Loading the sensor with conductive particles in the ignition area for the Sliding discharge becomes the ignition route shortened. This also reduces the height the necessary for the breakthrough of the floating discharge ignition voltage between the electrodes from. A measure of the size of the ignition voltage is e.g. the voltage value even at the moment of ignition, but also every correlated quantity. The ignition voltage decreases the farther, the more particles on the sensor in the area of ignition gap are attached.

Der elektromagnetische Resonanzkreis ist beispielsweise ein im wesentlichen aus einer Kapazität und einer Induktivität aufgebauter Reihenschwingkreis. An der Stelle der Kapazität wird der Sensor in den Resonanzkreis integriert. Das Ersatzschaltbild des Sensors ist hierbei eine Parallelschaltung aus einer Kapazität und einem ohmschen Widerstand, wobei sich die Werte von Kapazität und ohmschem Widerstand durch die Menge der am Sensor angelagerten Partikel verändern.Of the For example, electromagnetic resonance circuit is essentially a from a capacity and an inductance built-up series resonant circuit. In the place of capacity becomes the sensor integrated into the resonant circuit. The equivalent circuit of the sensor Here is a parallel circuit of a capacity and a Ohmic resistance, where the values of capacitance and ohmic Change resistance by the amount of particles attached to the sensor.

Schon kleinste Partikelablagerungen am Sensor bedingen eine Veränderung der Zündspannung. Die im Resonanzkreis am Sensor auftretende Spannungsüberhöhung gegenüber der Spannung über dem gesamten Kreis, also der erregenden Eingangsspannung, ist im Resonanzfall äußerst empfindlich gegenüber Schwankungen der Kenngrößen des Kreises. Die Spannungsüberhöhung kann im Resonanzkreis sehr genau bestimmt werden. Deshalb sind aufgrund der Anordnung des Sensors in einem Resonanzkreis die Änderungen der Zündspannung sehr genau erfassbar. Die Empfindlichkeit des Verfahrens ist gegenüber einer reinen Spannungsmessung bei dem bekannten Verfahren signifikant erhöht.Nice smallest particle deposits on the sensor cause a change the ignition voltage. The voltage overshoot in the resonant circuit at the sensor over the Tension over the entire circle, so the exciting input voltage, is in Resonance case extremely sensitive across from Variations in the characteristics of the Circle. The voltage overshoot can be determined very accurately in the resonant circuit. That's why due the arrangement of the sensor in a resonant circuit the changes the ignition voltage very exactly detectable. The sensitivity of the method is opposite to one pure voltage measurement in the known method significantly elevated.

Deshalb funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren auch bei geringsten Sensorbelegungen, wenn noch keine „zusammenhängende" leitfähige Partikelschicht auf dem Sensor vorhanden ist, da auch die dadurch hervorgerufenen Veränderungen vom Verfahren erfassbar sind.Therefore the process of the invention works even with lowest sensor occupancies, if still no "coherent" conductive particle layer on the sensor is present, as well as caused by it Changes from Procedures are detectable.

Die Zündspannung im Bereich von ca. 1 kV bis 10 kV am Sensor entsteht im Resonanzkreis durch Spannungsüberhöhung, da die den Resonanzkreis erregende Spannung nur ca. 10 V bis 300 V beträgt. Da sich im Augenblick des Zündens der Gleitentladung die Impedanzverhältnisse im Schwingkreis augenblicklich ändern, bricht auch die Spannung sofort ein, was ein unmittelbares Erlöschen der Gleitentladung mit sich bringt, so dass diese nur extrem kurze Zeit in Erscheinung tritt. Vor allem gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem die Spannung direkt an den Sensor geführt wird, so lange hochgeregelt wird, bis die Zündspannung erreicht ist, und dann wieder abgesenkt werden muss, um die Gleitentladung zu löschen, ist das vorliegende Verfahren wesentlich schonender für den Sensor. Die Elektroden werden gegenüber dem bekannten Verfahren wesentlich weniger belastet und der Sensor ist wesentlich weniger Verschleiß unterworfen. Auch das Einbrennen leitfähiger Schichten in die Sensoroberfläche im Bereich der Zündstrecke ist wesentlich reduziert.The ignition in the range of approx. 1 kV to 10 kV at the sensor arises in the resonant circuit Voltage overshoot, there the voltage exciting the resonant circuit only about 10 V to 300 V. is. Since at the moment of ignition the sliding discharge instantaneously changes the impedance conditions in the resonant circuit, breaks The tension immediately, what an immediate extinction of the Slip unloading brings, so these only extremely short time appears in appearance. Especially compared to the known method, in which the voltage is fed directly to the sensor, as long as is regulated, until the ignition voltage reached, and then must be lowered again to the sliding discharge to delete, the present method is much gentler on the sensor. The electrodes are opposite the known method much less burdened and the sensor is subjected to much less wear. Also the burn-in conductive Layers in the sensor surface in the ignition area is significantly reduced.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die am Sensor anliegende Spannung im Moment der Zündung der Gleitentladung selbst als Maß ermittelt. Dies ist in einfacher Weise möglich, da nur das Spannungsmaximum am Sensor über der Zeit gemessen werden muss. Die Amplitude der erregenden Spannung liegt hierbei weit unter der Zündspannung. Die Frequenz der erregenden Spannung braucht nur insoweit im Bereich der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises liegen, dass die Spannungsüberhöhung ausreicht, um die erforderliche Zündspannung am Sensor zu liefern.In a first advantageous embodiment of the method becomes the voltage applied to the sensor at the moment the ignition the sliding discharge itself determined as a measure. This is easy possible, since only the voltage maximum at the sensor is measured over time got to. The amplitude of the exciting voltage is far below the ignition voltage. The frequency of the exciting voltage needs only in so far in the field of Resonance frequency of the resonant circuit are that the voltage overshoot is sufficient around the required ignition voltage to deliver at the sensor.

