DE102009023200A1 - Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102009023200A1
DE102009023200A1 DE200910023200 DE102009023200A DE102009023200A1 DE 102009023200 A1 DE102009023200 A1 DE 102009023200A1 DE 200910023200 DE200910023200 DE 200910023200 DE 102009023200 A DE102009023200 A DE 102009023200A DE 102009023200 A1 DE102009023200 A1 DE 102009023200A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
soot
sensor
measuring electrodes
soot sensor
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200910023200
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Dr. Ante
Rudolf Dr. Bierl
Stephan Heinrich
Markus Harrmann
Andreas Ott
Willibald Reitmeier
Denny SCHÄDLICH
Manfred Weigl
Andreas Dr. Wildgen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE200910023200 priority Critical patent/DE102009023200A1/de
Publication of DE102009023200A1 publication Critical patent/DE102009023200A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors, wobei der Rußsensor einen elektrisch isolierenden Formkörper aufweist, auf dessen Oberfläche eine Struktur aus Messelektroden ausgebildet ist, bei der mindestens zwei Messelektroden nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen den Messelektroden ein elektrisch isolierender Abschnitt des Formkörpers ausgebildet ist und wobei sich zwischen den Messelektroden Rußpartikel aus einem Abgasstrom ablagern, die einen Stromfluss zwischen Messelektroden ermöglichen, der als Maß für die Rußkonzentration im Abgasstrom ausgewertet wird und wobei die Rußablagerung auf dem Rußsensor beim Überschreiten einer vorgegebenen Beladung durch Erhitzen des Rußsensors abgebrannt wird. Um ein Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors anzugeben, welches gute Messergebnisse liefert, wobei der Rußsensor möglichst geringe Todzeiten aufweist, erfolgt das Abbrennen der Rußpartikel auf der Oberfläche des Rußsensors nur teilweise, so dass durch die nach dem Freibrennen noch auf der Oberfläche des Rußsensors verbleibenden Rußpartikel zumindest einen minimalen Stromfluss zwischen Messelektroden ermöglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren. Betrachtet werden sowohl die Feststellung, ob Ruß im Messgas vorhanden ist als auch Konzentration des Rußes im Messgas.
  • Die Anreicherung der Atmosphäre mit Schadstoffen aus Abgasen wird derzeit viel diskutiert. Damit verbunden ist die Tatsache, dass die Verfügbarkeit fossiler Energieträger begrenzt ist. Als Reaktion darauf werden beispielsweise Verbrennungsprozesse in Brennkraftmaschinen thermodynamisch optimiert, so dass deren Wirkungsgrad verbessert wird. Im Kraftfahrzeugbereich schlägt sich dies in der zunehmenden Verwendung von Dieselmotoren nieder. Der Nachteil dieser Verbrennungstechnik ist gegenüber optimierten Otto-Motoren jedoch ein deutlich erhöhter Ausstoß von Ruß. Der Ruß ist besonders durch die Anlagerung polyzyklischer Aromate stark krebserregend, worauf in verschiedenen Vorschriften bereits reagiert wurde. So wurden beispielsweise Abgas-Emissionsnormen mit Höchstgrenzen für die Rußemission erlassen. Daher besteht die Notwendigkeit preisgünstige Sensoren anzugeben, die den Rußgehalt im Abgasstrom von Kraftfahrzeugen zuverlässig messen.
  • Der Einsatz derartiger Rußsensoren dient der Messung des aktuell ausgestoßenen Rußes, damit dem Motormanagement in einem Automobil in einer aktuellen Fahrsituation Informationen zukommen, um mit regelungstechnischen Anpassungen die Emissionswerte zu reduzieren. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Rußsensoren eine aktive Abgasreinigung durch Abgas-Rußfilter eingeleitet werden oder eine Abgasrückführung zur Brennkraftmaschine erfolgen. Im Falle der Rußfilterung werden regenerierbare Filter verwendet, die einen wesentlichen Teil des Rußgehaltes aus dem Abgas herausfiltern. Benötigt werden Ruß sensoren für die Detektion von Ruß, um die Funktion der Rußfilter zu überwachen bzw. um deren Regenerationszyklen zu steuern.
