DE102015000096B4

DE102015000096B4 - Partikelsensor

Info

Publication number: DE102015000096B4
Application number: DE102015000096.9A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sugiyama; Masayuki Motomura; Norimasa Osawa; Keisuke Tashima; Hirokazu Murase; Toshiya Matsuoka
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2015-01-02
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2035-01-03
Also published as: JP2015129711A; US20150192545A1; US10006883B2; DE102015000096A1; JP6255244B2

Abstract

Ein Partikelsensor, welcher eine Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen mittels Gasentladung und ein Referenzpotentialelement, welches um die Ionenquelle herum angeordnet und auf einem Referenzpotential gehalten ist, umfasst undin einem zu messenden Gas enthaltene Partikel mittels der Ionen detektiert,wobei die Ionenquelle eine Keramikstruktur umfasst, wobei die Keramikstruktur umfasst:ein Keramiklaminat, bestehend aus einer Vielzahl von isolierenden, zusammengeschichteten Keramikschichten; undein Entladungselektrodenelement mit einem Zwischen-Schichten-Abschnitt, welcher zwischen zwei der Keramikschichten des Keramiklaminats eingebettet ist, und einem freiliegenden Abschnitt, welcher sich von dem Zwischen-Schichten-Abschnitt zu einem Ort außerhalb des Keramiklaminats erstreckt, wobei das Entladungselektrodenelement die Gasentladung zwischen dem Referenzpotentialelement und dem freiliegenden Abschnitt erzeugt, wenn ein konstantes Gleichspannungsentladungspotential an das Entladungselektrodenelement angelegt ist,wobei der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements wenigstens einen nadelförmigen distalen Endabschnitt aufweist, welcher in einen Raum außerhalb des Keramiklaminats ragt und die Gasentladung erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelsensor zum Detektieren von in einem zu messenden Gas enthaltenen Partikeln.
Die japanische, offengelegte Patentanmeldung (kokai) JP 002013170914 A offenbart ein Beispiel eines Partikelsensors, welcher in Abgas enthaltene Partikel detektieren kann. Insbesondere offenbart die oben genannte, japanische Patentanmeldung einen Partikelsensor, welcher Ionen mittels Koronaentladung erzeugt und in Abgas enthaltene Partikel mittels der Ionen elektrifiziert (oder auflädt), um hierdurch die Menge der in dem Abgas enthaltenen Partikel zu detektieren.
Der in der oben genannten, japanischen Patentanmeldung offenbarte Partikelsensor weist eine Sensoreinheit auf, in welcher eine erste bis fünfte isolierende Keramikschicht, welche jeweils aus einer isolierenden Keramik gebildet sind, laminiert sind. In dieser Sensoreinheit sind eine erste und zweite Massestruktur zwischen der Vielzahl isolierender Keramikschichten angeordnet und eine Entladungsstruktur ist auf der Oberfläche einer zweiten Keramikschicht durch Strukturdrucken gebildet. Elektrische Energie (2 bis 3 kV, 100 kHz) für die Koronaentladung wird einem distalen Endabschnitt (Entladungselektrode) einer Entladungsstruktur zugeführt, wodurch eine Koronaentladung zwischen der Entladungsstruktur und der zweiten Massestruktur erzeugt wird (siehe 6 der oben genannten, japanischen Patentanmeldung).
In herkömmlichen Partikelsensoren, wie beispielsweise dem Partikelsensor der oben genannten, japanischen Patentanmeldung, wurden eine hohe Wechselspannung oder eine hohe gepulste Gleichspannung zwischen den Entladungselektroden angelegt, um Ionen mittels einer Koronaentladung zu erzeugen. Die hohe gepulste Gleichspannung wird durch Halbwellengleichrichtung einer hohen Wechselspannung oder durch An- und Ausschalten einer hohen Gleichspannung erhalten und beinhaltet eine große W echselspannungskomponen te.
Bei Gasentladungen, beispielsweise Koronaentladungen, welche durch Anwendung einer hohen Spannung erzeugt werden, verursacht das Verwenden einer hohen Wechselspannung oder einer hohen gepulsten Gleichspannung jedoch diverse Probleme; beispielsweise ist die steuerbare Frequenz eingeschränkt, teure Schaltelemente sind notwendig und Steuerschaltungen werden komplex, was in erhöhte Kosten resultiert.
In einem Sensor, in welchem ein Keramiklaminat wie das der Sensoreinheit der oben genannten, japanischen Patentanmeldung verwendet wird, ist dessen isolierende Keramikschicht dielektrisch. Wenn eine Entladungselektrode auf der Oberfläche des Keramiklaminats gebildet ist und eine konstante Gleichspannung, deren Spannungsfluktuation klein ist, d. h., deren Wechselspannungskomponente klein ist, zwischen der Entladungselektrode und einer Masseschicht in dem Keramiklaminat angelegt ist, können Ionen mittels Koronaentladung nicht fortwährend erzeugt werden.
Die Patentanmeldungen WO 2013/136745 A1 , US 2012/0285219 A1 und US 2012/0262182 A1 offenbaren jeweils ein Partikeldetektionssystem zum Messen der Menge von Partikeln in einem Gas. Die Detektion basiert darauf, dass die zu messenden Partikel an Ionen anhaften. Zur Erzeugung der Ionen wird Luft mittels einer elektrischen Entladung ionisiert, wobei zwei Entladungselektroden einander gegenüberliegend angeordnet sind. Soweit konkrete Angaben betreffend die Ausgestaltung der Entladungselektroden angegeben sind, beschränken sich diese auf zylinderförmige Elemente mit zulaufender Spitze.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein solches Problem gemacht und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Partikelsensor bereitzustellen, in welchem eine Entladungselektrode in einem Keramiklaminat integriert ist und welcher eine Gasentladung durch Anlegen einer konstanten Gleichspannung an die Entladungselektrode erzeugen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Lösung des oben beschriebenen Problems ist ein Partikelsensor, welcher eine Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen mittels Gasentladung und ein Referenzpotenzialelement, welches um die Ionenquelle herum angeordnet und bei einem Referenzpotenzial gehalten ist, umfasst und in einem zu messenden Gas enthaltene Partikel mittels der Ionen detektiert. Die Ionenquelle umfasst eine Keramikstruktur, welche umfasst: ein Keramiklaminat, bestehend aus einer Vielzahl von isolierenden zusammengeschichteten Keramikschichten; und ein Entladungselektrodenelement mit einem Zwischen-Schichten-Abschnitt, welcher zwischen zwei der Keramikschichten des Keramiklaminats eingebettet ist, und einen freiliegenden Abschnitt, welcher sich von dem Zwischen-Schichten-Abschnitt zu einem Ort außerhalb des Keramiklaminats erstreckt, wobei das Entladungselektrodenelement die Gasentladung zwischen dem Referenzpotenzialelement und dem freiliegenden Abschnitt erzeugt, wenn ein konstantes Gleichspannungsentladungspotenzial an das Entladungselektrodenelement angelegt ist. Der freiliegende Abschnitt des Gasentladungselektrodenelements weist wenigstens einen nadelförmigen distalen Endabschnitt auf, welcher in einen Raum außerhalb des Keramiklaminats ragt und die Gasentladung erzeugt.
Diesem Partikelsensor entsprechend, umfasst die Ionenquelle eine Keramikstruktur, welche ein Keramiklaminat und ein Entladungselektrodenelement umfasst, welches einen Zwischen-Schichten-Abschnitt und einen freiliegenden Abschnitt aufweist und zwischen dem Referenzpotenzialelement und dem freiliegenden Abschnitt eine Gasentladung erzeugt, wenn ein konstantes Gleichspannungsentladungspotenzial daran angelegt ist. Der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements weist einen nadelförmigen distalen Endabschnitt auf, welcher in den Raum außerhalb des Keramiklaminats ragt, ohne das Keramiklaminat zu berühren, und welcher die Gasentladung erzeugt.