Nach Anlegen der Wechselspannung an den Schwingkreis steigt die Spannung an Induktivität und Kapazität stetig ansteigend an, schwingt sich auf. Dieses Aufschwingen ist hierbei zeitlich sehr genau mit der Höhe der Teilspannungen an Induktivität und Kondensator korreliert. In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird deshalb als Maß die vom Beginn des Aufschwingens der Wechselspannung am Sensor bis zur Zündung der Gleitentladung verstrichene Zeit bestimmt. Das Aufschwingen beginnt hier auch zu dem Zeitpunkt erneut, an dem die Spannung nach einer vorherigen Gleitentladung zusammengebrochen ist. Im Schwingkreis ist die Anstiegszeit der Spannung am Kondensator durch die Dimensionierung der Bauelemente festgelegt und bei unverändertem Schwingkreis konstant. Somit sind Anstiegszeit und Höhe der Spannung sehr genau korreliert. Die Zeitmessung kann genauer und einfacher durchgeführt werden als die Spannungsmessung beim bekannten Verfahren und ist so ein sehr genaues Maß für die Höhe der Zündspannung.To Applying the AC voltage to the resonant circuit increases the voltage to inductance and capacity steadily rising, swings open. This is swinging up in this case very precisely with the height of the partial voltages at inductance and capacitor correlated. In a second advantageous embodiment of the method is therefore as a measure of the Beginning of the swinging of the AC voltage at the sensor to the ignition of the Slide discharge elapsed time determined. The swinging starts Here again at the time when the tension after a previous sliding discharge collapsed. In the resonant circuit is the rise time of the voltage across the capacitor by sizing the components set and constant with unchanged resonant circuit. Consequently are rise time and altitude the tension correlated very accurately. Timing can be more accurate and performed easier be as the voltage measurement in the known method and is such a very accurate measure of the height of the ignition voltage.

In einem Abgasstrom sind neben Partikeln vielfach weitere Stoffe, etwa Ölrückstände oder hochsiedende Kohlenwasserstoffe, enthalten, die sich am Sensor abscheiden und die Messung stören können. Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante wird deshalb der Sensor während der Bestimmung des Maßes auf eine unterhalb der Zünd- bzw. Verbrennungstemperatur der Partikel liegende Temperatur erwärmt. Ist die Temperatur genügend hoch, werden so am Sensor anhaftende Verunreinigungen entfernt, ohne jedoch Partikel zu verbrennen und so ebenfalls zu entfernen. Wird der Sensor beispielsweise auf eine Temperatur von ca. 200° C gebracht, kann sich kein Kondensat aus Ölrückständen oder hochsiedenden Kohlenwasserstoffen an ihm anlagern und das Messsignal des Sensors stören. Im heißen Zustand des Sensors passieren derartige Stoffe den Sensor, ohne sich an ihm niederzuschlagen. Die am Sensor angelagerten Partikel bleiben jedoch erhalten und deren Beeinflussung der Zündspannung bleibt bestehen.In In addition to particles many substances, such as oil residues or high-boiling hydrocarbons, which are deposited on the sensor and interfere with the measurement can. at a preferred method variant, therefore, the sensor during the Determination of the measure to one below the ignition or combustion temperature of the particle temperature heats. is the temperature is sufficient high, so adhering to the sensor impurities are removed without However, to burn particles and so also to remove. Becomes the sensor, for example, brought to a temperature of about 200 ° C, can no condensate from oil residues or high-boiling hydrocarbons attach to it and the measurement signal of the sensor. Im hot Condition of the sensor such substances pass the sensor, without to strike at him. The particles attached to the sensor remain however and their influence on the ignition voltage remains.

Wird der Sensor vor einer Bestimmung des Maßes auf eine über der Zündtemperatur der Partikel liegende Temperatur erwärmt, ergibt sich eine weitere bevorzugte Variante des Verfahrens. Die Zündtemperatur der Rußpartikel im Abgas von Dieselmotoren liegt beispielsweise bei etwa 550°C. Die am Sensor anlagernden Partikel verbrennen bei dieser Temperatur und die gesamte Partikelbeladung des Sensors wird somit entfernt. Nach dem Aufheizen des Sensors ist dieser also wieder frei von Partikeln. Somit liefert eine unmittelbar nachfolgende Bestimmung der Kenngröße wieder einen Referenzwert für den unbeladenen Sensor. Da der Referenzwert durch diese Verfahrensvariante jederzeit neu bestimmt werden kann, ist ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen des Sensors oder der Veränderungen seiner elektrischen Eigenschaften über die Zeit hinweg möglich. Durch gleichzeitiges Zünden einer Gleitentladung und Aufheizen des Sensors kann das Abbrennen der Partikel stark beschleunigt werden, da bei einer Gleitentladung die Verbrennung beschleunigende Sauerstoffradikale entstehen.If the sensor is heated to a temperature above the ignition temperature of the particles before the measurement is determined, this results in a further preferred variant of the method. The ignition temperature of the soot particles in the exhaust gas of diesel engines is for example about 550 ° C. The adsorbed on the sensor particles burn at this temperature and the entire particle load of the sensor is thus removed. After the sensor has been heated up, it is again free of particles. Thus, an immediately subsequent determination of the characteristic again provides a reference value for the unloaded sensor. Since the reference value can be redetermined at any time by this process variant, a compensation of manufacturing tolerances of the sensor or the changes in its electrical properties over time possible. By simultaneously igniting a sliding discharge and heating the sensor, the burning of the particles can be greatly accelerated, since in a sliding discharge, the combustion accelerating oxygen radicals.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen im Abgasstrom platzierten, als kapazitives Element in einen mit Wechselspannung erregten elektromagnetischen Resonanzkreis integrierten Sensor auf. Der Sensor weist einen nichtleitenden Grundkörper und zwei beabstandet zueinander angebrachte Elektroden auf. Die Elektroden begrenzen eine Partikel sammelnde Zündstrecke für Gleitentladungen.A Apparatus for carrying out the method according to the invention has a placed in the exhaust stream, as a capacitive element in an AC-excited electromagnetic resonant circuit integrated sensor on. The sensor has a non-conductive body and two spaced-apart electrodes on. The electrodes limit a particle collecting ignition gap for sliding discharges.