  • Dazu kann dem Rußfilter, der auch als Dieselpartikelfilter bezeichnet wird, ein Rußsensor vorgeschaltet sein und/oder ein Rußsensor nachgeschaltet sein.
  • Der dem Dieselpartikelfilter vorgeschaltete Sensor dient zur Erhöhung der Systemsicherheit und zur Sicherstellung eines Betriebes des Dieselpartikelfilters unter optimalen Bedingungen. Da diese in hohem Maße von der im Dieselpartikelfilter eingelagerten Rußmasse abhängen, ist eine genaue Messung der Partikelkonzentration vor dem Dieselpartikelfiltersystem, insbesondere die Ermittlung einer hohen Partikelkonzentration vor dem Dieselpartikelfilter, von hoher Bedeutung.
  • Ein dem Dieselpartikelfilter nachgeschalteter Sensor bietet die Möglichkeit, eine On-Board-Diagnose vorzunehmen und dient ferner der Sicherstellung des korrekten Betriebes der Abgasnachbehandlungsanlage.
  • Im Stand der Technik hat es verschiedene Ansätze zur Detektion von Ruß gegeben. Ein in Laboratorien weithin verfolgter Ansatz besteht in der Verwendung der Lichtstreuung durch die Rußpartikel. Diese Vorgehensweise eignet sich für aufwändige Messgeräte. Wenn versucht wird, dies auch als mobiles Sensorsystem im Abgas einzusetzen, muss festgestellt werden, dass derartige Ansätze zur Realisierung eines Sensors in einem Kraftfahrzeug durch den aufwändigen optischen Aufbau mit hohen Kosten verbunden ist. Weiterhin bestehen ungelöste Probleme bezüglich der Verschmutzung der benötigten optischen Fenster durch Verbrennungsabgase.
  • Die deutschen Offenlegungsschrift DE 199 59 871 A1 offenbart einen Sensor und Betriebsverfahren für den Sensor, wobei beide auf thermischen Betrachtungen basieren. Der Sensor besteht aus einem offen porösen Formkörper wie beispielsweise einer wabenförmigen Keramik, einem Heizelement und einem Temperaturfühler. Wird der Sensor mit einem Messgasvolumen in Verbindung gebracht, so lagert sich Ruß darauf ab. Zur Messung wird der in einem Zeitraum abgelagerte Ruß mit Hilfe des Heizelementes zum Zünden gebracht und verbrannt. Die bei der Verbrennung entstehende Temperaturerhöhung wird gemessen.
  • Derzeit sind Partikelsensoren für leitfähige Partikel bekannt, bei denen zwei oder mehrere metallische Elektroden vorgesehen sind, die kammartig ineinandergreifende Elektroden aufweisen. Rußpartikel, die sich auf diesen Sensorstrukturen ablagern, schließen die Elektroden kurz und verändern damit die Impedanz der Elektrodenstruktur. Mit steigender Partikelkonzentration auf der Sensorfläche wird auf diese Weise ein abnehmender Widerstand bzw. ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung zwischen den Elektroden messbar. Ein derartiger Rußsensor wird zum Beispiel in der DE 10 2004 028 997 A1 offenbart. Um überhaupt einen Strom zwischen den Elektroden messen zu können, muss jedoch eine gewisse Menge von Partikeln zwischen den Elektroden vorhanden sein. Bis zum Erreichen dieser minimalen Partikelbeladung ist der Rußsensor gewissermaßen blind für die Rußkonzentration im Abgasstrom. In der DE 10 2005 030 134 A1 wird die minimale Partikelbeladung zwischen den Elektroden durch im Elektrodenzwischenraum künstlich angeordnete leitfähige Partikel erreicht. Die Anordnung dieser Partikel ist jedoch technisch sehr schwierig und teuer. Zudem können während der Lebendsauer des Rußsensors diese Partikel zum Beispiel bei Erschütterungen des Sensors oder durch chemische Prozesse verloren gehen, womit die Eigenschaften des Sensors verändert werden und eine zuverlässige Messung der Rußbeladung im Abgasstrom gestört oder vollständig verhindert wird.