Hierdurch ist eine isolierende Keramikschicht, welche als ein Dielektrikum dient, zwischen dem Referenzpotenzialelement und dem nadelförmigen distalen Endabschnitt des Entladungselektrodenelements (freiliegender Abschnitt), welcher in den Raum ragt und die Gasentladung erzeugt, nicht vorhanden. Somit ist es möglich, eine Gasentladung (Koronaentladung) zu erzeugen, indem ein konstantes Gleichspannungsentladungspotenzial (welches nicht gepulst ist) an das Entladungselektrodenelement (nadelförmiger distaler Endabschnitt) angelegt wird. Ferner kann die Konfiguration einer Steuerschaltung einfach und günstig sein, wodurch der Partikelsensor günstiger gemacht werden kann.
Insbesondere ist die Form der Keramikstruktur, d. h., die Form des Keramiklaminats, welches die Keramikstruktur bildet, nicht auf eine plattenähnliche Form beschränkt, sondern kann ein vierseitiges Prisma, ein hexagonales Prisma, eine kreisförmige Säule oder eine kreisförmige Röhre sein. Für den Fall einer plattenförmigen Keramikstruktur ist eine Vielzahl von Keramikschichten in der Dickenrichtung so geschichtet, dass das Keramiklaminat gebildet wird, und der Zwischen-Schichten-Abschnitt des Entladungselektrodenelements ist zwischen zwei der Keramikschichten des Keramiklaminats eingebettet. Im Fall einer kreisförmig säulenförmigen Keramikstruktur wird das Keramiklaminat durch Aufschichten einer Vielzahl von Keramikschichten so gebildet, dass ringförmige Ringe gebildet werden, welche den ringförmigen Ringen eines Baumes ähnlich sind, und ein Entladungselektrodenelement ist in dem Keramiklaminat so bereitgestellt, dass das Entladungselektrodenelement zwischen zwei der Keramikschichten angeordnet ist und nach außen herausragt. Im Fall der kreisförmig röhrenförmigen Keramikstruktur ist ein Keramiklaminat durch spiralförmiges Winden wenigstens einer Keramiklage so gebildet, dass eine Vielzahl von Keramikschichten in der Radialrichtung geschichtet sind, und ein Entladungselektrodenelement ist in dem Keramiklaminat so bereitgestellt, dass das Entladungselektrodenelement zwischen zwei der Keramikschichten angeordnet ist und nach außen ragt.
Der oben beschriebene Partikelsensor ist bevorzugt ein Partikelsensor, in welchem die Keramikstruktur eine Heizung aufweist, welche in dem Keramiklaminat angeordnet ist und den freiliegenden Abschnitt des Entladungselektrodenelements heizt, wenn die Heizung mit Energie versorgt ist.
Die Keramikstruktur dieses Partikelsensors weist eine Heizung zum Heizen des freiliegenden Abschnitts des Entladungselektrodenelements auf. Somit können fremde Substanzen, wie beispielsweise Wassertropfen und Ruß, welche an dem freiliegenden Abschnitt des Entladungselektrodenelements anhaften, durch Heizen des freiliegenden Elements durch die Heizung entfernt werden, wodurch die verschlechterte Isolierfähigkeit des freiliegenden Abschnitts wiederhergestellt werden kann, und die Ionen können in geeigneter Weise mittels Gasentladung erzeugt werden.
Jede der oben beschriebenen Partikelsensoren ist bevorzugt ein Partikelsensor, welcher ferner eine Sammelelektrode umfasst, welche bei einem Sammelpotenzial gehalten ist und freie Ionen sammelt, welche einige der von der Ionenquelle erzeugten Ionen sind und nicht den Partikeln anhaften, wobei die Keramikstruktur einen Hilfselektrodenabschnitt aufweist, welcher bei einem Hilfspotenzial gehalten ist und das Sammeln der freien Ionen durch die Sammelelektrode unterstützt.
In diesem Partikelsensor ist eine Sammelelektrode bereitgestellt und die Keramikstruktur weist einen Hilfselektrodenabschnitt auf, welcher separat von dem Entladungselektrodenelement bereitgestellt ist. Somit können freie Ionen zuverlässiger durch die Sammelelektrode gesammelt werden.
Der oben beschriebene Partikelsensor ist bevorzugt ein Partikelsensor, in welchem das Referenzpotenzialelement auch als die Sammelelektrode dient.
In diesem Partikelsensor wird das Referenzpotenzialelement auch als die Sammelelektrode verwendet (d. h., das Sammelpotenzial und das Referenzpotenzial sind einander gleich). Daher kann die Ionenquelle eine Gasentladung zwischen dem nadelförmigen distalen Endabschnitt des Entladungselektrodenelements (freiliegender Abschnitt) und dem Referenzpotenzialelement erzeugen und kann freie Ionen durch das Referenzpotenzialelement sammeln. Somit kann die Ionenquelle (Keramikstruktur) und die darum befindliche Konfiguration vereinfacht werden.
Jeder der oben beschriebenen Partikelsensoren ist bevorzugt ein Partikelsensor, in welchem sich das Keramiklaminat in einer Längsrichtung erstreckt; wobei der Hilfselektrodenabschnitt in dem Keramiklaminat auf einer Seite eines in Längsrichtung vorderen Endes angeordnet ist; wobei der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements in dem Keramiklaminat auf einer Seite eines in Längsrichtung hinteren Endes des Hilfselektrodenabschnitts angeordnet ist; und wobei, wenn der Partikelsensor verwendet wird, das zu messende Gas einen Abschnitt des Keramiklaminats von der Seite des in Längsrichtung hinteren Endes in Richtung der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes umströmt, wobei sich der Abschnitt von dem freiliegenden Abschnitt zu dem Hilfselektrodenabschnitt erstreckt.
In dem oben beschriebenen Partikelsensor strömt, wenn der Partikelsensor verwendet wird, das zu messende Gas um einen Abschnitt des Keramiklaminats von der Seite des hinteren Endes in Richtung der Seite des vorderen Endes, wobei sich der Abschnitt von dem freiliegenden Abschnitt zu dem Hilfselektrodenabschnitt erstreckt. Daher strömen in der Nähe des freiliegenden Abschnitts erzeugte Ionen zusammen mit dem zu messenden Gas in Richtung des Hilfselektrodenabschnitts, welcher auf einer Seite des vorderen Endes des Keramiklaminats angeordnet ist. Dementsprechend können freie Ionen geeignet durch Verwenden des Hilfselektrodenabschnitts gesammelt werden.
Insbesondere kann der Hilfselektrodenabschnitt an der freiliegenden Oberfläche des Keramiklaminats bereitgestellt sein. Da der Hilfselektrodenabschnitt in dem oben beschriebenen Partikelsensor in dem Keramiklaminat bereitgestellt ist, wird eine Verringerung des Isolierungswiderstands zwischen dem Hilfselektrodenabschnitt und dem Entladungselektrodenabschnitt, etc. durch Anhaften von Wasser und/oder Ruß verhindert.
Der oben beschriebene Partikelsensor ist bevorzugt ein Partikelsensor, in welchem das Keramiklaminat umfasst: einen ersten Keramikabschnitt, welcher sich in Längsrichtung erstreckt und aus einer Vielzahl von Keramikschichten besteht; und einen zweiten Keramikabschnitt, welcher auf den ersten Keramikabschnitt geschichtet ist, aus wenigstens einer Keramikschicht besteht und in Längsrichtung kürzer als der erste Keramikabschnitt ist. Ein zweites vorderes Ende des zweiten Keramikabschnitts, welches ein Ende des zweiten Keramikabschnitts ist, das sich auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes befindet, ist in Richtung der Seite des in Längsrichtung hinteren Endes von einem ersten vorderen Ende des ersten Keramikabschnitts, welches ein Ende des ersten Keramikabschnitts ist, das sich auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes befindet, beabstandet. Der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements ragt aus dem zweiten vorderen Ende des zweiten Keramikabschnitts; und der Hilfselektrodenabschnitt ist in dem ersten Keramikabschnitt auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes, bezogen auf das zweite vordere Ende des zweiten Keramikabschnitts, bereitgestellt.