Durch die voneinander isolierten Elektroden bildet sich zwischen diesen eine Kapazität aus, weshalb der Sensor kapazitive Eigenschaften aufweist. Bei Beaufschlagung mit Wechselspannung fließt also Wechselstrom durch den Sensor. Bei Partikelbeladung des Sensors, also Ansammlung von elektrisch leitenden Partikeln auf dem nicht leitenden Körper im Bereich der Zündstrecke ändern sich die elektrischen Eigenschaften des Sensors, insbesondere die Höhe der nötigen Zündspannung zur Zündung der Gleitentladung. Ein einfaches Ersatzschaltbild des Sensor besteht aus einer Kapazität mit parallel geschaltetem Widerstand.By the insulated electrodes form between them a capacity why the sensor has capacitive properties. Upon admission with alternating voltage flows ie alternating current through the sensor. With particle loading of the sensor, So collection of electrically conductive particles on the not conductive body in the area of the ignition path change the electrical properties of the sensor, in particular the height of the necessary ignition voltage to the ignition the sliding discharge. A simple equivalent circuit diagram of the sensor exists from a capacity with parallel resistor.

Die Partikel bzw. Partikelschicht braucht nicht mit den Elektroden in elektrischem Kontakt zu stehen. Bereits geringe Mengen abgeschiedener Partikel, die keine geschlossene leitfähige Schicht bilden, führen zu einer Veränderung der Zünd spannung des Sensors. Wie bereits oben erwähnt, können diese bei wenigen abgeschiedenen Partikeln kleinen Veränderungen der elektrischen Eigenschaften auf Grund der Integration des Sensors in den Resonanzkreis durch die oben angeführten Messverfahren als Maß für die im Gasstrom vorhandene Partikelkonzentration sehr genau bestimmt werden.The Particle or particle layer does not need with the electrodes in to be in electrical contact. Even small amounts of separated particles, the no closed conductive Make up the shift to a change the ignition voltage of the sensor. As mentioned above, these can be deposited in a few Particles of small changes the electrical properties due to the integration of the sensor in the resonant circuit by the above-mentioned measuring methods as a measure of in the Gas flow existing particle concentration can be determined very accurately.

Der Grundkörper besteht vorzugsweise aus qualitativ hochwertiger Keramik oder Quarzglas. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Sensor temperaturstabil und unanfällig ist, um den extremen Umgebungsbedingungen im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors standzuhalten. Außerdem verändern so aufgrund der verschiedenen elektrischen Eigenschaften von Partikeln und Grundkörper auch geringste Mengen angelagerter elektrisch leitfähiger Partikel die Zündspannung des Sensors, da Partikel eine wesentliche Veränderung der Zündstreckeneigenschaften bewirken.Of the body preferably consists of high quality ceramic or quartz glass. hereby is guaranteed that the sensor is temperature stable and not susceptible to the extreme environmental conditions withstand the exhaust gas flow of an internal combustion engine. Also change that way due to the different electrical properties of particles and basic body even the smallest amounts of deposited electrically conductive particles the ignition voltage of the sensor, because particles have a significant change in the ignition characteristics cause.

In einer weiteren Ausführungsvariante besteht der Grundkörper aus porösem Material. Hierdurch können im Gegensatz zu einem Grundkörper aus einem Material mit glatter bzw. dichter Oberfläche zu detektierende Partikel wesentlich besser am Sensor anhaften oder sogar in ihn eindringen bzw. an und in diesem festgehalten bzw. gespeichert werden. Durch mehr anhaftende Partikel wird die Empfindlichkeit des Sensors deutlich erhöht, da der Einfluss auf die Zündspannung verstärkt ist.In a further embodiment is the basic body made of porous Material. This allows unlike a main body out a material with a smooth or dense surface to be detected particles much better to adhere to the sensor or even penetrate into it or on and in this are recorded or stored. By more adherent particles will make the sensitivity of the sensor clearer elevated, because the influence on the ignition voltage reinforced is.

Da keine elektrische Gleichstromverbindung zwischen Elektroden und leitfähigen Partikeln bzw. leitfähiger Rußschicht notwendig ist, können die Elektroden in einer vorteilhaften Ausführungsvariante im Grundkörper eingebettet sein. Die Partikel bzw. die Partikelschicht wird dann kapazitiv an die Elektroden angekoppelt. Durch die Einbettung der Elektroden im Grundkörper sind diese dem Gasstrom nicht direkt ausgesetzt, was deren Lebensdauer deutlich erhöht und sie vor allem im Falle eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors dem aggressiven Abgas nicht ausgesetzt sind. Außerdem setzt so die Gleitentladung nicht direkt an den Elektroden an, was die Elektrodenerosion deutlich verringert.There no electrical DC connection between electrodes and conductive Particles or conductive soot necessary, can embedded the electrodes in an advantageous embodiment in the base body be. The particle or the particle layer then becomes capacitive coupled to the electrodes. By embedding the electrodes in the main body these are not directly exposed to the gas flow, what their life clearly increased and above all in the case of an exhaust gas stream of an internal combustion engine are not exposed to the aggressive exhaust gas. In addition, so sets the sliding discharge not directly on the electrodes, what the electrode erosion clearly reduced.