  • Darüber hinaus muss der Rußsensor in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Die Regeneration des Sensors erfolgt durch das Abbrennen des angelagerten Rußes. Zur Regeneration wird das Sensorelement nach der Rußanlagerung in der Regel mit Hilfe eines integrierten Heizelementes freigebrannt. Während der Freibrennphase kann der Sensor die Rußbeladung des Abgasstroms nicht erfassen. Die Zeit die zum regenerativen Freibrennen der Sensorstruktur benötigt wird, wird auch als Todzeit des Sensors bezeichnet. Es ist also wichtig, die Freibrennphase so kurz wie möglich zu gestalten, um den Rußsensor so schnell wie möglich wieder einsetzen zu können.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors anzugeben, welches gute Messergebnisse liefert, wobei der Rußsensor möglichst geringe Todzeiten aufweisen soll.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Dadurch, dass das Abbrennen der Rußpartikel auf der Oberfläche des Rußsensors nur teilweise erfolgt, so dass die nach dem Abbrennen noch auf der Oberfläche des Rußsensors verbleibenden Rußpartikel zumindest einen minimalen Stromfluss zwischen Messelektroden ermöglichen, kann die Todzeit des Rußsensors sehr gering gehalten werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Rußbeladung des Abgasstroms eines Kraftfahrzeuges nahezu kontinuierlich überwacht werden, was die Emission von Schadstoffen erheblich reduziert. Darüber hinaus kann die Struktur der Messelektroden des Rußsensors in einer robusten und preiswerten Dickschichttechnologie hergestellt werden, und der Verbrauch von elektrischer Energie für den Heizvorgang des Rußsensors wird deutlich gesenkt.
  • Die nachfolgenden Darstellungen zeigen in:
  • 1 einen Rußsensor,
  • 2 die Wirkungsweise des Rußsensors,
  • 3 bis 8 ein Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors nach dem Stand der Technik,
  • 9 einen Messzyklus des Rußsensors im Abgasstrom in einem zweidimensionalen Diagramm,
  • 10 bis 15 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors.
  • 1 zeigt einen Rußsensor 10, der aus einem Formkörper 1, einem hier nicht dargestellten Heizelement sowie einer Struktur aus Messelektroden 3 aufgebaut ist. Der Formkörper 1 kann aus einem Keramikmaterial hergestellt sein, oder aus einem anderen Material, das elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist und der Abbrandtemperatur von Ruß problemlos standhält. Um den Rußsensor 10 von Ruß freizubrennen wird der Rußsensor 10 typischer Weise mit Hilfe einer elektrischen Widerstandsheizung auf Temperaturen zwischen 500 und 800°C erhitzt. Diese Temperaturen muss der elektrisch isolierende Formkörper 1 ohne Beschädigungen vertragen. Die Struktur der Messelektroden 3 ist hier beispielhaft als kammartige Struktur ausgebildet, wobei zwischen zwei Messelektroden immer ein elektrisch isolierender Bereich des Formkörpers 1 zu erkennen ist. Der Stromfluss zwischen den Elektrodenstrukturen wird mit Hilfe eines Strommesselementes 7 gemessen. Solange der Rußsensor völlig frei von Rußpartikeln 4 ist, wird durch das Strommesselement 7 kein Strom messbar sein, da zwischen den Messelektroden 3 immer ein Bereich des Formkörpers 1 vorhanden ist, der elektrisch isolierend wirkt und der nicht von Rußpartikeln überbrückt wird. Weiterhin zeigt 1 einen Temperatursensor 11 als Bestandteil des Rußsensors 10 mit einer Temperaturauswerteelektronik 12, die zur Überwachung der im Rußsensor 10 herrschenden Temperatur vor allem beim Abbrand der Rußbeladung auf dem Rußsensor 10 dient.
