DE102009000077A1 - Particle sensor for detecting conductive particles in gas flow, has measuring cell and electrode system with one electrode, another electrode and semi-conducting or small conducting material - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelsensor mit Referenzmesszelle und ein Verfahren zur Detektion von leitfähigen Partikeln in einem Gasstrom mit einem solchen Partikelsensor.The The present invention relates to a particle sensor with reference measuring cell and a method of detecting conductive particles in a gas stream with such a particle sensor.
In Zukunft muss der Rußausstoß während des Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs nach dem Durchlaufen des Motors beziehungsweise eines Dieselpartikelfilters (DPF) per gesetzlicher Vorschrift überwacht und die Funktionalität dieser Überwachung sichergestellt werden (On Bord Diagnose - OBD). Darüber hinaus ist eine Beladungsprognose von Dieselpartikelfiltern sinnvoll um eine hohe Systemsicherheit bei wenigen effizienten, Kraftstoff sparenden Regenerationszyklen zu erreichen und kostengünstigere Filtermaterialien, beispielsweise Cordierit, einzusetzen zu können.In Future must be the soot emissions during the Driving operation of a motor vehicle after passing through the engine or a diesel particulate filter (DPF) by law Regulation monitors and the functionality of this monitoring be ensured (on-board diagnostics - OBD). About that In addition, a load forecast of diesel particulate filters makes sense for a high system security with few efficient, fuel to achieve saving regeneration cycles and more cost-effective Filter materials, such as cordierite to use.
Eine
Möglichkeit hierzu bieten resistive Partikelsensoren, welche
eine Widerstandsänderung einer interdigitalen (kammartig,
ineinander greifenden) Elektrodenstruktur aufgrund von Partikelanlagerung zur
Detektion von Partikeln, insbesondere Ruß, heranziehen.
Aufgrund der Funktionsweise ordnen sich resistive Partikelsensoren
bei den sammelnden Prinzipien ein (vgl.
Derzeit sind resistive Partikelsensoren bekannt, bei denen zwei oder mehrere metallische Elektroden ausgebildet sind, wobei die sich unter Einwirkung einer elektrischen Messspannung anlagernden leitfähige Partikel, insbesondere Ruß partikel, die Elektroden kurzschließen und so mit steigender Partikelmenge auf der Sensorfläche ein abnehmender Widerstand, beziehungsweise ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung, zwischen den Elektroden messbar wird.Currently Resistive particle sensors are known in which two or more metallic electrodes are formed, which under the influence an electrical measuring voltage accumulating conductive Particles, in particular carbon black particles, short circuit the electrodes and so with increasing amount of particles on the sensor surface a decreasing resistance, or an increasing current at a constant applied voltage, measurable between the electrodes becomes.
Zur Regeneration nach der Partikelanlagerung werden derartige Partikelsensoren herkömmlicherweise mit Hilfe einer integrierten Heizvorrichtung von angelagerten Partikeln befreit.to Regeneration after particle attachment become such particle sensors conventionally with the aid of an integrated heating device of released particles freed.
Die Zeit zwischen dem Ende der Regeneration und der Messung eines Stroms, welcher groß genug ist, um sicher aufgelöst und zuverlässig erfasst zu werden, wird Blindzeit genannt.The Time between the end of regeneration and the measurement of a current, which is big enough to be safely resolved and Reliable detection is called blind time.
Meist weisen Partikelsensoren jedoch eine einfache, nur schwach auflösende Elektronik auf. Da der Einzelbeitrag einer einzelnen Partikelbrücke zum Gesamtstrom der Messzelle nur einige nA klein ist, müssen entsprechend viele Partikelbrücken geschlossen werden, um bei Partikelsensoren mit einfacher Elektronik eine zuverlässige Messung mit ausreichend hohem Signal, beispielsweise von einigen μA, zu liefern. Partikelsensoren mit einfacher Elektronik weisen daher meist eine lange Blindzeit auf. Der Einsatz von hochauflösender Elektronik verursacht hingegen meist hohe Kosten.Most of time However, particle sensors have a simple, only slightly dissolving Electronics on. As the single contribution of a single particle bridge to the total current of the measuring cell only a few nA small, must correspondingly many particle bridges are closed, reliable for particle sensors with simple electronics Measurement with a sufficiently high signal, for example of a few μA, to deliver. Particle sensors with simple electronics therefore exhibit usually a long blind time. The use of high-resolution On the other hand, electronics usually causes high costs.