Eine weitere Möglichkeit, die Elektroden zu schützen besteht darin, diese auf einer für Partikel nicht zugänglichen Seite des Grundkörpers anzuordnen. Dies ist z. B. dadurch zu erreichen, dass der Grundkörper in die Seitenwand eines den Gasstrom führenden Rohres eingebettet ist, so dass eine Sensorseite, an der sich Partikel anlagern können in den Gasstrom reicht und die Elektroden an der äußeren, nur mit Umgebungsluft in Berührung stehenden Seite angeordnet sind, also außerhalb des gasführenden Rohres. Die Elektroden sind auch in diesem Fall gut geschützt und die Herstellung des Sensors ist gegenüber der Einbettung von Elektroden ins Sensormaterial vereinfacht.A another possibility to protect the electrodes is to put these on a for Particles not accessible Side of the main body to arrange. This is z. B. thereby achieve that the main body in the side wall of a pipe leading the gas stream embedded is such that a sensor side on which particles can accumulate in the gas flow is sufficient and the electrodes on the outside, only with ambient air in touch standing side are arranged, ie outside the gas-carrying pipe. The electrodes are also well protected in this case and the production of the sensor is opposite to the embedding of electrodes simplified into sensor material.

Ist der Sensor mit einer Heizvorrichtung ausgerüstet, ergibt sich eine weitere Ausführungsvariante. So kann er auf leichte Weise auf verschiedene Temperaturen erwärmt werden, um die oben beschriebenen Verfahrensvarianten durchzuführen. Die Heizvorrichtung kann z.B. eine einfache, nicht mit den Elektroden in Berührung stehende elektrische Widerstandsheizwendel sein, die außen oder eingebettet am Sensor angebracht ist.is the sensor equipped with a heater, there is another Embodiment. So it can be easily heated to different temperatures, to perform the method variants described above. The heater can e.g. a simple, not in contact with the electrodes electrical resistance heating coil, the outside or embedded on the sensor is appropriate.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Grundkörper zumindest im von Partikeln erreichbaren Bereich mit einer katalytisch aktiven Schicht versehen. Als Katalysator kommen z.B. Oxide verschiedener Metalle wie Vanadium, Silber, Mangan oder Cer in Frage. Eine derartig katalytisch aktive Schicht setzt z.B. die Zündtemperatur von Rußpartikeln um etwa 150°C auf 400°C herab. Zur Reinigung bzw. Abbrennen des Sensors von einer Partikelbeladung durch Erwärmung muss der Sensor deshalb nicht mehr so stark erwärmt werden, was dessen thermische Belastung reduziert und damit seine Lebensdauer verlängert.In a further embodiment is the main body at least in the range reachable by particles with a catalytic provided active layer. As the catalyst, e.g. Oxides of different Metals such as vanadium, silver, manganese or cerium in question. Such a thing catalytically active layer is e.g. the ignition temperature of soot particles around 150 ° C at 400 ° C down. For cleaning or burning off the sensor from a particle load through warming Therefore, the sensor must not be heated as much, what its thermal Reduced load and thus extended its life.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:For another Description of the invention is directed to the embodiments of the drawings. Show it:

1 ein Abgasrohr eines Diesel-Verbrennungsmotors mit eingebautem Sensor in einer halbaufgebrochenen Prinzipdarstellung, 1 an exhaust pipe of a diesel internal combustion engine with built-in sensor in a semi-broken schematic diagram,

2 die Draufsicht auf den Sensor aus 1 in Richtung des Pfeils II, 2 the top view of the sensor 1 in the direction of arrow II,

3 das Schaltbild eines Resonanzkreises mit angeschlossenem Sensors gemäß 1, 3 the circuit diagram of a resonant circuit with connected sensor according to 1 .

4 eine alternative Ausführungsform eines Sensors mit eingebetteten Elektroden in einer Darstellung gemäß 1, 4 an alternative embodiment of a sensor with embedded electrodes in a representation according to 1 .

5 das Schaltbild eines Resonanzkreises mit angeschlossenem Sensor gemäß 6, 5 the circuit diagram of a resonant circuit with connected sensor according to 6 .

6 eine alternative Ausführungsform eines Sensors mit an der Gegenseite der Fläche für Partikelanlagerung angebrachten Elektroden in einer Darstellung gemäß 1, 6 an alternative embodiment of a sensor with attached to the opposite side of the surface for particle deposition electrodes in a representation according to 1 .

7 eine alternative Ausführungsform eines Sensors mit Grundkörper aus Schaumkeramik in einer Darstellung gemäß 1, 7 an alternative embodiment of a sensor with basic body made of ceramic foam in a representation according to 1 .

8 das Abgasrohr eines Diesel-Verbrennungsmotors gemäß 1 mit eingebautem Sensor gemäß 6 in alternativer Einbaulage in einer Darstellung gemäß 1, 8th the exhaust pipe of a diesel internal combustion engine according to 1 with built-in sensor according to 6 in an alternative installation position in a representation according to 1 .

9 die Draufsicht auf den Sensor aus 8 in Richtung des Pfeils IX in einer Darstellung gemäß 2. 9 the top view of the sensor 8th in the direction of the arrow IX in a representation according to 2 ,

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgasrohr 2 eines nicht dargestellten Diesel-Verbrennungsmotors. Am Abgasrohr 2 ist ein Sensor 4 montiert. Das Ende 6 des Abgasrohrs 2 führt zunächst zu einem nicht dargestellten Partikelfilter und von dort zum nicht dargestellten Verbrennungsmotor. Vom Ende 8 führt das Abgasrohrs 2 weiter zu einem nicht dargestellten Auspuffende. 1 shows a section of an exhaust pipe 2 a diesel internal combustion engine, not shown. At the exhaust pipe 2 is a sensor 4 assembled. The end 6 of the exhaust pipe 2 first leads to a particulate filter, not shown, and from there to the internal combustion engine, not shown. From the end 8th guides the exhaust pipe 2 continue to a tail not shown.