  • 2 zeigt nun die Wirkungsweise des Rußsensors 10. Hier ist der Rußsensor 10 in einem Abgasrohr 5 angeordnet, durch das ein mit Rußpartikeln 4 beladener Abgasstrom geleitet wird. Die Strömungsrichtung des Abgasstromes 6 wird durch den Pfeil angedeutet. Die Aufgabe des Rußsensors 10 ist es nun, die Konzentration der Rußpartikel 4 im Abgasstrom 6 zu messen. Dazu ist der Rußsensor 10 so im Abgasrohr 5 angeordnet, dass die Struktur aus Messelektroden 3, dem Abgasstrom 6 und somit den Rußpartikeln 4 zugewandt ist. Aus dem Abgasstrom 6 setzen sich Rußpartikel 4 sowohl auf den Messelektroden 3 als auch in den Zwischenräumen zwischen den Messelektroden 3 auf den isolierenden Bereichen des Formkörpers 1 ab. Wenn sich genügend Rußpartikel 4 auf den isolierenden Bereichen zwischen die Messelektroden 3 abgesetzt haben, wird aufgrund der Leitfähigkeit der Rußpartikel 4 ein Strom zwischen den Messelektroden 3 fließen, der vom Strommesselement 7 erfassbar ist. Die Rußpartikel überbrücken somit die elektrisch isolierenden Zwischenräume zwischen den Messelektroden 3. Auf diese Art und Weise kann mit dem hier abgebildeten Rußsensor 10 die Beladung des Abgasstromes 6 mit Rußpartikeln 4 gemessen werden.
  • Zudem zeigt der Rußsensor 10 in 2 das Heizelement 2, das mit dem Heizstromkreis 13 aus der Heizstromversorgung 8 mit elektrischem Strom versorgt werden kann. Um den Rußsensor 10 auf die Abbrandtemperatur der Rußpartikel 4 zu erhitzen, wird der Heizstromschalter 9 geschlossen, womit sich das Heizelement 2 erwärmt und somit der gesamte Rußsensor 10 erhitzt wird. Darüber hinaus ist ein Temperatursensor 11 im Rußsensor 10 integriert, der mit Hilfe der Temperaturauswerteelektronik 12 den Vorgang des Aufheizens des Rußsensors 10 und damit den Abbrandvorgang der Rußpartikel 4 überwacht.
  • Das Strommesselement 7, die Temperaturauswerteelektronik 12 sowie der Heizstromschalter 9 sind hier exemplarisch als diskrete Bauteile dargestellt, selbstverständlich können diese Bauteile Bestandteil einer mikroelektronischen Schaltung sein, die beispielsweise in einem Steuergerät für den Rußsensor 10 integriert ist.
  • In 3 bis 15 wird nun die Wirkungsweise des Rußsensors 10 erläutert, und es werden zwei Betriebsverfahren für den Rußsensor 10 vorgestellt. In den 3 bis 8 und 10 bis 15 ist jeweils nur der Rußsensor 10 dargestellt, wobei angenommen wird, dass die hier dargestellten Rußsensoren zum Beispiel analog zur Darstellung in 2 in einem Abgasstrom angeordnet sind.
  • 3 zeigt einen unbenutzten und fabrikneuen Rußsensor 10. Zu erkennen ist der Formkörper 1, das Heizelement 2 sowie die Struktur aus Messelektroden 3. Auf den Messelektroden 3 und in den Zwischenräumen zwischen den Messelektroden 3 befinden sich keinerlei Rußpartikel. Damit kann zwischen den Elektroden 3 auch kein Strom fließen, und somit würde an dem Strommesselement 7 kein Messwert erkennbar sein.
  • In 4 wurde der Rußsensor 10 schon einem gewissen Abgasstrom ausgesetzt, wobei sich die Rußpartikel 4 sowohl auf den Messelektroden 3 als auch in den Zwischenräumen zwischen den Messelektroden 3 abgesetzt haben. Die Anzahl der Rußpartikel 4 zwischen den Messelektroden 3 ist jedoch noch so klein, dass zwischen den Messelektroden 3 kein Strom fließen kann und daher am Strommesselement auch noch kein Messwert zur Verfügung steht. Die hier vorhandenen Rußpartikel 4 überbrücken die isolierenden Zwischenräume zwischen den Messelektroden 3 noch nicht ausreichend, um einen elektrischen Strom fließen zu lassen. In dieser Situation ist der Rußsensor 10 blind für die Rußbeladung des Abgasstromes.