Zudem werden Partikelsensoren häufig hinter einem Dieselpartikelfilter eingesetzt, wo die Blindzeit aufgrund der geringen Partikelkonzentration besonders groß ist.moreover Particle sensors are often behind a diesel particulate filter used where the blind time due to the low particle concentration is especially big.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein, insbesondere resistiver, Partikelsensor, zur Detektion von leitfähigen Partikeln in einem Gasstrom, welcher eine erste Messzelle und eine zweite Messzelle umfasst, wobei die zweite Messzelle von Partikeln abgeschirmt ausgestaltet ist, wobei die erste Messzelle ein erstes Elektrodensystem mit mindestens einer ersten und einer zweiten Elektrode und ein erstes, halbleitendes oder gering leitendes Material aufweist, wobei die erste und zweite Elektrode des ersten Elektrodensystems über das erste, halbleitende oder gering leitende Material elektrisch leitend verbindbar oder verbunden sind, wobei die zweite Messzelle, insbesondere Referenzmesszelle, ein zweites Elektrodensystem mit mindestens einer ersten und einer zweiten Elektrode und ein zweites, halbleitendes oder gering leitendes Material aufweist, wobei die erste und zweite Elektrode des zweiten Elektrodensystems über das zweite, halbleitende oder gering leitende Material elektrisch leitend verbindbar oder verbunden sind.object the present invention is a, in particular resistive, particle sensor, for the detection of conductive particles in a gas stream, which a first measuring cell and a second measuring cell, wherein the second measuring cell is configured shielded from particles, wherein the first measuring cell has a first electrode system with at least one first and a second electrode and a first, semiconducting or low conductive material, wherein the first and second Electrode of the first electrode system over the first, semiconducting or low-conductivity material electrically conductively connected or are connected, wherein the second measuring cell, in particular reference measuring cell, a second electrode system having at least a first and a first electrode system second electrode and a second, semiconducting or low conductivity Material, wherein the first and second electrode of the second electrode system via the second, semiconducting or low conductivity material electrically are conductively connected or connected.
Der erfindungsgemäße Partikelsensor hat die Vorteile, dass dieser
- – eine hohe Genauigkeit und kurze Blindzeit aufweist,
- – einfach und kostengünstig, beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren, herstellbar ist,
- – eine rußfreie Funktionsprüfung im Anschluss an das Herstellungsverfahren erlaubt,
- – eigendiagnosefähig und kalibrierungsfähig ist,
- – keine Temperaturkorrektur benötigt,
- – eine Temperaturmessung ermöglicht, und
- – die Verwendung einer Vielzahl von halbleitenden oder gering leitenden Materialien erlaubt, da die Leitfähigkeit des halbleitenden oder gering leitenden Materials keinen oder nur geringen Einfluss auf den erforderlichen Messbereich hat, welcher hauptsächlich von dem Partikelsignal bestimmt wird, auf welches die Elektronik optimiert werden kann.
- - has high accuracy and short blind time,
- Is easy and inexpensive, for example by a screen printing process, can be produced,
- - allows a soot-free functional test following the manufacturing process,
- Is self-diagnostic capable and capable of calibration,
- - no temperature correction needed,
- - allows a temperature measurement, and
- - allows the use of a plurality of semiconducting or low-conductivity materials, since the conductivity of the semiconducting or low-conductivity material has little or no effect on the required measuring range, which is mainly determined by the particle signal to which the electronics can be optimized.
Die Abschirmung der zweiten Messzelle von Partikeln kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf mehrere Arten erfolgen. Beispielsweise kann die Abschirmung durch eine Isolationsschicht über der zweiten Messzelle oder durch das Anordnen der ersten Messzelle auf der zweiten Messzelle erfolgen.The shielding of the second measuring cell from particles can be carried out in several ways in the context of the present invention. For example, the shield may be provided by an insulating layer over the second measuring cell or by the arranging the first measuring cell on the second measuring cell.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Partikelsensor daher eine erste Isolationsschicht, wobei die erste Isolationsschicht über der zweiten Messzelle angeordnet ist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die zweite Messzelle von Partikeln abgeschirmt wird beziehungsweise, dass eine auf der zweiten Messzelle angeordnete erste Messzelle von dieser isoliert wird.in the Within a preferred embodiment of the present invention Invention, the particle sensor therefore comprises a first insulating layer, wherein the first insulating layer over the second measuring cell is arranged. In this way it can be ensured that the second measuring cell is shielded from particles or a first measuring cell arranged on the second measuring cell of this is isolated.
