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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors, der in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und der einen Sensorträger umfasst. Auf dem Sensorträger sind zumindest zwei Sensorelektroden auf einer Seite des Sensorträgers angeordnet. Dabei sind die zumindest zwei Sensorelektroden einem Abgasstrom in dem Abgaskanal ausgesetzt.
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Zunehmend strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind auch Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz. Bei Dieselmotoren ist die Abgasrückführung eine der wichtigsten Maßnahmen zur Senkung der Stickoxidemissionen. Rußpartikelsensoren sind heute hauptsächlich vorgesehen für eine Überwachung von Rußpartikelfiltern. Im Zusammenhang mit der Abgasrückführung kann es gleichwohl von Vorteil sein, eine Rußpartikelkonzentration des Abgases an anderen Stellen in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine zu erfassen, beispielsweise stromaufwärts des Rußpartikelfilters.
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DE 10 2007 060 939 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Gasstrom, wobei der Partikelsensor aus zumindest einem elektrisch isolierenden Träger und zumindest zwei darauf aufgebrachten Elektroden aufgebaut ist und wobei innerhalb eines Messintervalls zwischen zwei Regenerationsphasen des Partikelsensors eine Widerstandsänderung und/oder eine Impedanzänderung zwischen den Elektroden zur Bestimmung des Partikelgehalts ausgewertet wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Partikelsensor während eines Messintervalls zyklisch wechselnd in Sammelphasen und in Messphasen betrieben wird und dass während der Sammelphasen und der Messphasen unterschiedliche Spannung und/oder Spannungsformen an die Elektroden angelegt werden.
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DE 10 2007 014 761 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines sammelnden Partikelsensors, bei welchem Messphasen vorgesehen sind, während denen sich die in einem Abgasstrom enthaltenen Partikel an einer Messstrecke anlagern können. Vorgesehen sind Schutzphasen, während denen wenigstens eine Maßnahme zur Verminderung der Anlagerung von Partikeln auf der Messstrecke ergriffen wird.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors anzugeben, das beziehungsweise die ein besonders zuverlässiges und kostengünstiges Erfassen eines Sensormesssignals ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors, der in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Partikelsensor umfasst einen Sensorträger mit zumindest zwei Sensorelektroden, die einem Abgasstrom in dem Abgaskanal ausgesetzt sind und die auf einer Seite des Sensorträgers angeordnet und derart ausgebildet sind, dass sich merklich Partikel aus dem Abgasstrom auf und/oder zwischen den zumindest zwei Sensorelektroden ablagern, wenn zwischen den beiden Sensorelektroden eine Spannung anliegt, die größer ist als eine vorgegebene Grenzspannung, und sich im Wesentlichen keine Partikeln ablagern, wenn die Spannung kleiner ist als die Grenzspannung. Hierbei umfasst das Verfahren folgende Schritte: Während einer vorgegebenen ersten Zeitdauer wird zwischen die Sensorelektroden eine vorgegebene erste Spannung angelegt, die größer ist als die vorgegebene Grenzspannung. Des Weiteren wird während einer vorgegebenen zweiten Zeitdauer, die sich an die erste Zeitdauer unmittelbar anschließt, zwischen die Sensorelektroden eine vorgegebene zweite Spannung angelegt, die kleiner ist als die vorgegebene Grenzspannung, und/oder der Partikelsensor wird auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, so dass sich im Wesentlichen keine Partikel aus dem Abgasstrom auf und/oder zwischen den zumindest zwei Sensorelektroden ablagern. Im Anschluss an die zweite Zeitdauer wird zwischen die Sensorelektroden eine vorgegebene dritte Spannung angelegt, die größer ist als die vorgegebene Grenzspannung, und eine Widerstandsänderung und/oder eine Impedanzänderung zwischen den Sensorelektroden wird erfasst und ausgewertet. Während der ersten Zeitdauer wird ein Sensorstrom, der zwischen den beiden Sensorelektroden fließt, erfasst und wenn erkannt wird, dass der Sensorstrom einen vorgegebenen Sollwert überschreitet, wird die zweite Zeitdauer gestartet. Eine Partikelkonzentration des Abgases wird ermittelt abhängig von der Widerstandsänderung und/oder der Impedanzänderung zwischen den Sensorelektroden, wobei am Ende der ersten Zeitdauer abhängig von einer ersten Widerstandsänderung und/oder einer ersten Impedanzänderung der beiden Sensorelektroden eine erste Partikelkonzentration des Abgases in dem Abgaskanal ermittelt wird und abhängig von der ersten Partikelkonzentration und der zweiten Zeitdauer die nach der zweiten Zeitdauer erfasste Widerstandsänderung und/oder Impedanzänderung korrigiert wird.