  • In der in 5 dargestellten Situation ist ein erstes Ansprechen des Rußsensors 10 zu erwarten. Zwischen den Messelektroden 3 haben sich genügend Rußpartikel 4 abgelagert, so dass zwischen den Messelektroden 3 ein Strom fließen kann, der vom Strommesselement 7 registriert wird. Die Zeit, die vergeht vom ersten Einsatz des unberußten Rußsensors 10 bis zur Ausbildung erster leitender Pfade aus Rußpartikeln 4 zwischen den Elektroden 3, wird auch als sogenannte Todzeit des Rußsensors 10 bezeichnet. In der Todzeit liefert der Rußsensor 10 keine Messwerte für die Rußbeladung des Abgasstroms, und daher ist es wichtig, die Todzeit so kurz wie möglich zu halten. Ab der in 5 dargestellten Situation ist der Rußsensor 10 nun einsatzbereit, und er liefert ein Messsignal, das der im Abgasstrom 6 enthaltenen Rußpartikelkonzentration 4 proportional ist.
  • In 6 haben sich noch weitere Rußpartikel 4 in die Zwischenräume zwischen den Messelektroden 3 gesetzt, wodurch sich der Strommesswert am Strommesselement 7 erhöht. In dieser Phase ist der Strommesswert am Strommesselement 7 ein Signal, das proportional zur Rußpartikelbeladung des Abgasstromes 6 ist.
  • In der in 7 dargestellten Situation fließt ein maximaler Strom zwischen den Messelektroden 3, da die Zwischenräume zwischen den Messelektroden 3 vollständig mit Rußpartikeln 4 aufgefüllt sind. Selbst wenn sich noch weiter Rußpartikel 4 zwischen die Messelektroden 3 setzen, wird der Strommesswert am Strommesselement 7 nicht weiter ansteigen. Auch in dieser Situation ist der Rußsensor 10 blind für die Rußpartikelbeladung des Abgasstromes 6. Um den Rußsensor 10 wieder einsatzbereit zu machen, wird der Heizstromschalter 9 geschlossen und ein Heizstrom von der Heizstromversorgung 8 über das Heizelement 2 geleitet. Dadurch erhitzt sich der Rußsensor 10 auf die Abbrandtemperatur der Russpartikel 4, die sich als Abbrenngase von der Oberfläche des Rußsensors 10 entfernen. Da Ruß in erster Linie aus Kohlenstoff besteht, werden diese Abbrenngase in der Regel Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid sein. Zudem verdampft Wasser, das sich eventuell auf der Oberfläche des Rußsensors 10 abgesetzt hatte.
  • Wird der Russsensor 10 ausreichend geheizt, so kommt es zu der in 8 dargestellten Situation, bei der keinerlei Rußpartikel 4 auf der Oberfläche des Rußsensors 10 zu finden sind. Der nun hier gezeigte Zustand des Rußsensors 10 entspricht dem in 3. Es bedarf einer neuen Anlagerung von Rußpartikeln 4 entsprechend der 4 und 5, um den Rußsensor empfindlich für die Rußbeladung im Abgasstrom zu machen. Ab einer in 5 dargestellten Situation liefert der Rußsensor 10 wieder Messergebnisse, die der Rußbeladung des Abgasstromes 6 proportional sind. Vom Beginn des Abbrennens der Rußpartikel von der Oberfläche des Rußsensors 10 entsprechend der 7 bis hin zur erneuten Anlagerung von Rußpartikeln 4, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist, vergeht die Todzeit des Rußsensors 10, in der keine Messwerte zur Rußbeladung des Abgasstromes zur Verfügung stehen. Wichtig für eine möglichst kontinuierliche Überwachung des Abgasstromes 6 ist es jedoch, diese Todzeit möglichst kurz zu halten, um permanent auf Messsignale zurückgreifen zu können, die über die Rußbeladung des Abgasstromes Auskunft geben.