Angaben wie „auf”, „über” oder „unter” sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Beschreibung einer Anordnung von mehreren Elementen und nicht zur Beschreibung einer Ausrichtung bezüglich der Gravitationsrichtung dienen.information like "on", "over" or "under" should in the Frame of the present invention for the description of an arrangement of several elements and not to describe an orientation serve with respect to the direction of gravity.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Elektrodensystem als Interdigitalelektrodensystem aus mindestens zwei ineinander greifenden, kammartigen Elektroden und/oder das zweite Elektrodensystem als Interdigitalelektrodensystem aus mindestens zwei ineinander greifenden, kammartigen Elektroden ausgebildet. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des Partikelsensors weiterhin gesteigert werden.in the Within the scope of a further preferred embodiment of the The present invention is the first electrode system as an interdigital electrode system from at least two intermeshing, comb-like electrodes and / or the second electrode system as an interdigital electrode system from at least two intermeshing, comb-like electrodes educated. In this way, the accuracy of the particle sensor continue to be increased.
Das halbleitende Material kann beispielsweise ab einer Temperatur von ≥ 400°C, beispielsweise von ≥ 500°C, insbesondere von ≥ 550°C; und/oder ab einer an dem halbleitenden Material angelegten Spannungshöhe von ≥ 1 V, beispielsweise von ≥ 30 V, insbesondere von ≥ 50 V; und/oder ab einer Frequenz einer an dem halbleitenden Material angelegten Spannung von ≥ 1 s–1, beispielsweise von ≥ 300 s–1, insbesondere von ≥ 5000 s–1; und/oder nur bei einer Polarität einer/s an dem halbleitenden Material angelegten Spannung/Stroms; elektrisch leiten beziehungsweise eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von ≥ 10–5 S/m, beispielsweise von ≥ 10–3 S/m, insbesondere von ≥ 0,1 S/m aufweisen.The semiconducting material may, for example, from a temperature of ≥ 400 ° C, for example of ≥ 500 ° C, in particular of ≥ 550 ° C; and / or from a voltage level of ≥ 1 V applied to the semiconducting material, for example of ≥ 30 V, in particular of ≥ 50 V; and / or from a frequency of a voltage applied to the semiconducting material of ≥ 1 s -1 , for example of ≥ 300 s -1 , in particular of ≥ 5000 s -1 ; and / or only at one polarity of a voltage / current applied to the semiconductive material; electrically conductive or have a specific electrical conductivity of ≥ 10 -5 S / m, for example, of ≥ 10 -3 S / m, in particular of ≥ 0.1 S / m.
Beispielsweise kann das halbleitende Material ein Delafosit, beispielsweise CuAlO2, Siliciumcarbid, nitridgebundenes Siliciumcarbid, nitridgebundenes Siliciumaluminiumcarbid, stabilisiertes, dotiertes oder undotiertes Rutheniumoxid, stabilisiertes, dotiertes oder undotiertes Indiumoxid, stabilisiertes oder dotiertes Zirkoniumoxid, stabilisiertes oder dotiertes Aluminiumoxid, stabilisiertes, dotiertes oder undotiertes Zinkoxid, insbesondere undotiertes Rutheniumdioxid, zinndotiertes Indiumoxid, yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid, eisen-, mangan-, und/oder magnesium-stabilisiertes Aluminiumoxid und/oder Zinkoxid, oder eine Mischung davon sein.For example, the semiconductive material may be a delafosit, for example, CuAlO 2 , silicon carbide, nitride bonded silicon carbide, nitrided silicon aluminum carbide, stabilized, doped or undoped ruthenium oxide, stabilized, doped or undoped indium oxide, stabilized or doped zirconia, stabilized or doped alumina, stabilized, doped or undoped zinc oxide , in particular undoped ruthenium dioxide, tin doped indium oxide, yttrium stabilized zirconia, iron, manganese and / or magnesium stabilized alumina and / or zinc oxide, or a mixture thereof.
Das gering leitende Material kann beispielsweise eine spezifische Leitfähigkeit bei Raumtemperatur von ≥ 10–8 S/m bis ≤ 102 S/m aufweisen.The low-conductivity material may, for example, have a specific conductivity at room temperature of ≥ 10 -8 S / m to ≦ 10 2 S / m.