In 1 ist die Wand 10 des Abgasrohrs 2 teilweise aufgebrochen dargestellt und gibt den Blick auf den Sensor 4 frei. Der Sensor 4 umfasst einen Grundkörper 12 und ein auf diesem angebrachtes Elektrodenpaar 14a, b. Der Sensor 4 ist mit seinem Grundkörper 12 derart in die Wand 10 des Abgasrohrs 2 eingefügt, dass er zu einem Teil ins Innere 16 des Abgasrohrs 2 und zum anderen Teil in den das Abgasrohr 2 umgebenden Außenraum 18 weist. Die Wand 10 ist hierbei fest und dicht gegen Abgase mit den Seitenflächen 20 und der Vorder- und Rückseite 20 und 26 des Grundkörpers 12 auf einer Umfangslinie verbunden. So liegt die, die Elektroden 14a, b tragende Seite 22 des Grundkörpers 12 zu einem Teil im Inneren 16 des Abgasrohrs 2 und steht so mit Abgas in Verbindung, welches in der durch die Pfeile 24 angedeuteten Richtung das Abgasrohr 2 durchströmt. Es sind auch andere Anordnungen des Sensors 4 am Abgasrohr 2 denkbar, wie weiter unten ausgeführt wird.In 1 is the wall 10 of the exhaust pipe 2 partially broken open and gives the view of the sensor 4 free. The sensor 4 includes a main body 12 and a pair of electrodes mounted thereon 14a , b. The sensor 4 is with his body 12 like that in the wall 10 of the exhaust pipe 2 Inserted that part of it inside 16 of the exhaust pipe 2 and on the other part into the exhaust pipe 2 surrounding outdoor space 18 has. The wall 10 This is solid and tight against exhaust gases with the side surfaces 20 and the front and back 20 and 26 of the basic body 12 connected on a perimeter. That's how it lies, the electrodes 14a , b bearing side 22 of the basic body 12 to a part inside 16 of the exhaust pipe 2 and thus communicates with exhaust gas, which is in the direction indicated by the arrows 24 indicated direction the exhaust pipe 2 flows through. There are also other arrangements of the sensor 4 at the exhaust pipe 2 conceivable, as explained below.

In Abgasrichtung 24 vom Abgas mit transportierte Partikel 28 setzen sich zu einem Teil im Bereich einer Zündstrecke 30 der Seite 22 zwischen den Elektroden 14a, b ab. Dies ist durch den Pfeil 48 dargestellt. Der Sensor 4 ist strömungstechnisch günstig so im Gasstrom 24 platziert, dass sich möglichst viele Partikel auf ihm abscheiden. Hierzu dienen z.B. auch nicht dargestellte Leit- oder Umlenkbleche in dessen Umgebung.In the exhaust direction 24 from the exhaust gas with transported particles 28 put themselves in part in the range of a firing range 30 the side 22 between the electrodes 14a , b off. This is by the arrow 48 shown. The sensor 4 is fluidically favorable so in the gas stream 24 places as many particles on it as possible. Serve this purpose, for example, not shown Leit- or baffles in its surroundings.

An den Elektroden 14a, b ist eine jeweils nicht dargestellte elektrische Anschlussleitung angebracht, welche vom Sensor 4 wegführt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 14a, b kommt es, wenn diese eine Zündspannung übersteigt, zu einer Gleitentladung auf der Seite 22 im Bereich der Zündstrecke 30, also zwischen den beiden Elektroden 14a, b.At the electrodes 14a , b is a respective not shown electrical connection cable attached, which from the sensor 4 leads away. By applying an electrical voltage between the electrodes 14a , b, if it exceeds an ignition voltage, it comes to a sliding discharge on the side 22 in the ignition area 30 that is, between the two electrodes 14a , b.

2a zeigt den Sensor 4 aus 1 in Blickrichtung des Pfeils IIa, 2b die Ansicht in Richtung des Pfeils IIb. Der Sensor 4 steht nur mit seiner Seitenfläche 20 dem in Richtung 24 anströmenden Abgas entgegen und bietet diesem somit möglichst wenig Anströmwiderstand. Die über die Seiten 22 erhabene Elektrode 14a bietet an ihrer stromabwärts liegenden Seite eine Abrisskante für die Abgasströmung zur Zündstrecke 30 hin, so dass sich Abgas und somit Partikel im Bereich der Zündstrecke 30 verwirbeln und anlagern. 2a shows the sensor 4 out 1 in the direction of the arrow IIa, 2 B the view in the direction of the arrow IIb. The sensor 4 only stands with its side surface 20 in the direction 24 against flowing exhaust gas and thus offers this as little as possible flow resistance. The over the pages 22 raised electrode 14a offers on its downstream side a spoiler lip for the exhaust gas flow to the ignition path 30 out, so that exhaust gas and thus particles in the ignition area 30 to swirl and attach.

3 zeigt das Schaltbild eines Resonanz- oder Schwingkreises, in dem der Sensors 4 nach 1 und 2 betrieben ist. Das Ersatzschaltbild des Sensors 4 entspricht dem umrandeten Schaltungsteil 32. Die Elektrode 14a, welche dem Knoten 34a entspricht, ist mit der Fahrzeugmasse 36 verbunden. Der der Elektrode 14b entsprechende Knoten 34b ist über eine Induktivität 40 mit einer Spannungsquelle 42 für Wechselspannung verbunden, welche wiederum nach Masse 36 geführt ist. 3 shows the circuit diagram of a resonant or resonant circuit in which the sensor 4 to 1 and 2 is operated. The equivalent circuit of the sensor 4 corresponds to the framed circuit part 32 , The electrode 14a which the node 34a corresponds to, is with the vehicle mass 36 connected. The electrode 14b corresponding nodes 34b is via an inductance 40 with a voltage source 42 connected to AC voltage, which in turn to ground 36 is guided.