In diesem Partikelsensor ragt der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements aus dem zweiten vorderen Ende des zweiten Keramikabschnitts, welcher in Richtung der Seite des in Längsrichtung hinteren Endes von dem ersten vorderen Ende des ersten Keramikabschnitts beabstandet ist. Ferner ist der Hilfselektrodenabschnitt in dem ersten Keramikabschnitt auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes, bezogen auf das zweite vordere Ende des zweiten Keramikabschnitts, bereitgestellt. Daher kann eine Gasentladung durch Verwenden einer einfachen Konfiguration verlässlich erzeugt werden und freie Ionen können durch Verwenden des Hilfselektrodenabschnitts geeignet gesammelt werden.
Jeder der oben beschriebenen Partikelsensoren ist bevorzugt ein Partikelsensor, in welchem das Keramiklaminat eine plattenähnliche Form und zwei Hauptflächen aufweist; und der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements ragt aus einer Abschlussoberfläche des Keramiklaminats, welche die Hauptflächen des Keramiklaminats verbindet.
Da der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements aus der Abschlussoberfläche des plattenförmigen Keramiklaminats ragt, kann in diesem Partikelsensor eine Gasentladung verlässlich zwischen dem freiliegenden Abschnitt und dem Referenzpotenzialelement unter Verwendung einer einfachen Konfiguration erzeugt werden.
Jeder der oben beschriebenen Partikelsensoren ist bevorzugt ein Partikelsensor, in welchem die Keramikstruktur durch Zusammenbrennen gebildet ist.
Da die Keramikstruktur durch Zusammenbrennen gebildet ist, ist es in diesem Partikelsensor möglich, das Keramikelement herzustellen, in welchem das Entladungselektrodenelement und der Keramikträger verlässlich integriert sind.

1 ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine Ausführungsform betrifft und einen Zustand zeigt, in welchem ein Partikelsensor an einem Abgasrohr eines an einem Fahrzeug befestigten Motors angewendet wird.
2 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung des Partikelsensors gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Struktur des Partikelsensors gemäß der Ausführungsform zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtheit eines Keramikelements des Partikelsensors gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Struktur des Keramikelements des Partikelsensors gemäß der Ausführungsform zeigt.
6 ist eine beispielhafte Ansicht, welche die elektrische Funktion und Operation des Partikelsensors gemäß der Ausführungsform wie auch ein Einführen und Austreten von Abgas schematisch zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Modifikation betrifft und die Gesamtheit des Keramikelements zeigt.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Modifikation betrifft und die Struktur des Keramikelements zeigt.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche einen Abschnitt eines vorderen Endes eines kreisförmig säulenförmigen Keramikelements zeigt.
10 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, welche einen Abschnitt eines vorderen Endes eines zylindrischen röhrenförmigen Keramikelements zeigt.

Ausführungsform
Ein Partikelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist der Partikelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an einem Abgasrohr EP eines Motors ENG, welcher an einem Fahrzeug AM befestigt ist, angebracht und detektiert Partikel S (Ruß, etc.), welche in dem durch das Abgasrohr EP strömenden Abgas EG (zu messenden Gas) enthalten sind.
Zuerst wird die mechanische Struktur des Partikelsensors 1 mit Bezug auf eine Schnittansicht in Längsrichtung der 2 und eine perspektivische Explosionsansicht der 3 beschrieben. In 2 entspricht die untere Seite der Seite GS des vorderen Endes des Partikelsensors 1 in Längsrichtung HN und die obere Seite entspricht der Seite GK des hinteren Endes des Partikelsensors 1. Je näher Komponenten an der unteren und der rechten Seite in 3 sind, desto näher sind die Komponenten der Seite GS des vorderen Endes des Partikelsensors 1.
Der Partikelsensor 1 umfasst ein plattenförmiges Keramikelement 100, welches sich in Längsrichtung HN erstreckt und Ionen mittels Gasentladung erzeugt. Zudem umfasst der Partikelsensor 1 eine metallische Schale 50, welche das Keramikelement 100 in einem isolierten Zustand hält und welche bei einem Sensor-Massepotenzial SGND gehalten ist; Elemente, welche mit der metallischen Schale 50 verbunden sind; ein metallisches Befestigungselement 90, welches von der metallischen Schale 50, etc. isoliert ist und diese Elemente umgibt und hält und welches an dem Abgasrohr EP festgemacht ist, um hierdurch bei einem Chassis-Massepotenzial CGND gehalten zu sein; Elemente, welche mit dem metallischen Befestigungselement 90 verbunden sind; etc.
Insbesondere weist der Partikelsensor 1 das röhrenförmige metallische Befestigungselement 90 auf, welches auf der Seite GS des vorderen Endes des Partikelsensors angeordnet ist. Das metallische Befestigungselement 90 weist einen Flanschabschnitt 91 auf, welcher so radial nach außen ragt, dass eine hexagonale Außenform gebildet wird. Eine männliche Schraube, welche zum Befestigen an dem Abgasrohr EP verwendet wird, ist an dem Außenumfang eines Abschnitts des vorderen Endes 90s des metallischen Befestigungselements 90 gebildet, wobei sich der Abschnitt des vorderen Endes 90s, bezogen auf den Flanschabschnitt 91, auf der Seite GS des vorderen Endes befindet. Mittels der männlichen Schraube des Abschnitts des vorderen Endes 90s des metallischen Befestigungselements 90 wird der Partikelsensor 1 an einem Befestigungsansatz BO befestigt, welcher aus Metall gebildet und separat mit dem Abgasrohr EP verbunden ist, wodurch der Partikelsensor 1 über den Befestigungsansatz BO mit dem Abgasrohr EP verbunden wird. Somit ist das metallische Befestigungselement 90 bei dem Chassis-Massepotenzial CGND gehalten, welches dasselbe Potenzial ist, wie das des Abgasrohrs EP.
Ein aus Metall gebildetes Außenrohr 95 ist mit einem Ende des metallischen Befestigungselements 90 auf der Seite GK des hinteren Endes verbunden. Insbesondere ist ein Abschnitt des vorderen Endes 95s des Außenrohrs 95 auf einen Abschnitt des hinteren Endes 90k des metallischen Befestigungselements 90 angepasst und damit mittels Laserschweißen verbunden.
Die röhrenförmige metallische Schale 50 und ein hiermit verbundenes Innenohr 80 sind auf der radial inneren Seite des metallischen Befestigungselements 90 mit dazwischenliegenden ersten und zweiten isolierenden Abstandshaltern 60 und 61 (welche aus einem isolierenden Material gebildet sind) angeordnet. Zusammen mit diesen Elementen sind ferner eine röhrenförmige Hülse 62 und eine ringförmige Dichtung 63 in dem metallischen Befestigungselement 90 angeordnet.
Insbesondere weist die metallische Schale 50 einen ringförmigen Flansch 51 auf, welcher radial nach außen ragt, und ein Abschnitt des vorderen Endes des Innenrohrs 80 ist als ein ringförmiger Flansch 81 gebildet. Der Abschnitt des vorderen Endes 80s des Innenrohrs 80 ist auf einen Abschnitt des hinteren Endes 50k der metallischen Schale 50 so angepasst, dass diese Flansche 51 und 81 übereinander liegen, und ist mit dem Abschnitt des hinteren Endes 50k mittels Laserschweißen verbunden. Die metallische Schale 50 und das Innenohr 80, welche miteinander verbunden sind, sind in dem metallischen Befestigungselement 90 so angeordnet, dass die Flansche 51 und 81 zwischen dem ersten isolierenden Abstandshalter 60, welcher sich auf der Seite GS des vorderen Endes befindet, und dem zweiten isolierenden Abstandshalter 61, welcher sich auf der Seite GK des hinteren Endes befindet, umschlossen sind. Ferner ist die Hülse 62 auf der Seite GK des hinteren Endes des zweiten isolierenden Abstandshalters 61 angeordnet. Die Dichtung 63 ist zwischen der Hülse 62 und einem Abschnitt des hintersten Endes 90kk des metallischen Befestigungselements 90 angeordnet und der Abschnitt des hintersten Endes 90kk des metallischen Befestigungselements 90 ist durch Falzen radial einwärts gebogen.