Beispielsweise kann das gering leitende Material ein Matrixmaterial, beispielsweise Aluminiumoxid und/oder Glas, sein, dessen Leitfähigkeit, beispielsweise durch den Einbau von elementarem Platin, Rutheniumdioxid, Eisenoxid, Manganoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, Calciumoxid und/oder Magnesium, gezielt eingestellt wurde.For example For example, the low conductivity material may be a matrix material, for example Alumina and / or glass, its conductivity, for example, by the incorporation of elemental platinum, ruthenium dioxide, Iron oxide, manganese oxide, titanium dioxide, silicon dioxide, calcium oxide and / or magnesium, was targeted.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste und/oder zweite, halbleitende oder gering leitende Material, insbesondere jeweils, als Schicht, insbesondere Eigendiagnoseschicht, ausgebildet.in the Within the scope of a further preferred embodiment of the present invention is the first and / or second, semiconducting or low-conductive material, in particular in each case as a layer, in particular Self-diagnosis layer, formed.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Schicht, insbesondere Eigendiagnoseschicht, aus dem ersten, halbleitenden oder gering leitenden Material sowohl über als auch unter dem ersten Elektrodensystem angeordnet sein. Ebenso kann die Schicht, insbesondere Eigendiagnoseschicht, aus dem zweiten, halbleitenden oder gering leitenden Material sowohl über als auch unter dem zweiten Elektrodensystem angeordnet sein.in the Within the scope of the present invention, the layer, in particular Self-diagnostic layer, from the first, semiconducting or low conductive material both above and below the first Electrode system may be arranged. Likewise, the layer, in particular Self-diagnosis layer, from the second, semiconducting or low conductive material both above and below the second electrode system be arranged.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste und zweite Messzelle im Wesentlichen identisch ausgestaltet. Dies hat sich insbesondere für die Durchführung des später erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft herausgestellt.in the Within a particularly preferred embodiment of the present invention, the first and second measuring cell are substantially identically designed. This is especially true for the implementation of the later explained inventive method proved to be advantageous.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die erste und zweite Messzelle nebeneinander angeordnet sein oder auf unterschiedlichen, beispielsweise auf gegenüberliegenden, Seiten, insbesondere auf der Vor- und Rückseite, des Partikelsensors angeordnet sein oder die erste Messzelle kann über der zweiten Messzelle angeordnet sein. Vorzugsweise ist bei einer Anordnung von der ersten Messzelle auf der zweiten Messzelle die erste Isolationsschicht zwischen der ersten und der zweiten Messzelle angeordnet.in the Under the present invention, the first and second measuring cell be arranged side by side or on different, for example, on opposite sides, in particular arranged on the front and back, the particle sensor or the first measuring cell can be above the second measuring cell be arranged. Preferably, in an arrangement of the first measuring cell on the second measuring cell, the first insulating layer between the arranged first and second measuring cell.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste Elektrode des ersten Elektrodensystems und die erste Elektrode des zweiten Elektrodensystems über eine Zuleitung an einen gemeinsamen Kontakt angeschlossen. Auf diese Weise können diese Elektroden gemeinsam auf Masse beschaltet werden und Kontakte und Zuleitungen vorteilhafterweise eingespart werden.in the Within the scope of a further preferred embodiment of the Present invention are the first electrode of the first electrode system and the first electrode of the second electrode system via a supply line connected to a common contact. To this Way, these electrodes can be connected together to ground and contacts and leads are advantageously saved become.
Um zu gewährleisten, dass die erste und zweite Messzelle eine ähnliche oder gleiche Temperatur aufweisen, sind die erste und zweite Messzelle vorzugsweise räumlich nahe beieinander angeordnet.In order to ensure that the first and second measuring cells have a similar or identical temperature, the first and second measuring cells are preferably arranged spatially close to one another net.