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Vorteilhafterweise ermöglicht dies einen zeitlich gezielten, bedarfsorientierten Messeinsatz des Partikelsensors. Durch eine sehr starke Reduzierung der Ablagerungsrate oder einer näherungsweisen Vermeidung einer Partikelablagerung während der zweiten Zeitdauer kann der Partikelsensor messbetriebsbereit bleiben, so dass bei Bedarf mit einer gewünschten Messphase begonnen werden kann. Des Weiteren kann abhängig von der ersten und dritten Spannung die Partikelablagerung auf dem Partikelsensor gesteuert werden und damit eine Messempfindlichkeit des Partikelsensors vorgegeben werden. Die Einstellung des Sensorstroms ermöglicht, dass nach der zweiten Zeitdauer der Sensorstrom bereits nach sehr kurzer Zeit zuverlässig erfasst werden kann. Des Weiteren kann der Sensorstrom derart vorgegeben werden, dass eine Sensorstromcharakteristik in einem weiteren zeitlichen Verlauf bis zum Beginn einer erneuten Regenerationsphase einen im Wesentlichen linearen Verlauf mit einem ausreichenden Messbereich aufweist. Der Schwellwert kann beispielsweise einen Wert aus dem Bereich von 40 μA bis 100 μA aufweisen.
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Der Partikelsensor kann somit genutzt werden zum Erfassen der Partikelkonzentration an unterschiedlichen Orten des Kraftfahrzeugs, an denen das Abgas jeweils unterschiedliche Partikelkonzentrationen aufweisen kann. Beispielsweise kann der Partikelsensor stromaufwärts von dem Partikelfilter angeordnet sein und/oder stromabwärts von dem Partikelfilter. Der Partikelfilter kann beispielsweise als Rußpartikelfilter ausgebildet sein.
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Durch die Korrektur kann die Partikelkonzentration sehr präzise erfasst werden.
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Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren zeitlich zwischen zwei aufeinander folgenden Regenerationsphasen, während derer jeweils ein Abbrennen der Partikel von den Sensorelektroden erfolgt, ausgeführt werden. Das Betreiben des Partikelsensors während der ersten Zeitdauer nach einer Regenerationsphase mit der ersten Spannung zwischen den zwei Sensorelektroden hat den Vorteil, dass nach dieser ersten Zeitdauer der Partikelsensor einen messbetriebsbereiten Zustand aufweisen kann, das heißt, während dieser ersten Zeitdauer können sich ausreichend Partikel auf und/oder zwischen den Sensorelektroden ablagern, so dass bei Anlegen einer vorgegebenen Messspannung zwischen den zwei Sensorelektroden ein Sensorstrom fließt, der zuverlässig auswertbar ist. Eine höhere erste Spannung kann die Anlagerungsrate der Partikel erhöhen und somit eine zeitliche Dauer verkürzen, bis der messbereite Zustand des Partikelsensors nach einer Regenerationsphase erreicht ist. Das Betreiben des Partikelsensors während der zweiten Zeitdauer mit der zweiten Spannung zwischen den zwei Elektroden hat den Vorteil, dass der Partikelsensor den messbetriebsbereiten Zustand unabhängig von einer Konzentration der Partikel im Abgas beibehält. Die zweite Spannung kann beispielsweise einen Wert von 0 V aufweisen.