Eine metallische Aufnahmebuchse 52 ist in der metallischen Schale 50 angeordnet. Das plattenförmige Keramikelement 100, welches als eine Ionenquelle 15 dient, erstreckt sich durch ein in der Bodenwand der metallischen Aufnahmebuchse 52 gebildetes Loch. Um das Keramikelement 100 sind ein röhrenförmiger Keramikhalter 53, welcher aus Alumina gebildet ist und das Keramikelement 100 hält, eine erste und zweite pulvrige Schicht 54 und 55, welche aus komprimiertem Talgpulver gebildet sind, und eine röhrenförmige Keramikhülse 56, gebildet aus Alumina, in dieser Reihenfolge von der Seite GS des vorderen Endes hin zu der Seite GK des hinteren Endes angeordnet. Von diesen sind der Keramikhalter 53 und die erste pulvrige Schicht 54 in der metallischen Aufnahmebuchse 52 angeordnet.
Ferner ist ein Falzring 57 zwischen dem Abschnitt des hintersten Endes 50kk der metallischen Schale 50 und der Keramikhülse 56 angeordnet und der Abschnitt des hintersten Endes 50kk der metallischen Schale 50 ist durch Falzen radial einwärts gebogen, um hierdurch die Keramikhülse 56 durch den Falzring 57 zu pressen. Daher wird das Pulver der zweiten pulvrigen Schicht 55 komprimiert, wodurch die metallische Aufnahmebuchse 52 und die Keramikhülse 56 innerhalb der metallischen Schale 50 fixiert sind und das Keramikelement 100 wird von der metallischen Schale 50 gasdicht gehalten.
Ein doppelwandiges röhrenförmiges Schutzelement, welches aus einem inneren Schutzelement 45 und einem äußeren Schutzelement 40 besteht, welche aus rostfreiem Stahl gebildet sind, ist fest an einem Abschnitt des vorderen Endes 50s der metallischen Schale 50 bereitgestellt und umgibt einen Abschnitt des vorderen Endes des Keramikelements 100 von der radial äußeren Seite. Das röhrenförmige Schutzelement schützt das Keramikelement 100 vor Wassertropfen und fremden Substanzen und führt das Abgas EG in einen Raum um das Keramikelement 100 ein. Das innere Schutzelement 45 und das äußere Schutzelement 40 sind an dem Abschnitt des vorderen Endes 50s wie folgt befestigt. Ein Abschnitt großen Durchmessers 47 des inneren Schutzelements 45 auf der Seite GK des hinteren Endes ist auf den Abschnitt des vorderen Endes 50s der metallischen Schale 50 angepasst, ein Abschnitt großen Durchmessers 42 des äußeren Schutzelements 40 auf der Seite GK des hinteren Endes ist auf den Abschnitt großen Durchmessers 47 angepasst und die Abschnitte großen Durchmessers 42 und 47 sind mit dem Abschnitt des vorderen Endes 50s der metallischen Schale 50 mittels Laserschweißen verbunden.
Eine Vielzahl von rechteckigen äußeren Einlasslöchern 401 zum Einlassen des Abgases EG sind in einem röhrenförmigen Rumpfabschnitt 41 des äußeren Schutzelements 40 in einem Umfangsbereich auf der Seite GS des vorderen Endes gebildet. Ferner sind eine Vielzahl von dreieckigen inneren Einlasslöchern 451 und eine Vielzahl von kreisrunden inneren Einlasslöchern 451 in einem röhrenförmigen Rumpfabschnitt 46 des inneren Schutzelements 45 so gebildet, dass die dreieckigen inneren Einlasslöcher 451 in einem Umfangsbereich auf der Seite GS des vorderen Endes angeordnet sind und die kreisförmigen inneren Einlasslöcher 451 in einem Umfangsbereich auf der Seite GK des hinteren Endes angeordnet sind.
Ferner ist eine kreisförmige Austrittsöffnung 450 für den Austritt des eingeführten Abgases EG (zu messendes Gas) in einem Abschnitt des vorderen Endes des inneren Schutzelements 45 gebildet. Der Abschnitt des vorderen Endes des inneren Schutzelements 45, welcher die Austrittsöffnung 450 umfasst, ragt aus einer Öffnung 43 eines Abschnitts des vorderen Endes des äußeren Schutzelements 40 nach außen.
An dieser Stelle wird mit Bezug auf 6 die Funktionsweise des inneren Schutzelements 45 und des äußeren Schutzelements 40, d. h., das Einführen und Austreten des Abgases EG in und aus dem Inneren des inneren Schutzelements 45 und dem Inneren des äußeren Schutzelements 40, beschrieben, während der Partikelsensor 1 verwendet wird.
In 6 strömt das Abgas EG innerhalb des Abgasrohrs EP von der linken Seite in Richtung der rechten Seite. Wenn das in dem Abgasrohr EP strömende Abgas EG durch einen Bereich um das äußere Schutzelement 40 und das innere Schutzelement 45 des Partikelsensors 1 strömt, erhöht sich dessen Strömungsgeschwindigkeit an der Außenseite der Austrittsöffnung 450 des inneren Schutzelements 45 und ein negativer Druck wird nahe der Austrittsöffnung 450 aufgrund des sogenannten Venturi-Effekts erzeugt. Durch diesen negativen Druck tritt in das innere Schutzelement 45 eingeführtes Abgas EGI durch die Austrittsöffnung 450 aus. Gleichzeitig wird das Abgas EG um die äußeren Einlasslöcher 401 des äußeren Schutzelements 40 in das Innere des äußeren Schutzelements 40 durch die äußeren Einlasslöcher 401 eingeführt und wird ferner durch die inneren Einlasslöcher 451 des inneren Schutzelements 45 in das Innere des inneren Schutzelements 45 eingeführt.
Da das eingeführte Abgas EGI innerhalb des inneren Schutzelements 45 durch die Austrittsöffnung 450 austritt, wird ein Strom des eingeführten Abgases EGI von den inneren Einlasslöchern 451 auf der Seite GK des hinteren Endes in Richtung der Austrittsöffnung 450 auf der Seite GS des vorderen Endes innerhalb des inneren Schutzelements 45 erzeugt.
Zurückkommend auf die Beschreibung der mechanischen Struktur des Partikelsensors 1 unter Bezug auf die 2 und 3 ist eine isolierende Halterung 70, welche aus einem isolierenden Material gebildet ist, auf der Seite GK des hinteren Endes der metallischen Schale 50 angeordnet; d. h., an der Außenseite (in Richtung der Seite GK des hinteren Endes) der Keramikhülse 56 innerhalb der metallischen Schale 50 und innerhalb des Innenrohrs 80. Das Keramikelement 100 ist in ein Einsetzloch 70c der isolierenden Halterung 70 eingesetzt.
Ferner ist ein aus einem isolierenden Material gebildeter erster Abstandhalter 71 auf der Seite GK des hinteren Endes der isolierenden Halterung 70 angeordnet und ein aus einem isolierenden Material gebildeter zweiter Abstandshalter 72 ist auf der Seite GK des hinteren Endes des ersten Abstandshalters 71 angeordnet. Daher sind der erste und zweite Abstandshalter 71 und 72 als Tandem in Längsrichtung HN angeordnet und innerhalb des Innenrohrs 80 untergebracht.
Der erste Abstandshalter 71 weist ein Einsetzloch 71c auf. Das Keramikelement 100 erstreckt sich durch das Einsetzloch 71c und ein Entladungspotenzialanschluss 73 ist in dem Einsetzloch 71c untergebracht. Der zweite Abstandshalter 72 weist ein erstes Einsetzloch 72a und ein zweites Einsetzloch 72b auf. Ein Abschnitt des hinteren Endes 100K des Keramikelements 100 ist in dem zweiten Einsetzloch 72b angeordnet und ein Hilfspotenzialanschluss 75, ein erster Heizungsanschluss 76 und ein zweiter Heizungsanschluss 77 sind in dem zweiten Einsetzloch 72b untergebracht.