Im Rahmen einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Partikelsensor eine, insbesondere Wheatstone'sche oder Thomson'sche, Brückenschaltung auf. Vorzugsweise ist das erste Elektrodensystem als ein Widerstand im ersten Zweig der Brückenschaltung und das zweite Elektrodensystem als ein dazu paralleler Widerstand im zweiten Zweig der Brückenschaltung geschaltet. Die weiteren Widerstände der Brückenschaltung können sowohl konstante als auch variable Widerstände sein. Der Einsatz einer Brückenschaltung hat den Vorteil, dass die Genauigkeit der Spannungsbestimmung und damit der Bestimmung der Partikelmenge steigt und die Blindzeit verkürzt wird. Darüber hinaus erlaubt eine Brückenschaltung eine Neukalibrierung und Messbereichserweiterung beziehungsweise -anpassung beispielsweise durch Anpassung der Widerstände der Brückenschaltung.in the Frame of a further, particularly preferred embodiment According to the present invention, the particle sensor has one, in particular wheatstone or Thomson's bridge circuit. Preferably the first electrode system as a resistor in the first branch of the bridge circuit and the second electrode system as a parallel resistor connected in the second branch of the bridge circuit. The others Resistors of the bridge circuit can be both constant and variable resistors. Of the Using a bridge circuit has the advantage that the accuracy the determination of the voltage and thus the determination of the amount of particles increases and the blind time is shortened. About that In addition, a bridge circuit allows recalibration and measuring range extension or adaptation, for example by adjusting the resistances of the bridge circuit.
Der erfindungsgemäße Partikelsensor kann weitere Isolationsschichten aufweisen. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Partikelsensor eine zweite Isolationsschicht umfassen, wobei die erste und zweite Messzelle auf der zweiten Isolationsschicht angeordnet sind. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Partikelsensor eine, insbesondere integrierte Heizvorrichtung zur Regeneration des Partikelsensors umfassen.Of the Particle sensor according to the invention can further insulation layers exhibit. For example, the inventive Particle sensor comprise a second insulating layer, wherein the arranged first and second measuring cell on the second insulating layer are. In addition, the inventive Particle sensor a, in particular integrated heating device for Include regeneration of the particle sensor.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Detektion von leitfähigen Partikeln in einem Gasstrom mit einem erfindungsgemäßen Partikelsensor, in dem
- – der Strom- und/oder die Spannung an der ersten Messzelle gemessen wird, und
- – gleichzeitig der Strom- und/oder die Spannung an der zweiten Messzelle gemessen wird, und
- – durch Vergleichen, insbesondere durch die Differenz, der Strom- und/oder Spannungssignale an der ersten und zweiten Messzelle die Partikelmenge bestimmt wird.
- - the current and / or voltage at the first measuring cell is measured, and
- - At the same time the current and / or voltage is measured at the second measuring cell, and
- - By comparing, in particular by the difference, the current and / or voltage signals at the first and second measuring cell, the amount of particles is determined.
Durch Vergleichen beziehungsweise die Bildung der Differenz der beiden Strom- und/oder Spannungssignale ist vorteilhafterweise eine Korrektur des temperaturabhängigen Grundstromes nicht mehr notwendig.By Compare or the formation of the difference between the two Current and / or voltage signals is advantageously a correction of Temperature-dependent basic flow is no longer necessary.
Weiterhin stellt eine hohe Grundleitfähigkeit der halbleitenden oder gering leitenden Materialien kein Problem für die Messelektronik bezüglich Messbereich und Auflösung dar, da durch den Vergleich beziehungsweise die Differenzbildung der Grundstrom nicht mehr in die Messung eingeht.Farther represents a high ground conductivity of the semiconducting or low-conductivity materials no problem for the measuring electronics in terms of measuring range and resolution, because by the comparison or subtraction of the base current no longer included in the measurement.