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Bei Beaufschlagen der zumindest zwei Sensorelektroden mit einer Potentialdifferenz bildet sich zwischen den zwei Sensorelektroden ein elektrisches Feld aus. Das elektrische Feld übt eine resultierende Kraft auf die Partikel aus, die elektrisch geladen sein können. Die Partikel werden zu den Sensorelektroden hingezogen und lagern sich dadurch an diesen als Partikelschicht an. Überschreitet die zwischen den beiden Sensorelektroden angelegte Spannung die vorgegebene Grenzspannung, lagern sich merklich Partikel zwischen und/oder auf den Sensorelektroden ab, das heißt, die Anzahl der sich ablagernden Partikel ist durch die Kraftwirkung des elektrischen Feldes größer als bei einer Umströmung der Sensorelektroden ohne elektrisches Feld, so dass nach einer vorgegebenen Ablagerungsdauer eine Widerstandsänderung und/oder Impedanzänderung zwischen den beiden Sensorelektroden erfassbar ist.
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Die Reduzierung der Anlagerungsrate kann somit erreicht werden durch eine Reduzierung der Spannung zwischen den beiden Sensorelektroden und/oder durch ein Aufheizen der Sensorelektroden, da die Ablagerungsrate der Partikel bei dem derart ausgebildeten Partikelsensor abhängen kann von einer Sensorbetriebstemperatur. Die Sensorelektroden können vorzugsweise derart aufgeheizt werden, dass sie eine Sensorbetriebstemperatur aufweisen, die größer ist als eine Abgastemperatur des die Sensorelektroden umströmenden Abgases, und die kleiner ist als eine Abbrenntemperatur, die für eine Verbrennung der Rußpartikel erforderlich ist. Beispielsweise kann die Temperatur, auf die der Partikelsensor erhitzt wird, einen Wert von näherungsweise 600°C aufweisen. Hierzu kann der Partikelsensor ein Heizelement aufweisen, das beispielsweise auf einer den Sensorelektroden abgewandten Seite des Sensorträgers angeordnet ist. Grundsätzlich ist auch eine andere Anordnung des Heizelements möglich. Wird beispielsweise der Partikelsensor mit einer Sensorbetriebstemperatur betrieben, die kleiner ist als die Abgastemperatur des Abgases, das die Sensorelektroden umströmt, so kann die Ablagerungsrate der Partikel sehr hoch sein. Wird dagegen der Partikelsensor mit einer Sensorbetriebstemperatur betrieben, die näherungsweise gleich der Abgastemperatur des Abgases ist, so kann die Anlagerungsrate der Partikel geringer sein als bei dem zuvor genannten Fall. Wird der Partikelsensor mit einer Sensorbetriebstemperatur betrieben, die oberhalb der Abgastemperatur des Abgases liegt, so kann die Anlagerungsrate der Partikel sehr gering oder im Wesentlichen gleich Null sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein vorgegebener Betriebszustand der Brennkraftmaschine detektiert und die zweite Zeitdauer abhängig von einem Erkennen des vorgegebenen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine vorgegeben. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, eine Partikelkonzentration, insbesondere eine Rußpartikelkonzentration, des Abgases zu erfassen, wenn die Brennkraftmaschine einen vorgegeben Betriebszustand aufweist. Die erfasste Partikelkonzentration kann beispielsweise von einer Motorsteuerung aus-gewertet werden und für eine Steuerung oder Regelung einer Abgasrückführung und/oder einer Kraftstoffeinspritzung genutzt werden. Der Betriebszustand kann beispielsweise einen Übergang von einem Teillastbetrieb auf einen Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine repräsentieren und/oder einen Übergang von einer teilweisen Abgasrückführung auf eine vollständige Abgasrückführung. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand zumindest einen weiteren Übergangsbetriebszustand repräsentieren, bei dem die Brennkraftmaschine von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand wechselt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Partikelsensors,
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2 einen zeitlichen Verlauf einer Spannung die zwischen den Sensorelektroden anliegt und
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3 einen zeitlichen Verlauf eines Sensorstroms.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist schematisch ein Partikelsensor S dargestellt, der zumindest teilweise in einem Abgaskanal EXH einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Partikelsensor S stromaufwärts von einem Partikelfilter des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Partikelsensor S umfasst einen Sensorträger C, der vorzugsweise als Glas oder Keramikträger ausgebildet ist. Auf dem Sensorträger C sind eine erste EL1 und eine zweite Sensorelektrode EL2 derart auf einer Seite angeordnet, dass sie dem Abgasstrom in dem Abgaskanal EXH ausgesetzt sind. Die Richtung des Abgasstroms ist zum besseren Verständnis durch einen Pfeil in dem Abgaskanal EXH in 1 gekennzeichnet. Der Partikelsensor S ist vorzugsweise derart in dem Abgaskanal EXH ausgerichtet, dass die erste EL1 und die zweite Sensorelektrode EL2 dem Abgasstrom zugewandt sind. Die Sensorelektroden EL1, EL2 sind vorzugsweise als Platinelektroden ausgebildet. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Ausrichtung des Partikelsensors S in dem Abgaskanal EXH und eine andere Ausführung der Sensorelektroden EL1, EL2 denkbar. Auf einer der Sensorelektroden EL1, EL2 abgewandten Seite des Partikelsensors S ist ein Heizelement HEAT angeordnet. Grundsätzlich ist auch eine andere Anordnung des Heizelements HEAT möglich.