Bei Beaufschlagung mit Wechselspannung enthält das Ersatzschaltbild 32 des Sensors 4 eine Kapazität 44 und einen ohmschen Widerstand 46, die parallel geschaltet sind. Insgesamt stellt 3 somit einen Reihenschwingkreis dar. Die Werte der Kapazität 44 sowie des Widerstands 46 ändern sich je nach Menge der im Bereich 30 angelagerten Partikel 28. Damit ändern sich auch Kenngrößen des Schwingkreises, wie dessen Eigenfrequenz, Güte oder das Teilerverhältnis für die über dem Schaltungsteil 32 abfallende Spannung zur Spannung der Spannungsquelle 42.When exposed to alternating voltage contains the equivalent circuit diagram 32 of the sensor 4 a capacity 44 and an ohmic resistance 46 which are connected in parallel. Overall poses 3 thus a series resonant circuit. The values of the capacity 44 as well as the resistance 46 vary depending on the amount of in the area 30 attached particles 28 , This also changes parameters of the resonant circuit, such as its natural frequency, quality or the divider ratio for the over the circuit part 32 falling voltage to the voltage of the voltage source 42 ,

Um quantitative Aussagen über die Partikelbeladung des Sensors 4 treffen zu können, wird zunächst bei noch unbeladenem Sensor 4 die Spannungsquelle 42 eingeschaltet, und somit Wechselspannung an den Schwingkreis nach 3 angelegt. Während mehrerer Schwingungsperioden der Eingangsspannung schwingen sich die Amplituden der an der Induktivität 40 und am Teilnetzwerk 32, also dem Sensor 4 abfallenden Spannungen auf. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannungen über der Zeit ist hierbei eine für den gegebenen Resonanzkreis feste Größe. Ist die Eingangsspannung 42 hoch genug, erreicht die Spannung am Teilnetzwerk 32 nach einigen Schwingungsperioden die Höhe der Zündspannung, worauf hin auf der Zündstrecke 30 die Gleitentladung zündet. Daraufhin ändern sich augenblicklich die Impedanzverhältnisse im Schwingkreis, was zu einer Veränderung der Resonanzfrequenz führt und die Spannungen an Induktivität 40 und Teilnetzwerk 32 brechen ein. Die Gleitentladung erlischt. Nach Erlöschen der Gleitentladung ändern sich die Impedanzverhältnisse augenblicklich wieder zurück auf die ursprünglichen Werte und das Aufschwingen der Teilspannungen beginnt von neuem. Auf diese Weise entsteht eine periodische Abfolge von Gleitentladungen. Die Dauer von Anlegen der Spannung 42 an den Schwingkreis bis zur Erreichung der Zündspannung ist wegen des kontinuierlichen Anstiegs der Teilspannungen ein Maß für die Höhe der Zündspannung. Diese Zeitdauer oder die Höhe der Zündspannung wird als Referenzwert festgehalten und ist eine charakteristische Größe für den nicht mit Partikeln 28 belegten Sensor 4.To make quantitative statements about the particle loading of the sensor 4 to be able to meet, first with still unladen sensor 4 the voltage source 42 switched on, and thus AC voltage to the resonant circuit after 3 created. During several oscillation periods of the input voltage, the amplitudes of the oscillate at the inductance 40 and on the subnetwork 32 So the sensor 4 falling voltages. The slew rate of the voltages over time is a fixed quantity for the given resonant circuit. Is the input voltage 42 high enough, reaches the voltage on the subnetwork 32 after a few oscillation periods, the height of the ignition voltage, whereupon on the ignition path 30 the sliding discharge ignites. As a result, the impedance ratios in the resonant circuit change instantly, which leads to a change in the resonant frequency and the voltages to inductance 40 and subnetwork 32 break in. The sliding discharge extinguishes. When the sliding discharge ceases, the impedance conditions instantly change back to their original values and the swinging of the partial voltages begins again. This creates a periodic sequence of sliding discharges. The duration of applying the voltage 42 to the resonant circuit until reaching the ignition voltage is a measure of the height of the ignition voltage because of the continuous increase of the partial voltages. This period of time or the magnitude of the ignition voltage is recorded as a reference value and is a characteristic variable for the non-particulate matter 28 occupied sensor 4 ,

Die Spannungsmessung z.B. am Teilnetzwerk 32 geschieht mit Hilfe einer nicht dargestellten elektronischen Messschaltung, z.B. einem kapazitiven Teiler und Komparatoren. Wird zu einem späterem Zeitpunkt nochmals das Maß, also die o.g. Zeitdauer oder die Zündspannung bestimmt, so wird diese mit dem Referenzwert verglichen. Die Abweichung des aktuellen Messwerts vom Referenzwert ist dann ein quantitatives Maß für die Menge der auf dem Sensor 4 angelagerten Partikel 28.The voltage measurement eg on the subnetwork 32 happens with the help of an electronic measuring circuit, not shown, eg a capacitive divider and comparators. If, at a later point in time, the dimension, ie the above-mentioned time duration or the ignition voltage, is determined again, this is compared with the reference value. The deviation of the current reading from the reference value is then a quantitative measure of the amount of reading on the sensor 4 attached particles 28 ,

4 zeigt einen Sensor 4 im im Abgasrohr 2 eingebauten Zustand entsprechend 1, wobei vom Abgasrohr 2 nur die Seitenwand 10 im Schnitt sichtbar ist. Im Gegensatz zur Ausführung nach 1 sind jedoch die Elektroden 14a, b im Inneren des Grundkörpers 12 eingebettet, so dass sie nicht mit dem Innenraum 16 in Kontakt stehen. Dies hat den Vorteil, dass die Elektroden 14a, b nicht dem in Richtung 24 strömenden Abgas ausgesetzt sind, was den Sensor 4 gegenüber der Ausführungsform nach 1 wesentlich robuster macht. Partikel 28 können sich dennoch in Richtung 48 aus dem Abgasstrom 24 aus der Seite 22 im Bereich der Zündstrecke 30 des Sensors 4 niederschlagen. 4 shows a sensor 4 in the exhaust pipe 2 built-in state accordingly 1 , where from the exhaust pipe 2 only the side wall 10 is visible on average. Contrary to the execution after 1 but are the electrodes 14a , b inside the main body 12 embedded, so they do not interfere with the interior 16 stay in contact. This has the advantage that the electrodes 14a , b not in the direction 24 flowing exhaust gas are exposed, causing the sensor 4 compared to the embodiment according to 1 makes it much more robust. particle 28 can still move in the direction 48 from the exhaust stream 24 out of the page 22 in the ignition area 30 of the sensor 4 knock down.