Da durch die zweite Messzelle lediglich ein mit dem der ersten Messzelle identischer Grundstrom fließen sollte, kann eine Abweichung der beiden Ströme beziehungsweise Spannungen vorteilhafterweise entweder – wie bereits erläutert auf Partikelanlagerung – oder auf einen Defekt der Messzellen zurückgeführt werden.There only one with the first measuring cell through the second measuring cell should flow identical basic current, may be a deviation the two currents or voltages advantageously either - as already explained on particle accumulation - or attributed to a defect in the measuring cells become.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher in einem im Wesentlichen Partikelbrücken-freien Zustand des Partikelsensors, beispielsweise während oder direkt nach der Regeneration des Partikelsensors oder direkt nach der Herstellung des Partikelsensors, durch Vergleichen der Strom- und/oder Spannungssignale an der ersten und zweiten Messzelle die Funktion der Messzellen ermittelt, und bei abweichenden Strom- und/oder Spannungssignalen an der ersten und zweiten Messzelle, der Partikelsensor neukalibriert oder ein Defekt des Partikelsensors ausgegeben. Durch eine Neukalibrierung kann vorteilhafterweise ein Austausch eines teildefekten Partikelsensors vermieden werden.in the Frame of a preferred embodiment of the invention The method therefore becomes substantially particle-bridge free Condition of the particle sensor, for example during or directly after the regeneration of the particle sensor or directly after the production of the particle sensor, by comparing the current and / or voltage signals at the first and second measuring cell Function of the measuring cells determined, and with different power and / or Voltage signals at the first and second measuring cell, the particle sensor recalibrated or a defect of the particle sensor is output. By a recalibration can advantageously be an exchange of a Partially defective particle sensor can be avoided.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Spannung an der ersten und zweiten Messelektrode durch eine, insbesondere Wheatstone'sche oder Thomson'sche, Brückenschaltung gemessen.in the Frame of a particularly preferred embodiment of the inventive method is the voltage at the first and second measuring electrodes by one, in particular Wheatstone or Thomson bridge circuit measured.
Die Messung der Spannung durch eine Brückenschaltung hat die Vorteile, dass
- – eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der Partikelmenge, insbesondere während des Anfangs der Signalbildung, erzielt werden kann,
- – die Blindzeit verkürzt werden kann, was insbesondere für den Einsatz in Werkstattmessgeräten und Kraftfahrzeugen im Kurzstreckenbetrieb mit Fahrzeiten unter 20 Minuten vorteilhaft ist, und
- – eine Neukalibrierung und Messbereichserweiterung beziehungsweise -anpassung durchgeführt werden kann.
- A higher accuracy in the determination of the amount of particles can be achieved, in particular during the beginning of the signal formation,
- - The blind time can be shortened, which is particularly advantageous for use in workshop measuring instruments and motor vehicles in short-distance operation with travel times under 20 minutes, and
- - A recalibration and measuring range extension or adaptation can be performed.
Aus dem Strom- beziehungsweise Spannungssignal an der zweiten Messzelle kann darüber hinaus vorteilhafterweise bei Kenntnis der temperaturabhängigen Leitfähigkeit des halbleitenden oder gering leitenden Materials die Temperatur der Messzelle bestimmt und beispielsweise zur Temperaturkorrektur des Partikelsignals genutzt werden.Out the current or voltage signal at the second measuring cell In addition, advantageously with knowledge of temperature-dependent conductivity of the semiconducting or low-conductivity material determines the temperature of the measuring cell and used for example for temperature correction of the particle signal become.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher aus dem Strom- und/oder Spannungssignal der zweiten Messzelle die Temperatur bestimmt. Gegebenenfalls kann die Bestimmung der Partikelmenge entsprechend temperaturkorrigiert werden.in the Frame of a further preferred embodiment of the inventive method is therefore from the Current and / or voltage signal of the second measuring cell determines the temperature. Optionally, the determination of the amount of particles according to be temperature corrected.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Partikelsensors und/oder Verfahrens in einem Werkstattmessgerät zur Abgasuntersuchung oder in einem Messgerät zur Kontrolle der Luftqualität oder in einem Rußpartikelsensor zur „on board diagnosis” (OBD), und/oder zur Überwachung der Betriebsweise eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Dieselmotors, oder einer Verbrennungsanlage, beispielsweise einer Heizanlage, und/oder zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Partikelfilters und/oder zur Überwachung des Beladungszustandes eines Partikelfilters, beispielsweise eines Diesel-Partikel-Filters (DPF), oder zur Überwachung von chemischen Herstellungsprozessen, Abluftanlagen und/oder Abluftnachbehandlungsanlagen.Another object of the present invention is the use of an inventive Particle sensor and / or method in a workshop measuring device for exhaust gas examination or in a measuring device for air quality control or in a soot particle sensor for "on board diagnosis" (OBD), and / or for monitoring the operation of an internal combustion engine, such as a diesel engine, or an incinerator , For example, a heating system, and / or to monitor the functioning of a particulate filter and / or monitoring the load condition of a particulate filter, such as a diesel particulate filter (DPF), or for monitoring of chemical manufacturing processes, exhaust systems and / or exhaust aftertreatment systems.