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Die erste EL1 und zweite Sensorelektrode EL2 und das Heizelement HEAT des Partikelsensors S sind mit einer Steuereinheit CU elektrisch gekoppelt. Die Steuereinheit CU umfasst einen Sensoreinheit SU und eine Heizelement-Steuereinheit HEAT CU. Ferner weist die Steuereinheit CU eine Schnittstelle IF auf, die vorzugsweise als Kommunikationsschnittstelle, so zum Beispiel als CAN-Schnittstelle, ausgebildet ist und mit einem Datennetzwerk des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Mittels der Schnittstelle IF ist die Steuereinheit CU beispielsweise mit einem Steuergerät CM des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die Steuereinheit CU umfasst vorzugsweise eine Recheneinheit und einen Datenspeicher, auf dem zumindest ein Programm gespeichert ist, das mit der Recheneinheit als Steuereinheit CU abgearbeitet wird. Die Steuereinheit CU kann als Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors S bezeichnet werden.
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Das Steuergerät CM des Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Motorsteuergerät ausgebildet und somit ausgebildet, einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu ermitteln und/oder vorzugeben.
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Die Sensoreinheit SU ist ausgebildet, während einer ersten Zeitdauer t1 die erste EL1 und zweite Sensorelektrode EL2 mit einer vorgegebenen ersten Spannung U1 zu beaufschlagen, die größer ist als eine vorgegebene Grenzspannung. Der Partikelsensor ist derart ausgebildet, dass sich merklich Partikel aus dem Abgasstrom auf und/oder zwischen den zumindest zwei Sensorelektroden ablagern, wenn zwischen den beiden Sensorelektroden eine Spannung anliegt, die größer ist als die vorgegebene Grenzspannung, und sich im Wesentlichen keine Partikeln ablagern, wenn die Spannung kleiner ist als die Grenzspannung. Während der Beaufschlagung der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 mit der ersten Spannung U1 werden vorzugsweise elektrisch geladene Partikel, so zum Beispiel Rußpartikel, angezogen und auf und/oder zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 angesammelt.
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Die Sensoreinheit SU kann ausbildet sein, während der ersten Zeitdauer t1 abhängig von der zwischen den zwei Sensorelektroden EL1, EL2 angelegten ersten Spannung U1 und den angesammelten Partikeln auf und/oder zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 einen Sensorstrom IS zu erfassen und zu detektieren, ob der Sensorstrom IS einen vorgegebenen Sollwert überschreitet.
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Die Sensoreinheit SU ist des Weiteren ausgebildet, während einer zweiten vorgegebenen Zeitdauer, die sich an die erste Zeitdauer t1 unmittelbar anschließt, die Sensorelektroden EL1, EL2 mit einer vorgegebenen zweiten Spannung U2 zu beaufschlagen, die kleiner ist als die vorgegebene Grenzspannung, so dass sich im Wesentlichen keine Partikel auf und/oder zwischen den Sensorelektroden EL1, EL2 anlagern.