Obschon die Partikel 28, die bei genügender Dichte auch eine durchgehende leitfähige Schicht auf der Seite 22 ausbilden, nicht in direkten Kontakt mit den Elektroden 14a, b treten können, beeinflussen die Partikel 28 dennoch die Verlust- bzw. Kapazitätseigenschaften des Sensors 4 bei dessen Beaufschlagung mit Wechselspannung und vor allem die Höhe der Zündspannung. Da die Elektroden 14a, b im nichtleitenden Grundkörper 12 eingebettet sind, erfolgt die Ankopplung an die die Verluste bestimmenden Partikel 28 kapazitiv in den Bereichen 50a, b.Although the particles 28 which, with sufficient density, also have a continuous conductive layer on the side 22 training, not in direct contact with the electrodes 14a , b can affect the particles 28 nevertheless the loss or capacity characteristics of the sensor 4 when it is exposed to alternating voltage and, above all, the magnitude of the ignition voltage. Because the electrodes 14a , b in the nonconductive body 12 are embedded, the coupling is made to the loss-determining particles 28 Capacitive in the areas 50a , b.

Gegenüber 3 ist deshalb das zum Sensor 4 nach 4 gehörende Ersatzschaltbild 32 in 5 um zwei Koppelkapazitäte 52a, b ergänzt, welche die Bereiche 50a, b als Ersatzschaltbildelemente repräsentieren. Die Koppelkapazitäten 52a, b sind beidseitig dem Widerstand 46 in Reihe geschaltet und dieser Zweig zur Sensorkapazität 44 parallel geschaltet. Die wieder einen Reihenschwingkreis bildende Beschaltung des Sensors 4 ist in 5 identisch zu 3.Across from 3 That's why it's the sensor 4 to 4 belonging equivalent circuit diagram 32 in 5 by two coupling capacities 52a , b complements which the areas 50a , b represent as equivalent circuit elements. The coupling capacities 52a , b are on both sides of the resistor 46 connected in series and this branch to the sensor capacity 44 connected in parallel. The again a series resonant circuit wiring of the sensor 4 is in 5 identical to 3 ,

Bei geeigneter Dimensionierung der entsprechenden Abmessungen können die entstehenden Koppelkapazitäten 52a, b, so groß gewählt werden, dass sie im Schaltbild nach 5 vernachlässigbar sind und sich dieses wieder zum Schaltbild nach 3 vereinfachen lässt. Die Dimensionierung ist einfach zu erreichen, da der Abstand der Sensorelektroden 14a, b zur Seite 22, und damit zur dort entstehenden Partikelschicht stets kleiner gehalten werden kann als der Abstand der Sensorelektroden 14a, b zueinander, und Kapazitäten umgekehrt proportional zu den Abständen der sie bildenden Elektroden sind.With suitable dimensioning of the corresponding dimensions, the resulting coupling capacitances can 52a , b, so large that they are in the diagram after 5 are negligible and this back to the schematic after 3 simplify. The dimensioning is easy to achieve, since the distance between the sensor electrodes 14a , b to the side 22 , And thus to the resulting particle layer can always be kept smaller than the distance between the sensor electrodes 14a , b to each other, and capacities are inversely proportional to the distances of the electrodes forming them.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen Sensor 4, bei dem die Elektroden 14a, b auf der Seite 26, also der dem Außenraum 18 zugewandten Seite des Grundkörpers 12 auf dessen Oberfläche angebracht sind. Bei der Ausführungsform nach 6 sind die Elektroden 14a, b wie in 4 nicht dem Innenraum 16 und somit den Abgasen im Abgasrohr 2 ausgesetzt und somit ebenfalls wesentlich weniger Verschleiß unterworfen. 6 shows a further embodiment for a sensor 4 in which the electrodes 14a , b on the side 26 that is the exterior space 18 facing side of the body 12 are mounted on the surface. In the embodiment according to 6 are the electrodes 14a , b as in 4 not the interior 16 and thus the exhaust gases in the exhaust pipe 2 exposed and thus also subjected to much less wear.

Am bzw. in der Nähe des Sensors 4 sind elektrische Widerstands-Heizwendeln 52 angebracht, mit der der Grundkörper 12 insbesondere im Bereich der Seite 22 erhitzt werden kann. Bei geringerer Erhitzung kann somit Sorge getragen werden, dass sich auf der Seite 22 im Bereich der Zündstrecke 30 außer den Partikeln 28 keine Kondensate niederschlagen, welche die Zündspannung des Sensors 4 verfälschen würden. Bei weiterer Erhitzung des Sensors 4 durch die Heizwendel 50 kann außerdem erreicht werden, dass die Partikel 28 ihrerseits verbrennen und die Seite 22 somit wieder partikelfrei gereinigt wird. Hierdurch ist es möglich, den Sensor 4 wieder in einen von Partikeln 28 unbesetzten Zustand zurückzuführen, um eine erneute Referenzmessung durchzuführen.At or near the sensor 4 are electrical resistance heating coils 52 attached, with which the basic body 12 especially in the area of the page 22 can be heated. With less heating can thus be taken care that on the side 22 in the ignition area 30 except the particles 28 do not precipitate any condensate which is the ignition voltage of the sensor 4 would falsify. Upon further heating of the sensor 4 through the heating coil 50 In addition, it can be achieved that the particles 28 in turn burn and the side 22 thus cleaned again particle-free. This makes it possible to use the sensor 4 back into one of particles 28 unoccupied state to perform a new reference measurement.