Innerhalb des Einsetzlochs 71c des ersten Abstandshalters 71 ist der Entladungspotenzialanschluss 73 in Kontakt mit einer Entladungspotenzialkontaktfläche 113 (welche später beschrieben wird) des Keramikelements 100 (siehe 4 und 5). Innerhalb des zweiten Einsetzlochs 72b des zweiten Abstandshalters 72 ist der Hilfspotenzialanschluss 75 in Kontakt mit einer Hilfspotenzialkontaktfläche 125 des Keramikelements 100, der erste Heizungsanschluss 76 ist in Kontakt mit einer ersten Heizungskontaktfläche 136 des Keramikelements 100 und der zweite Heizungsanschluss 77 ist in Kontakt mit einer zweiten Heizungskontaktfläche 137 des Keramikelements 100.
Ferner ist innerhalb des ersten Einsetzlochs 72a des zweiten Abstandshalters 72 der Entladungspotenzialanschluss 73 mit einem Endabschnitt 161t eines Entladungspotenzial-Leitungskabels 161 verbunden. Ferner ist innerhalb des zweiten Einsetzlochs 72b des zweiten Abstandshalters 72 der Hilfspotenzialanschluss 75 mit einem Endabschnitt 162t eines Hilfspotenzial-Leitungskabels 162 verbunden, der erste Heizungsanschluss 76 ist mit einem Endabschnitt 163t eines ersten Heizung-Leitungskabels 163 verbunden und der zweite Heizungsanschluss 77 ist mit einem Endabschnitt 164t eines zweiten Heizung-Leitungskabels 174 verbunden.
Ein Abschnitt 82s des vorderen Endes eines metallischen Sensor-Masseverbindungselements 82 ist auf einen Abschnitt 80k des hinteren Endes des Innenrohres 80 angepasst und daran laserverschweißt. Das Entladungspotenzial-Leitungskabel 161, das Hilfspotenzial-Leitungskabel 162, das erste Heizung-Leitungskabel 163 und das zweite Heizung-Leitungskabel 164 durchdringen das metallische Sensor-Masseverbindungselement 82. Von diesen Kabeln sind das Entladungspotenzial-Leitungskabel 161 und das Hilfspotenzial-Leitungskabel 162 die Kabelseelen (zentrale Leiter) von Dreifach-Koaxialkabeln (Triaxialkabel). Von den koaxialen doppelten Außenleitern eines jeden Kabels ist der Außenleiter, welcher auf der Innenseite angeordnet ist, bei einem Sensor-Massepotenzial SGND gehalten, welches ein Referenzpotenzial für den Sensor ist, und ist mit dem metallischen Sensor-Masseverbindungselement 82 elektrisch verbunden. Daher sind das gesamte Innenrohr 80, die metallische Schale 50, das innere Schutzelement 45, das äußere Schutzelement 40, welche mit dem metallischen Sensor-Masseverbindungselement 82 elektrisch verbunden sind, bei dem Sensor-Massepotenzial SGND gehalten.
Ferner sind ein aus einem Fluorelastomer gebildeter Puffer 84 und ein metallisches Chassis-Masseverbindungselement 83 in einem Abschnitt schmalen Durchmessers 96 des Außenrohrs 95 auf der Seite GK des hinteren Endes angeordnet. Das Entladungspotenzial-Leitungskabel 161, das Hilfspotenzial-Leitungskabel 162, das erste Heizung-Leitungskabel 163 und das zweite Heizung-Leitungskabel 164 durchdringen den Puffer 84 und das metallische Chassis-Masseverbindungselement 83. Von den koaxialen doppelten Außenleitern der Dreifach-Koaxialkabel, deren Kabelseelen das Entladungspotenzial-Leitungskabel 161 und das Hilfspotenzial-Leitungskabel 162 sind, sind die Außenleiter, welche an der äußeren Seite angeordnet sind, mit dem metallischen Chassis-Masseverbindungselement 83 elektrisch verbunden. Das metallische Chassis-Masseverbindungselement 83 ist mit dem Abschnitt schmalen Durchmessers 96 des Außenrohrs 95 so zusammengefalzt, dass der Durchmesser des metallischen Chassis-Masseverbindungselements 83 abnimmt. Somit sind der Puffer 84 und das metallische Chassis-Masseverbindungselement 83 in dem Abschnitt kleinen Durchmessers 96 des Außenrohres 95 fixiert. Im Ergebnis sind das gesamte metallische Befestigungselement 90, das Außenrohr 95, das metallische Chassis-Masseverbindungselement 83, welche mit dem Abgasrohr EP und dem Befestigungsansatz BO elektrisch verbunden sind, bei dem Chassis-Massepotenzial CGND gehalten. Insbesondere ist das Chassis-Massepotenzial CGND das Gleiche wie das Massepotenzial einer Batterie (nicht gezeigt), welche am Fahrzeug AM befestigt ist.
Als Nächstes wird die Struktur des Keramikelements 100 im Detail beschrieben. Wie in den 4 und 5 gezeigt, weist das Keramikelement 100 einen plattenförmigen isolierenden Keramikträger 101 auf, welcher aus Alumina gebildet ist. Ein Entladungselektrodenelement 110, ein Hilfselektrodenelement 120 und eine Heizung 130 sind in dem Keramikträger 101 eingebettet und durch Zusammenbrennen miteinander verbunden.
Insbesondere ist der Keramikträger 101 ein Keramiklaminat, in welchem drei plattenförmige Keramikschichten 102, 103 und 104, welche aus einem aus einer Alumina-Grünschicht stammendenden Alumina gebildet sind, zusammengeschichtet sind. Insbesondere sind zwei isolierende Deckschichten 105 und 106 aus Alumina zwischen diesen Schichten mittels Drucken gebildet. Wie in 5 gezeigt, sind die Keramikschicht 102, die isolierende Deckschicht 105, die Keramikschicht 103, die isolierende Deckschicht 106 und die Keramikschicht 104 in dieser Reihenfolge geschichtet. Das Entladungselektrodenelement 110 ist zwischen der Keramikschicht 102 und der Keramikschicht 103 angeordnet; insbesondere zwischen der isolierenden Deckschicht 105 und der Keramikschicht 103. Das Hilfselektrodenelement 120 ist zwischen der Keramikschicht 103 und der Keramikschicht 104 angeordnet; insbesondere zwischen der Keramikschicht 103 und der isolierenden Deckschicht 106. Die Heizung 130 ist zwischen der isolierenden Deckschicht 106 und der Keramikschicht 104 angeordnet. Die Schichten, die Elemente und die Heizung sind miteinander integriert, wodurch das Keramikelement 100 (Keramikstruktur) gebildet ist.
Insbesondere weist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, der Keramikträger 101 (Keramiklaminat) des Keramikelements 100 eine Struktur auf, in welcher ein zweiter Keramikabschnitt 101B, welcher aus der Keramikschicht 102 besteht und kürzer als die Keramikschichten 103 und 104, gemessen in Längsrichtung HN, sind, auf einem ersten Keramikabschnitt 101A geschichtet ist, welcher aus den Keramikschichten 103 und 104 besteht. Ein zweiter vorderer Endabschnitt 101BS des zweiten Keramikabschnitts 101B, welcher auf der Seite GS des in Längsrichtung HN vorderen Endes angeordnet ist, ist in Richtung der Seite GK des in Längsrichtung HN hinteren Endes von einem ersten vorderen Endabschnitt 101AS des ersten Keramikabschnitts 101A, welcher auf der Seite GS des in Längsrichtung HN vorderen Endes angeordnet ist, beabstandet oder verschoben.