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Die Sensoreinheit SU kann ausgebildet sein, beispielsweise abhängig von einem Signal der Motorsteuerung, einen vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu detektieren und wenn die Sensoreinheit SU den vorgegebenen Betriebszustand erkennt, die Sensorelektroden EL1, EL2 mit einer vorgegebenen dritten Spannung zu beaufschlagen, die größer ist als die vorgegebene Grenzspannung. Die Sensoreinheit SU ist ferner ausgebildet, abhängig von der zwischen den zwei Sensorelektroden EL1, EL2 angelegten dritten Spannung und den angesammelten Partikeln auf und/oder zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 eine Sensorstrom IS zu erfassen und abhängig von der dritten Spannung und dem Sensorstrom IS einen elektrischen Widerstand RS zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 zu ermitteln. Vorzugsweise weist der elektrische Widerstand RS zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 bei einem regenerierten, das heißt gereinigten Partikelsensor S, einen signifikant geringeren Widerstandswert auf, als bei einem nicht gereinigten Partikelsensor S. Sammeln sich Partikel zwischen der ersten EL1 und der zweiten Sensorelektrode EL2 an, so sinkt der Wert des elektrischen Widerstandes RS. Der elektrische Widerstand RS ist somit abhängig von einer Dicke einer Partikelschicht, die sich auf und/oder zwischen der ersten EL1 und der zweiten Sensorelektrode EL2 angesammelt hat. Überschreitet die Dicke der Partikelschicht allerdings eine Grenzdicke, so führt ein weiteres Anwachsen der Dicke der Partikelschicht zu keiner weiteren nennenswerten Veränderung des elektrischen Widerstandes RS zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2. Der ermittelte Widerstand RS bei Grenzdicke der Partikelschicht kann auch als Grenzwiderstand bezeichnet werden.
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Neben einer direkten Ermittlung des elektrischen Widerstandes RS zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 abhängig von der angelegten Spannung zwischen den beiden Sensorelektroden EL1, EL2 und dem zugeordneten Sensorstrom IS, kann auch ein Ohmscher Widerstandsanteil einer Impedanz einer Gesamtkapazität als Repräsentation einer Partikelkonzentration verwendet werden, wobei die Gesamtkapazität aus den Sensorelektroden EL1, EL2 und der Partikelschicht resultiert. Dabei ist die erste EL1 und zweite Sensorelektrode EL2 vorzugsweise mit einer Isolierschicht aus Glas oder Aluminiumoxid beschichtet. Die erste EL1 und zweite Sensorelektrode EL2 weisen vorzugsweise ohne angesammelte Partikelschicht aufgrund ihrer Anordnung auf dem Sensorträger C kapazitive Eigenschaften auf. Mit einer Partikelschicht, die sich auf und/oder zwischen der beschichteten ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 angesammelt hat, ergibt sich eine weitere Kapazität, wobei die Partikelschicht als jeweils erste Kondensatorelektrode und die erste EL1 bzw. zweite Sensorelektrode EL2 als jeweils zweite Kondensatorelektrode betrachtet werden kann. Zwischen der Partikelschicht und der ersten EL1 bzw. zweiten Sensorelektrode EL2 ist die Isolierschicht als Dielektrikum angeordnet. Die Gesamtkapazität ergibt sich somit aus einer Reihenschaltung einer ersten Kapazität, die aus der ersten Sensorelektrode EL1 und der Partikelschicht resultiert, und einer zweiten Kapazität, die aus der Partikelschicht und der zweiten Sensorelektrode EL2 resultiert. Dabei ist der Impedanz der Gesamtkapazität ein Ohmscher und ein komplexer Widerstandsanteil zugeordnet, wobei der Ohmsche Widerstandsanteil abhängig von der Dicke der Partikelschicht auf und/oder über der beschichteten ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 ist. Abhängig von der Ermittlung eines Wertes des Ohmschen Widerstandsanteils, kann die Partikelkonzentration im Abgasstrom des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
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Die Sensoreinheit SU kann des Weiteren ausgebildet sein, am Ende der ersten Zeitdauer t1 abhängig von einer ersten Widerstandsänderung und/oder einer ersten Impedanzänderung der beiden Sensorelektroden EL1, EL2 eine erste Partikelkonzentration des Abgases in dem Abgaskanal zu ermitteln und abhängig von der ersten Partikelkonzentration und der zweiten Zeitdauer die nach der zweiten Zeitdauer erfasste Widerstandsänderung und/oder Impedanzänderung zu korrigieren.