  • In 9 ist der Messzyklus des Rußsensors 10 im Abgasstrom in einem zweidimensionalen Diagramm dargestellt. Auf der Abszisse ist die Rußbeladung des Sensors auf der Ordinate der gemessene Strom über die Messelektroden 3 des Rußsensors 10 dargestellt. Der unbenutzte Rußsensor 10 (entsprechend der Darstellung in 3) ist nicht mit Ruß B000 beladen und liefert kein messbares Stromsignal I0. Die Situation des Rußsensors entsprechend der Darstellung in 4 zeigt eine Rußbeladung B00, die ihrerseits an den Elektroden keinen messbaren Strom I0 hervorruft. I0 entspricht lediglich einem Grundrauschen. Ab der in 5 dargestellten Rußbeladung B0, liefert der Rußsensor 10 erste Strommesswerte. Der gemessene Strom über die Messelektroden 3 ist proportional zur Rußbeladung des Rußsensors und damit proportional zur Rußbeladung des Abgasstromes 6. Bei einer Rußbeladung BM, die in etwa der Situation in 6 entspricht, ergibt sich ein gemessener Wert für den Strom IM über die Messelektroden 3. Nun ist die Rußbeladung des Rußsensors 10 so weit fortgeschritten, dass bei einer Beladung BS der gemessene Strom IS über die Messelektroden 3 nicht weiter ansteigt. Entsprechend 7 muss nun der Abbrand der Rußpartikel 4 von der Sensoroberfläche erfolgen. Die benötigte Zeit von der Sättigungsbeladung BS bis zur Rußbeladung B0, bei der erste Strommesswerte aufgenommen werden, wird als Todzeit des Rußsensors bezeichnet.
  • In den 10 bis 12 ist die schon in den 3 bis 5 bekannte Situation dargestellt. Der neuwertige Rußsensor 10 nach 10 wird erstmals einem Rußstrom ausgesetzt, was dazu führt, dass sich erste Rußpartikel 4 zwischen die Messelektroden 3 setzen (siehe 11). In der Darstellung nach 12 haben sich ausreichend Rußpartikel 4 zwischen die Messelektroden 3 gesetzt, so dass ein erster Strom vom Strommesselement 7 registriert wird.
  • In der 13 ist die Messphase dargestellt, in der genügend Rußpartikel 4 zwischen den Messelektroden angeordnet sind und sich weitere Rußpartikel 4 zwischen die Messelektroden 3 anordnen, wobei der vom Strommesselement 7 registrierte Strommesswert nun der Rußpartikelkonzentration im Abgasstrom 6 proportional ist.
  • 14 zeigt die Situation, in der eine Sättigung eingetreten ist und entsprechend der aus 9 bekannten Rußbeladung BS des Rußsensors 10 keine weitere Steigerung des gemessenen Stroms über die Elektroden möglich ist.