In dem Keramikelement 100 erstreckt sich das Entladungselektrodenelement 110 in Längsrichtung HN und weist einen aus Platindraht gebildeten, nadelförmigen Elektrodenabschnitt 112, einen elektrisch mit dem nadelförmigen Elektrodenabschnitt 112 verbundenen Leitungsabschnitt 111, welcher an einer Oberfläche 103S1 der Keramikschicht 103 mittels Strukturdrucken gebildet ist, und eine Entladungspotenzialkontaktfläche 113 auf, welche elektrisch mit dem Leitungsabschnitt 111 verbunden ist.
Der Leitungsabschnitt 111 des Entladungselektrodenelements 110 und ein eingebetteter Abschnitt 112A (auf der Seite GK des hinteren Endes) des mit dem Leitungsabschnitt 111 verbundenen, nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 sind Zwischen-Schichten-Abschnitte, welche von der isolierenden Deckschicht 105 und der Keramikschicht 102 bedeckt sind und in den Keramikträger 101 (Keramiklaminat) eingebettet sind; insbesondere zwischen der Keramikschicht 102 und der Keramikschicht 103.
Da die Zwischen-Schichten-Abschnitte (der eingebettete Abschnitt 112A und der Leitungsabschnitt 111) in den Keramikträger 101 eingebettet sind, ist es möglich, eine Verschlechterung der Isolierung der Zwischen-Schichten-Abschnitte 112A und 111 durch sich an den Keramikträger 101 anhaftendes Wasser oder Ruß zu verhindern. Da die Zwischen-Schichten-Abschnitte 112A und 111 zwischen der Keramikschicht 102 und der Keramikschicht 103 gebildet sind, können zudem die Zwischen-Schichten-Abschnitte 112A und 111 durch Strukturdrucken oder durch Anordnen eines Platindrahtes einfach gebildet werden.
Ferner ragt ein freiliegender Abschnitt 112B (auf der Seite GS des vorderen Endes) des aus einem Platindraht gebildeten, nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 aus dem zweiten vorderen Ende 101BS des zweiten Keramikabschnitts 101B des Keramikträgers 101. Ferner ist ein nadelförmiger distaler Endabschnitt 112S des freiliegenden Abschnitts 112B, welcher auf der Seite GS des vorderen Endes angeordnet ist und eine spitz zulaufende Gestalt aufweist, so gebogen, dass das Ende des nadelförmigen distalen Endabschnitts 112S von der Oberfläche 103S1 der Keramikschicht 103 zwei bis drei Millimeter beabstandet ist; d. h., der nadelförmige distale Endabschnitt 112S ragt in den Raum außerhalb des Keramikträgers 101 während er von der Oberfläche 103S1 der Keramikschicht 103 beabstandet ist.
Die Entladungspotenzialkontaktfläche 113 ist nicht von der isolierenden Deckschicht 105 und der Keramikschicht 102 bedeckt und ist auf der Oberfläche 103S1 der Keramikschicht 103 des Keramikträgers 101 an einer Position auf der Seite GK des hinteren Endes freiliegend. Wie zuvor beschrieben, liegt der Entladungspotenzialanschluss 73 an der Entladungspotenzialkontaktfläche 113 an und ist mit dieser elektrisch verbunden.
Das Hilfselektrodenelement 120 weist einen rechteckigen Hilfselektrodenabschnitt 122, welcher mittels Strukturdrucken gebildet und auf der Seite GS des vorderen Endes des Keramikelements 100 angeordnet ist, und einen Hilfselektrodenleitungsabschnitt 121 auf, welcher elektrisch mit dem Hilfselektrodenabschnitt 122 verbunden ist und sich in Richtung der Seite GK des hinteren Endes des Keramikelements 100 erstreckt. Das Hilfselektrodenelement 120 ist an einer Oberfläche 103S2 der Keramikschicht 103 gebildet, die der Oberfläche 103S1 gegenüberliegt, und ist von der isolierenden Deckschicht 106 bedeckt. Daher ist das Hilfselektrodenelement 120 in dem Keramikträger 101 eingebettet; insbesondere zwischen der Keramikschicht 103 und der Keramikschicht 104.
Insbesondere ist der Hilfselektrodenabschnitt 122 des Hilfselektrodenelements 120 in dem ersten Keramikabschnitt 101A des Keramikträgers 101 (zwischen der Keramikschicht 103 und der Keramikschicht 104) auf der Seite GS des in Längsrichtung HN vorderen Endes, bezogen auf das zweite vordere Ende 101BS des zweiten Keramikabschnitts 101B, eingebettet.
Der Hilfselektrodenleitungsabschnitt 121 des Hilfselektrodenelements 120 weist einen Endabschnitt 123 auf der Seite GK des hinteren Endes auf. Der Endabschnitt 123 ist elektrisch mit einer Leitungsstruktur 124, welche an einer Oberfläche 104S1 der Keramikschicht 104 gebildet ist, über ein Durchgangsloch 106c der isolierenden Deckschicht 106 verbunden. Die Leitungsstruktur 124 ist elektrisch mit einer Hilfspotenzialkontaktfläche 125, welche auf der anderen Oberfläche 104S2 der Keramikschicht 104 gebildet ist, über ein Durchgangsloch 104h1, welches sich durch die Keramikschicht 104 erstreckt, verbunden. Insbesondere liegt, wie oben beschrieben, der Hilfspotenzialanschluss 75 an der Hilfspotenzialkontaktfläche 125 an und ist mit dieser elektrisch verbunden.
Auch die Heizung 130 ist an der einen Oberfläche 104S1 der Keramikschicht 104 mittels Strukturdrucken gebildet. Die Heizung 130 weist einen hitzeerzeugenden Abschnitt 131, welcher auf der Seite GS des vorderen Endes des Keramikelements 100 angeordnet ist und den freiliegenden Abschnitt 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 des Entladungselektrodenelements 110 heizt, wenn er mit Energie versorgt ist, und zwei Heizungsleitungsabschnitte 132 und 133 auf, welche elektrisch mit dem hitzeerzeugenden Abschnitt 131 verbunden sind und sich in Richtung der Seite GK des hinteren Endes des Keramikelements 100 erstrecken. Die Heizung 130 ist an der einen Oberfläche 104S1 der Keramikschicht 104 gebildet und ist von der isolierenden Deckschicht 106 bedeckt.
Die Heizungsleitungsabschnitte 132 und 133 der Heizung 130 weisen Endabschnitte 134 und 135 auf der Seite GK des hinteren Endes auf. Der Endabschnitt 134 bzw. 135 ist elektrisch über ein sich durch die Keramikschicht 104 erstreckendes Durchgangsloch 104h2 mit einer ersten Heizungskontaktfläche 136 bzw. einer zweiten Heizungskontaktfläche 137 verbunden, welche auf der anderen Oberfläche 104S2 der Keramikschicht 104 gebildet sind. Wie zuvor beschrieben, liegt insbesondere der erste Heizungsanschluss 76 an der ersten Heizungskontaktfläche 136 an, um mit dieser elektrisch verbunden zu sein, und der zweite Heizungsanschluss 77 liegt an der zweiten Heizungskontaktfläche 137 an, um mit dieser elektrisch verbunden zu sein.
Als Nächstes wird die Detektion von Partikeln in dem Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Von dem als die Ionenquelle 15 dienenden Keramikelement 100 sind das Entladungselektrodenelement 110, das Hilfselektrodenelement 120 und die Heizung 130 über das oben beschriebene Entladungspotenzialleitungskabel 161, das Hilfspotenzialleitungskabel 162, das erste Heizung-Leitungskabel 163 und das zweite Heizung-Leitungskabel 164 mit einem Schaltungsabschnitt 190 verbunden, welcher nicht in 2 gezeigt ist (siehe 1). Von den koaxialen doppelten Außenleitern der oben beschriebenen Dreifach-Koaxialkabel (Triaxialkabel), deren Kabelseelen als das Entladungspotenzialleitungskabel 161 und das Hilfspotenzialleitungskabel 162 dienen, sind die auf der Innenseite angeordneten Außenleiter ebenfalls mit dem Schaltungsabschnitt 190 verbunden. Die um das Keramikelement 100 (Ionenquelle 15) angeordnete innere Schutzvorrichtung 45 ist bei dem Sensor-Massepotenzial SGND (Referenzpotenzial), wie oben beschrieben, gehalten.