Zur Erleichterung des Abbrennens von Partikels 28 von der Seite 22 des Grundkörpers 12 ist diese mit einer katalytisch aktiven Schicht 54 überzogen, welche die Zünd- bzw. Verbrennungstemperatur der Partikel 28 herabsetzt. Die Seite 22 muss deshalb durch die Heizwendel 52 nicht so stark erhitzt werden, wie ohne katalytische Schicht 54.To facilitate the burning off of particles 28 of the page 22 of the basic body 12 this is with a catalytically active layer 54 coated, which is the ignition or combustion temperature of the particles 28 decreases. The page 22 must therefore through the heating coil 52 not heated as much as without a catalytic layer 54 ,

7 zeigt nochmals den Sensor 4 in einer Ausführungsform ähnlich 6, wobei dessen Grundkörper 12 nicht aus einem festen, dichten, sondern aus einem porösen Material, wie z.B. Schaumkeramik besteht. Vom Abgasstrom 24 transportierte Partikel 28 können sich deshalb in Richtung des Pfeils 48 nicht nur auf der Oberfläche 22 des Grundkörpers 12, sondern auch in dessen Volumen absetzen. Die Partikel 28 werden so am Grundkörper 12 besser festgehalten und nicht vom Abgasstrom 24 wieder mit fortgerissen. Der Sensor 4 in der Ausführungsform nach 7 kann deshalb wesentlich mehr Partikel 28 aufnehmen als in den anderen gezeigten Ausführungsformen, wodurch seine elektrischen Eigenschaften und die Zündspannung stärker veränderbar sind und so die Messgenauigkeit des Gesamtsystems weiter erhöht ist. 7 shows again the sensor 4 similar in one embodiment 6 , Whose basic body 12 not made of a solid, dense, but of a porous material, such as foam ceramic. From the exhaust gas flow 24 transported particles 28 can therefore move in the direction of the arrow 48 Not only on the surface 22 of the basic body 12 but also settle in its volume. The particles 28 become so on the body 12 held better and not from the exhaust stream 24 again carried away. The sensor 4 in the embodiment according to 7 can therefore significantly more particles 28 absorb as in the other embodiments shown, whereby its electrical properties and the ignition voltage are more variable and so the measurement accuracy of the overall system is further increased.

Auch für diese Ausführungsform sind Heizwendeln 52 vorgesehen. Die Heizwendeln 52 werden von einer nicht dargestellten separaten Heizspannungsquelle versorgt. Die Heizwendel darf nicht in leitender Verbindung mit den Elektroden 14a, b stehen, um die Messungen im Resonanzkreis nicht zu beeinflussen und muss auch außerhalb deren Feldbereich liegen, um die kapazitiven Eigenschaften des Sensors 4 nicht zu stark zu beeinflussen. Auch sollte sie so platziert sein, dass sie keinen Einfluss auf die Höhe der Zündspannung ausübt.Also for this embodiment are heating coils 52 intended. The heating coils 52 are powered by a separate heating voltage source, not shown. The heating coil must not be in conductive connection with the electrodes 14a , b stand in order not to influence the measurements in the resonant circuit and must also lie outside their field range to the capacitive properties of the sensor 4 not too strong to influence. Also, it should be placed so that it does not affect the level of ignition voltage.

In 8 ist eine alternative Anordnungsmöglichkeit des Sensors 4 im Abgasrohr 2 gezeigt, die sich für dessen Ausführungsform nach 6 anbietet. Hier umschließt die Wand 10 die Seitenfläche 20 auf ihrem gesamten Umfang dicht und passgenau. So liegt die Seite 22 des Sensors 4 gänzlich im Inneren 16, und die die Seite 26 zusammen mit den Elektroden 14a, b gänzlich im abgasfreien Außenraum 18 und so geschützt vor diesen.In 8th is an alternative arrangement possibility of the sensor 4 in the exhaust pipe 2 shown, which is suitable for its embodiment 6 offering. Here the wall encloses 10 the side surface 20 tight and accurate over its entire circumference. This is the page 22 of the sensor 4 entirely inside 16 , and the side 26 together with the electrodes 14a , b completely in the exhaust-free outside space 18 and so protected from these.

9 zeigt die Ansicht aus 8 in Richtung des Pfeils IX. Aus dem Innenraum 16 ist also nur die Oberfläche 22 des Sensors erreichbar für Abgase und Partikel 28. 9 shows the view 8th in the direction of arrow IX. From the interior 16 So it's just the surface 22 the sensor can be reached for exhaust gases and particles 28 ,

Claims

Method for monitoring the particle concentration in a gas stream, in particular of soot particles in the exhaust stream of a Internal combustion engine, in which - a sensor placed in the gas stream that's in one as a firing range for sliding discharges trained area collects particles, - the sensor as capacitive Element is integrated into an electromagnetic resonance circuit, - the resonant circuit is excited with AC voltage such that the voltage at Sensor oscillates to a spark discharge igniting ignition voltage, - a measure of the ignition voltage is determined as a reference value when the sensor is unloaded, - by Particle loading conditional change of measure across from the reference value is determined.

A method according to claim 1, wherein the dimension Sensor applied voltage at ignition of Sliding discharge is determined

The method of claim 1, wherein as a measure of the Switching on the AC voltage until ignition of the sliding discharge has elapsed Time is determined

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the sensor before the determination of the parameter on a below the ignition temperature The temperature of the particle is heated to adhere to it Remove impurities.

Method according to one of the preceding claims, in the sensor before a determination of the characteristic on one above the Ignition The particle temperature is heated to a particle loading to remove.

Apparatus for carrying out the method according to one the claims 1 to 5, with a placed in the exhaust stream, as a capacitive element in an AC voltage excited electromagnetic resonant circuit integrated sensor, this one non-conductive body and has two spaced-apart electrodes and the electrodes limit a particle collecting ignition gap for sliding discharges.

Apparatus according to claim 6, wherein the base body of Ceramic exists.

Apparatus according to claim 6 or 7, wherein the base of porous Material exists.

Device according to one of claims 6 to 8, wherein the electrodes in the main body are embedded.

Device according to one of claims 6 to 9, wherein the electrodes on one for Particles not accessible Side of the main body are arranged.

Device according to one of claims 6 to 10, with a heating device for the Sensor.

Device according to one of claims 6 to 11, wherein the base body with a catalytically active layer is provided.