  • Nach der Darstellung in 14 wird nun der Abbrennprozess der Rußpartikel 4 auf der Oberfläche des Rußsensors 10 eingeleitet. Dieses Abbrennen der Rußpartikel auf der Oberfläche des Rußsensors 10 erfolgt jedoch nur teilweise, so dass die noch auf der Oberfläche des Rußsensors 10 verbleibenden Rußpartikel 4 zumindest einen minimalen Stromfluss zwischen den Messelektroden 3 ermöglichen. Dies ist in 15 darge stellt. Entsprechend der Erfindung wird also aus dem Zustand nach 14 im Abbrennprozess nicht in den rußpartikelfreien Zustand nach 10 oder 3 zurückgegangen, sondern der Abbrennvorgang erfolgt kontrolliert, so dass am Ende des Abbrennens eine ausreichende Anzahl von Rußpartikeln 4 auf der Oberfläche des Rußsensors 10 zwischen den Messelektroden 3 verbleibt. Damit wird zum einen die Todzeit des Rußsensors 10 erheblich reduziert, und zum anderen kann der Rußsensor 10 in einer sehr robusten Dickschichttechnologie aufgebaut sein. Bei dieser Dickschichttechnologie können die Messelektroden 3 relativ weit voneinander entfernt sein, da mit dem kontrollierten Abbrennprozess immer noch genügend Rußpartikel 4 zwischen den Messelektroden 3 angelagert sind, so dass der Rußsensor 10 sofort wieder einsatzfähig ist. Die feinen aus der Dünnschichttechnologie bekannten Strukturen für die Messelektroden 3 sind hier nicht notwendig, und somit kann der Rußsensor 10 wesentlich kostengünstiger hergestellt werden, und er zeigt auch eine mechanisch und chemisch robustere Struktur, als ein in Dünnschichttechnologie hergestellter Rußsensor. Der Betrieb des Rußsensors nach dem hier offenbarten Verfahren ist auch energiesparender als die herkömmlichen Prozesse, bei denen die Rußschicht vollständig abgebrannt wird. Beim teilweisen Abbrennen der Rußablagerungen wird weniger elektrische Energie verraucht, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem vollständigen Abbrand der Rußpartikel 4 ist. Mit dem teilweisen Abbrennen der Rußpartikel 4 von der Oberfläche des Rußsensors 10 verbleibt auf dem Rußsensor eine Rußpartikelschicht 4, die zumindest einen minimalen Stromfluss zwischen den Messelektroden 3 ermöglicht und damit den Rußsensor 10 nach dem Abbrennprozess wieder sofort einsatzbereit hält. Dies ermöglicht eine weitgehend unterbrechungsfreie Überwachung des Abgasstroms eines Kraftfahrzeuges oder auch in einem Industrieschornstein, was vorteilhaft für den Schutz der Umwelt vor Verschmutzungen durch Abgase ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19959871 A1 [0008]
    • - DE 102004028997 A1 [0009]
    • - DE 102005030134 A1 [0009]

Claims (2)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors (10), wobei der Rußsensor einen elektrisch isolierenden Formkörper (1) aufweist, auf dessen Oberfläche eine Struktur aus Messelektroden (3) ausgebildet ist, bei der mindestens zwei Messelektroden (3) nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen den Messelektroden (3) ein elektrisch isolierender Abschnitt des Formkörpers (1) ausgebildet ist und wobei sich zwischen den Messelektroden (3) Rußpartikel (4) aus einem Abgasstrom (6) ablagern, die einen Stromfluss zwischen Messelektroden (3) ermöglichen, der als Maß für die Rußkonzentration im Abgasstrom (6) ausgewertet wird und wobei die Rußablagerung auf dem Rußsensor (10) beim Überschreiten einer vorgegebenen Beladung durch Erhitzen des Rußsensors (10) abgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbrennen der Rußpartikel auf der Oberfläche des Rußsensors (10) nur teilweise erfolgt, so dass die nach dem Abbrennen noch auf der Oberfläche des Rußsensors (10) verbleibenden Rußpartikel (4) zumindest einen minimalen Stromfluss zwischen Messelektroden (3) ermöglichen.