Von dem Schaltungsabschnitt 190 wird über den Entladungspotenzialanschluss 73 und die Entladungspotenzialkontaktfläche 113 an den nadelförmigen Elektrodenabschnitt 112 des Entladungselektrodenelements 110 eine hohe Gleichspannung (z. B. 1 bis 2 kV) angelegt, sodass der nadelförmige Elektrodenabschnitt 112 bei einem vorbestimmten Entladungspotenzial PV2 gehalten wird (siehe 5). Als Ergebnis tritt eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, zwischen dem nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S des freiliegenden Abschnitts 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 und der inneren Schutzvorrichtung 45 (Referenzpotenzialelement) auf, welche bei dem Sensor-Massepotenzial SGND (Referenzpotenzial) gehalten ist, wodurch Ionen CP (siehe 6) um den nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S erzeugt werden.
Wie zuvor beschrieben, wird durch die äußere Schutzvorrichtung 40 und die innere Schutzvorrichtung 45 das Abgas EG in das Innere der inneren Schutzvorrichtung 45 eingeführt und ein Strom des eingeführten Abgases EGI von der Seite GK des hinteren Endes in Richtung der Seite GS des vorderen Endes wird nahe dem Keramikelement 100 erzeugt. Wie in 6 gezeigt, haften daher die erzeugten Ionen CP an in dem eingelassenen Abgas EGI enthaltene Partikel S an. Somit werden die Partikel S positiv geladene Partikel SC, welche in Richtung der Austrittsöffnung 450 zusammen mit dem eingelassenen Abgas EGI strömen und treten aus.
Zwischenzeitlich wird eine vorbestimmte Spannung (z. B. eine positive Gleichspannung von 100 bis 200 V) von dem Schaltungsabschnitt 190 an den Hilfselektrodenabschnitt 122 des Hilfselektrodenelements 120 über den Hilfspotenzialanschluss 75 und die Hilfspotenzialkontaktfläche 125 so angelegt, dass der Hilfselektrodenabschnitt 122 bei einem vorbestimmten Hilfspotenzial PV3 gehalten wird (siehe 5). Eine abstoßende Kraft, welche von dem Hilfselektrodenabschnitt 122 in Richtung der auf der radial äußeren Seite angeordneten inneren Schutzvorrichtung 45 (Sammelelektrode) gerichtet ist, wirkt daher auf freie Ionen CPF (siehe 6), welche einige der von der Ionenquelle 15 erzeugten Ionen CP sind, die nicht an den Partikeln S anhaften. Im Ergebnis werden die freien Ionen CPF dazu gebracht, an diversen Abschnitten der Sammelelektrode (innere Schutzvorrichtung 45) anzuhaften, wodurch das Sammeln der freien Ionen CPF mittels der Sammelelektrode unterstützt wird. Somit können die freien Ionen CPF verlässlich gesammelt werden und es wird verhindert, dass die freien Ionen CPF durch die Austrittsöffnung 450 austreten. In dem Partikelsensor 1 wird ein Signal (Stromsignal) detektiert, welches der Menge der Ladung der ausgetretenen Ionen CPH entspricht, welche durch die Austrittsöffnung 450 austreten, während sie den Partikeln S anhaften (die ausgetretenen Ionen CPH sind Ionen, welche in der Form von geladenen Partikeln SC austreten). Im Ergebnis kann die Menge (Konzentration) der in dem Abgas EG enthaltenen Partikel S richtig detektiert werden.
Wie zuvor beschrieben, ist in der vorliegenden Ausführungsform die innere Schutzvorrichtung 45 um das Keramikelement 100 (Ionenquelle 15) bei dem Sensor-Massepotenzial SGND (Referenzpotenzial) gehalten und eine Koronaentladung wird zwischen dem nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S und der inneren Schutzvorrichtung 45 erzeugt. Zudem dient die innere Schutzvorrichtung 45 als eine Sammelelektrode. In der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere das Sammelpotenzial zum Sammeln durch die innere Schutzvorrichtung 45 (Sammelelektrode) gleich dem Sensor-Massepotenzial SGND (Referenzpotenzial).
Ferner wird eine vorbestimmte Heizungsenergieversorgungsspannung, welche von dem Schaltungsabschnitt 190 ausgegeben wird, zwischen der ersten Heizungskontaktfläche 136 und der zweiten Heizungskontaktfläche 137 über den ersten Heizungsanschluss 76 und den zweiten Heizungsanschluss 77 angelegt. Im Ergebnis erzeugt der hitzeerzeugende Abschnitt 131 der Heizung 130 bei Versorgung mit Energie Hitze und heizt den freiliegenden Abschnitt 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112, welcher aus dem Keramikelement 100 ragt, um hierdurch fremde Substanzen zu entfernen, welche an dem freiliegenden Abschnitt 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 und Bereichen um den freiliegenden Abschnitt 112B anhaften, beispielsweise Wassertropfen und Ruß. Somit kann die verschlechterte Isolierung des freiliegenden Abschnitts 112B wiederhergestellt werden.
Insbesondere wird eine durch Pulssteuerung der Batteriegleichspannung (12 V oder 24 V Gleichspannung) des Fahrzeugs AM erhaltene Spannung als die Heizungsenergieversorgungsspannung angelegt. Beispielsweise ist ein erstes Heizungspotenzial Vht, welches über den ersten Heizungsanschluss 76 an die erste Heizungskontaktfläche 136 angelegt ist, ein positives Potenzial, welches als Ergebnis der Pulssteuerung der Batteriespannung (12 V oder 24 V Gleichspannung) erzeugt wird, und ein zweites Heizungspotenzial, welches über den zweiten Heizungsanschluss 77 an die zweite Heizungskontaktfläche 137 angelegt ist, ist das Chassis-Massepotenzial CGND, welches dem Massepotenzial der Batterie gleich ist (siehe 5).
Wie zuvor beschrieben, umfasst in dem Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform die Ionenquelle 15 das Keramikelement 100 (Keramikstruktur), welche den Keramikträger 101 (Keramiklaminat) und das Entladungselektronenelement 110 umfasst, welches eine Koronaentladung (Gasentladung) nach Anlegen des konstanten Gleichspannungsentladungspotenzials PV2 daran erzeugt. Der freiliegende Abschnitt 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 des Entladungselektronenelements 110 umfasst den spitz zulaufenden, nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S, welcher in den Raum außerhalb des Keramikträgers 101 (Keramiklaminat) ragt, ohne den Keramikträger 101 zu berühren, und welcher die Koronaentladung erzeugt.
Im Ergebnis ist eine isolierende Keramikschicht, welche als ein Dielektrikum dient, nicht zwischen der inneren Schutzvorrichtung 45 (Referenzpotenzialelement), welche bei dem Sensor-Massepotenzial (Referenzpotenzial) gehalten ist, und dem in den Raum ragenden, nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S des freiliegenden Abschnitts 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 vorhanden. Somit ist es möglich, eine Koronaentladung durch Anlegen des konstanten Gleichspannungsentladungspotenzials PV2 an den nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S des Entladungselektrodenelements 110 zu erzeugen. Hierdurch kann ferner die Konfiguration des Schaltungsabschnitts 190 einfach und günstig gemacht werden, wodurch der Partikelsensor 1 günstig gemacht werden kann.
Ferner weist das Keramikelement 100 des Partikelsensors 1 der vorliegenden Ausführungsform die Heizung 130 zum Heizen des freiliegenden Abschnitts 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 des Entladungselektrodenelements 110 auf. Dementsprechend können fremde Substanzen, welche an dem freiliegenden Abschnitt 112B des Entladungselektrodenelements 110 anhaften, beispielsweise Wassertropfen und Ruß, durch Heizen des freiliegenden Abschnitts 112B durch den hitzeerzeugenden Abschnitt 131 der Heizung 130 entfernt werden, wodurch die verschlechterte Isolierung des freiliegenden Abschnitts 112B wiederhergestellt werden kann und die Ionen CP können in geeigneter Weise mittels Koronaentladung erzeugt werden.