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Die Heizelement-Steuereinheit HEAT_CU ist ausgebildet, das Heizelement HEAT am Partikelsensor S anzusteuern. Dabei kann die Ansteuerung derart erfolgen, dass in einer Regenerationsphase T_R1, T_R2 die angesammelten Partikel auf dem Partikelsensor S verbrannt und somit im Partikelsensor S regeneriert wird. Vorzugsweise erfolgt eine derartige Ansteuerung des Heizelements HEAT, wenn die Grenzdicke der Partikelschicht auf und/oder zwischen der ersten EL1 und zweiten Sensorelektrode EL2 erreicht oder überschritten ist. Für die Verbrennung der Partikel ist eine Erhitzung des Partikelsensors S auf beispielsweise 800°C erforderlich.
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Zusätzlich kann die Heizelement-Steuereinheit HEAT_CU ausgebildet sein, das Heizelement HEAT am Partikelsensor S derart anzusteuern, das während der zweiten Zeitdauer t2 der Partikelsensor S auf eine vorgegebene Betriebstemperatur, so zum Beispiel 600°C, erhitzt wird. Dies hat den Vorteil, dass sich im Wesentlichen während der zweiten Zeitdauer t2 keine Partikel auf und/oder zwischen den Sensorelektroden EL1, EL2 ansammeln und die bereits angesammelten Partikel nicht verbrannt werden. 2 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf einer zwischen den beiden Sensorelektroden EL1, EL2 anliegenden Spannung U_EL. 2 zeigt im Wesentlichen ein Messbetriebsintervall T_B zwischen einer ersten Regenerationsphase T_R1 und einer zweiten Regenerationsphase T_R2. Während der ersten Zeitdauer t1 werden die beiden Sensorelektroden EL1, EL2 mit einer ersten Spannung U1 beaufschlagt, die größer ist als die Grenzspannung. Die erste Spannung U1 kann einen zeitlich konstanten Verlauf aufweisen oder einen zeitlich variablen Verlauf. Während der zweiten Zeitdauer t2 werden die Sensorelektroden EL1, EL2 mit einer zweiten Spannung U2, die kleiner ist als die Grenzspannung, beaufschlagt. In dem in 2 gezeigten Beispiel weist die zweite Spannung U2 beispielhaft einen Wert von 0 V auf. Die zweite Spannung U2 kann einen zeitlich konstanten Verlauf oder einen zeitlich variablen Verlauf aufweisen.
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Während einer dritten Zeitdauer t3, das heißt zwischen Ende der zweiten Zeitdauer t2 und Beginn der zweiten Regenerationsphase T_R2, werden die beiden Sensorelektroden EL1, EL2 mit einer dritten Spannung beaufschlagt, die größer ist als die Grenzspannung. Die dritte Spannung U3 kann einen zeitlich konstanten Verlauf oder einen zeitlich variablen Verlauf aufweisen. Die erste U1 und/oder dritte Spannung U3 können jeweils abhängig von einer gewünschten Ablagerungsrate der Partikel vorgegeben werden. Die erste und dritte Spannung U3 können beispielsweise einen gleichen oder unterschiedliche Spannungswerte aufweisen.
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Alternativ ist auch möglich, dass während der zweiten Zeitdauer t2 die beiden Sensorelektroden EL1, EL2 mit einer vierten Spannung beaufschlagt werden, die größer ist als die Grenzspannung, und der Partikelsensor S derart erhitzt wird, dass sich im Wesentlichen keine weiteren Partikel zwischen und/oder auf den Sensorelektroden EL1, EL2 ablagern. Die vierte Spannung kann einen zeitlich konstanten Verlauf oder einen zeitlich variablen Verlauf aufweisen.
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3 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf des Sensorstroms IS. Während der ersten Zeitdauer t1 steigt der Sensorstrom IS an. Beispielsweise weist der Sensorstrom IS während der ersten Zeitdauer t1, die auch als Sammelphase bezeichnet werden kann, einen nichtlinearen Verlauf auf. Während der dritten Zeitdauer t3 kann der Sensorstrom IS beispielsweise einen näherungsweise zeitlich linearen Verlauf aufweisen. Die zweite Zeitdauer t2 kann beispielsweise abhängig von einer Detektion eines vorgegeben Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, und damit bedarfsorientiert, vorgegeben werden.