  2. Rußsensor (10) betrieben nach dem Verfahren aus Anspruch 1.
DE200910023200 2009-05-29 2009-05-29 Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren Ceased DE102009023200A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910023200 DE102009023200A1 (de) 2009-05-29 2009-05-29 Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910023200 DE102009023200A1 (de) 2009-05-29 2009-05-29 Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009023200A1 true DE102009023200A1 (de) 2010-12-09

Family

ID=43049104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910023200 Ceased DE102009023200A1 (de) 2009-05-29 2009-05-29 Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009023200A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055478A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors
DE102011089299A1 (de) 2011-12-20 2013-06-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Regenerieren eines resistiven Rußsensors
DE102019212807A1 (de) * 2019-08-27 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters mittels eines Partikelsensors
CN113649008A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 郑州大学 一种用于柴油车尾气碳烟颗粒消除的高活性整体式催化剂及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19959871A1 (de) 1999-12-10 2001-06-28 Heraeus Electro Nite Int Sensor und Verfahren zur Ermittlung von Ruß-Konzentrationen
DE102004028997A1 (de) 2004-06-16 2006-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Beeinflussung der Russanlagerung auf Sensoren
DE102005030134A1 (de) 2005-06-28 2007-01-04 Siemens Ag Sensor und Betriebsverfahren zur Detektion von Ruß
DE102007021912A1 (de) * 2007-05-10 2008-11-13 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom
DE102007021913A1 (de) * 2007-05-10 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom sowie deren Verwendung
WO2009047195A2 (de) * 2007-10-01 2009-04-16 Hauser, Andreas RUßLADUNGSSENSOR

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19959871A1 (de) 1999-12-10 2001-06-28 Heraeus Electro Nite Int Sensor und Verfahren zur Ermittlung von Ruß-Konzentrationen
DE102004028997A1 (de) 2004-06-16 2006-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Beeinflussung der Russanlagerung auf Sensoren
DE102005030134A1 (de) 2005-06-28 2007-01-04 Siemens Ag Sensor und Betriebsverfahren zur Detektion von Ruß
DE102007021912A1 (de) * 2007-05-10 2008-11-13 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom
DE102007021913A1 (de) * 2007-05-10 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom sowie deren Verwendung
WO2009047195A2 (de) * 2007-10-01 2009-04-16 Hauser, Andreas RUßLADUNGSSENSOR

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055478A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors
WO2012085035A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum betreiben eines russsensors
DE102011089299A1 (de) 2011-12-20 2013-06-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Regenerieren eines resistiven Rußsensors
DE102019212807A1 (de) * 2019-08-27 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters mittels eines Partikelsensors
CN113649008A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 郑州大学 一种用于柴油车尾气碳烟颗粒消除的高活性整体式催化剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009033231A1 (de) Verfahren zur fahrzeugeigenen Funktionsdiagnose eines Rußsensors in einem Kraftfahrzeug und/oder zur Erkennung von weiteren Bestandteilen im Ruß
DE102010055478A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors
DE102009049669A1 (de) Verfahren zur Zustandsbewertung eines Rußsensors in einem Kraftfahrzeug
EP2430295B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines in einem abgasbereich einer brennkraftmaschine angeordneten bauteils
DE102009033232A1 (de) Verfahren zur fahrzeugeigenen Funktionsdiagnose eines Rußsensors und/oder zur Erkennung von weiteren Bestandteilen im Ruß in einem Kraftfahrzeug
DE102010054671A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors
DE102009058260A1 (de) Rußsensor
DE102011078242A1 (de) Partikelerfassungssensor und Steuerungsvorrichtung zur Steuerung desselben
DE102013209872A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors
DE102012210525A1 (de) Verfahren zur Funktionskontrolle eines Sensors zur Detektion von Teilchen und Sensor zur Detektion von Teilchen
DE102006041478A1 (de) Verfahren zur Ermittlung einer Rußkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine
DE102010027975A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose einer Abgassonde
EP2145177A1 (de) Sensor und verfahren zur detektion von teilchen in einem gasstrom
WO2015091273A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben von abgassensoren
DE102012217428A1 (de) Sensor zur Detektion von Teilchen
DE102019115156A1 (de) Abgasfeinstaubsensor
DE3935149A1 (de) Verfahren und messanordnung zur bestimmung des russgehaltes in abgasen
DE102014211533A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors
DE102009023200A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors und Rußsensor betrieben nach diesem Verfahren
DE102009046315A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors
DE102012001044A1 (de) Verfahren zum Überwachen eines Rußsensors
DE102016101259A1 (de) System zum Schätzen einer Partikelanzahl
DE102013206092A1 (de) Verfahren zur Auswertung der Messwerte eines Rußsensors
DE102008006417A1 (de) Rußsensor und Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors
DE102011006923A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Diagnose der Funktion eines Partikelsensors

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20120428