Zeichnungendrawings
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:Further Advantages and advantageous embodiments of the invention Item are illustrated by the drawings and in the explained below description. It should be noted, that the drawings are descriptive and not intended to limit the invention in any way. It demonstrate:
Im
Rahmen der in
Darüber
hinaus ist im Rahmen der in
Darüber
hinaus zeigt
Ferner
zeigt
Im
Rahmen der in
Im
Rahmen der in
Wenn
die beiden Messzellen
Der ideale Messbereich kann über die Auslegung der sonstigen drei Widerstände eingestellt werden. Variable Widerstände ermöglichen dabei vorteilhafterweise auch eine kontinuierliche Anpassung im Betrieb an den aktuellen Betriebspunkt.Of the ideal measuring range may be beyond the design of other three resistors are set. Variable resistances advantageously allow a continuous Adaptation during operation to the current operating point.
Als Ausgangsparameter für diese Simulation diente Gleichung 1, wobei die berußende Messzelle an Stelle des Widerstandes R3 gesetzt wurde. Die Widerstände R1 und R2 hatten einen Wert von jeweils 1 kΩ, R4 wurde auf 100 MΩ gesetzt.When Output parameters for this simulation was Equation 1, wherein the berußende measuring cell in place of the resistor R3 has been set. The resistors R1 and R2 had one Value of 1 kΩ each, R4 was set to 100 MΩ.
Während das Stromsignal auf 10 nA steigt, ändert sich die Spannung an der Brücke um gut messbare 1 V. Bei einem Stromanstieg auf im Kraftfahrzeugbereich immer noch sehr schlecht messbare 100 nA, beträgt die Brückenspannung ca. 7 V. Damit bietet die Brückenspannung ein deutlich besser erfassbares Signal, das wesentlich empfindlicher auf eine Widerstandsänderung der Messzelle durch Partikelanlagerung reagiert als das bisher genutzte Stromsignal.While When the current signal rises to 10 nA, the voltage changes at the bridge around well measurable 1 V. At a current increase in the automotive sector still very poorly measurable 100 nA, the bridge voltage is about 7 V. It offers the bridge voltage a significantly better detectable signal, that much more sensitive to a change in resistance The measuring cell by particle accumulation reacts as the previously used current signal.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018077615A1 (en) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Sensor element for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas chamber |
DE112010004519B4 (en) * | 2010-11-08 | 2021-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Particle detection device for an internal combustion engine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230152297A1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-zone magnetic chip detector |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003006976A2 (en) | 2001-07-10 | 2003-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Sensor for detecting particles and method for controlling the function thereof |
DE10149333A1 (en) | 2001-10-06 | 2003-05-08 | Bosch Gmbh Robert | Sensor arrangement used for measuring moisture content of gases comprises resistance measuring structure arranged on substrate and interacting with soot layer, and temperature measuring device |
DE102005029219A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Soot deposit measuring method, for use in motor vehicle exhaust area, involves determining separations of soot in inter digital condenser structure or heating conductor by change of electrical or thermal measured value of structure |
AT501386B1 (en) * | 2003-08-11 | 2008-10-15 | Univ Graz Tech | RUSS SENSOR |
-
2009
- 2009-01-08 DE DE200910000077 patent/DE102009000077B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003006976A2 (en) | 2001-07-10 | 2003-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Sensor for detecting particles and method for controlling the function thereof |
DE10149333A1 (en) | 2001-10-06 | 2003-05-08 | Bosch Gmbh Robert | Sensor arrangement used for measuring moisture content of gases comprises resistance measuring structure arranged on substrate and interacting with soot layer, and temperature measuring device |
AT501386B1 (en) * | 2003-08-11 | 2008-10-15 | Univ Graz Tech | RUSS SENSOR |
DE102005029219A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Soot deposit measuring method, for use in motor vehicle exhaust area, involves determining separations of soot in inter digital condenser structure or heating conductor by change of electrical or thermal measured value of structure |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112010004519B4 (en) * | 2010-11-08 | 2021-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Particle detection device for an internal combustion engine |
WO2018077615A1 (en) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Sensor element for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas chamber |
CN109891211A (en) * | 2016-10-24 | 2019-06-14 | 罗伯特·博世有限公司 | For sensing the sensor element of the particle of the measurement gas in measurement gas compartment |
CN109891211B (en) * | 2016-10-24 | 2023-02-17 | 罗伯特·博世有限公司 | Sensor element for sensing particles of a measurement gas in a measurement gas chamber |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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R020 | Patent grant now final |
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