Ferner weist der Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Sammelelektrode (innere Schutzvorrichtung 45) auf und das Keramikelement 100 (Keramikstruktur) umfasst das Hilfselektrodenelement 120 mit dem Hilfselektrodenabschnitt 122. Somit können freie Ionen CPF durch die Sammelelektrode (innere Schutzvorrichtung 45) verlässlich gesammelt werden.
Ferner dient in dem Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform die innere Schutzvorrichtung 45, welche als ein Referenzpotenzialelement verwendet wird, auch als eine Sammelelektrode und das Sammelpotenzial ist gleich dem Sensor-Massepotenzial SGND (Referenzpotenzial). Im Ergebnis kann die Ionenquelle 15 (Keramikelement 100) eine Koronaentladung (Gasentladung) zwischen dem nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S des freiliegenden Abschnitts 112B des Entladungselektrodenelements 110 und der inneren Schutzvorrichtung 45 (Referenzpotenzialelement), welche auch als eine Sammelelektrode dient, erzeugen. Somit können die Ionenquelle 15 (Keramikelement 100) und die umliegende Konfiguration vereinfacht werden.
Ferner ragt in dem Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform der freiliegende Abschnitt 112B des Entladungselektrodenelements 110 aus dem zweiten vorderen Ende 101BS des zweiten Keramikabschnitts 101B und der Hilfselektrodenabschnitt 122 des Hilfselektrodenelements 120 ist in dem ersten Keramikabschnitt 101A (zwischen der Keramikschicht 103 und der Keramikschicht 104) auf der Seite GS des in Längsrichtung HN vorderen Endes, bezogen auf das zweite vordere Ende 101BS des zweiten Keramikabschnitts 101B, bereitgestellt. Im Ergebnis kann eine Koronaentladung (Gasentladung) ohne Versagen durch Verwenden einer einfachen Struktur erzeugt werden. Zudem strömen in dem Partikelsensor 1 die um den freiliegenden Abschnitt 112B des Entladungselektrodenelements 110 erzeugten Ionen CP zusammen mit dem eingeführten Abgas EGI in Richtung des Hilfselektrodenabschnitts 122, welcher auf der Seite GS des vorderen Endes dessen angeordnet ist. Somit können die freien Ionen CPF geeignet durch den Hilfselektrodenabschnitt 122 gesammelt werden.
Zudem ist in dem Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform der Hilfselektrodenabschnitt 122 in dem Keramikträger 101 (Keramiklaminat) bereitgestellt. Somit kann verhindert werden, dass der Isolierungswiderstand zwischen dem Hilfselektrodenabschnitt 122 und dem Entladungselektrodenelement 110 sich aufgrund von Anhaften von Wasser oder Ruß verringert.
In dem Partikelsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform ist das Keramikelement 100 (Keramikstruktur) mittels Zusammenbrennen gebildet. Somit ist es möglich, das Keramikelement 100 herzustellen, in welchem das Entladungselektrodenelement 110, das Hilfselektrodenelement 120 und die Heizung 130 mit dem Keramikträger 101 (Keramiklaminat) verlässlich integriert sind.
Modifikation
Als Nächstes wird eine Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben. In dem Partikelsensor 1 der Ausführungsform umfasst das Keramikelement 100 nicht nur das Entladungselektrodenelement 110, sondern auch das Hilfselektrodenelement 120 mit dem Hilfselektrodenabschnitt 122. Ein Partikelsensor 1A der vorliegenden Modifikation unterscheidet sich von dem Partikelsensor 1 in dem Punkt, dass ein Keramikelement 100A verwendet wird, welches das Hilfselektrodenelement 120 (Hilfselektrodenabschnitt 122) nicht umfasst (siehe 2). Da das Keramikelement 100A nicht das Hilfselektrodenelement 120 aufweist, sind insbesondere das Hilfspotenzialleitungskabel 162 und der Hilfspotenzialanschluss 75 nicht in dem Partikelsensor 1A der Modifikation bereitgestellt. Das Keramikelement 100A unterscheidet sich von dem Partikelsensor 1 der Ausführungsform auch in diesem Punkt. In der folgenden Beschreibung wird jedoch auf eine Beschreibung der allgemeinen mechanischen Struktur des Partikelsensors 1A verzichtet und das Keramikelement 100A der vorliegenden Modifikation wird mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben.
Wie in den 7 und 8 gezeigt, weist das Keramikelement 100A gemäß der vorliegenden Modifikation einen plattenförmigen isolierenden Keramikträger 101 auf, welcher aus Alumina gebildet ist. Ein Entladungselektrodenelement 110 und eine Heizung 130 sind in dem Keramikträger 101 eingebettet und sind durch Zusammenbrennen integriert.
Insbesondere ist der Keramikträger 101 ein Keramiklaminat, in welchem drei plattenförmige Keramikschichten 102, 103 und 104, welche aus einem Alumina gebildet sind, welches von einer Alumina-Grünschicht stammt, zusammengeschichtet sind. Insbesondere sind zwei isolierende Deckschichten 105 und 106 aus Alumina zwischen diesen Schichten mittels Drucken gebildet. Wie in 8 gezeigt, sind die Keramikschicht 102, die isolierende Deckschicht 105, die Keramikschicht 103, die isolierende Deckschicht 106 und die Keramikschicht 104 in dieser Reihenfolge geschichtet. Das Entladungselektrodenelement 110 ist zwischen der Keramikschicht 102 und der Keramikschicht 103 angeordnet; insbesondere zwischen der isolierenden Deckschicht 105 und der Keramikschicht 103. Die Heizung 130 ist zwischen der Keramikschicht 103 und der Keramikschicht 104 angeordnet; insbesondere zwischen der isolierenden Deckschicht 106 und der Keramikschicht 104. Die Schichten, die Elemente und die Heizung sind miteinander integriert, wodurch das Keramikelement 100A (Keramikstruktur) gebildet ist. Der freiliegende Abschnitt 112B des Entladungselektrodenelements 110 erzeugt Ionen CP mittels einer Koronaentladung.
Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, erstreckt sich das Entladungselektrodenelement 110 in Längsrichtung HN und weist einen nadelförmigen Elektrodenabschnitt 112, welcher aus einem Platindraht gebildet ist, einen Leitungsabschnitt 111, welcher elektrisch mit dem nadelförmigen Elektrodenabschnitt 112 verbunden ist und an einer Oberfläche 103S1 der Keramikschicht 103 mittels Strukturdrucken gebildet ist, und eine Entladungspotenzialkontaktfläche 113 auf, welche elektrisch mit dem Leitungsabschnitt 111 verbunden ist.
Der Leitungsabschnitt 111 des Entladungselektrodenelements 110 und ein eingebetteter Abschnitt 112A (auf der Seite GK des hinteren Endes) des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112, welcher mit dem Leitungsabschnitt 111 verbunden ist, sind Zwischen-Schichten-Abschnitte, welche von der isolierenden Deckschicht 105 und der Keramikschicht 102 bedeckt sind und in dem Keramikträger 101 (Keramiklaminat) eingebettet sind; insbesondere zwischen der Keramikschicht 102 und der Keramikschicht 103. Zudem ragt ein freiliegender Abschnitt 112B (auf der Seite GS des vorderen Endes) des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112, welcher aus einem Platindraht gebildet ist, aus einer Abschlussoberfläche 101S des Keramikträgers 101, welche auf der Seite des vorderen Endes in Längsrichtung HN angeordnet ist und zwei Hautflächen 101S1 und 101S2 des Keramikträgers 101 verbindet. Der freiliegende Abschnitt 112B ragt in den Raum außerhalb des Keramikträgers 101. Ein distaler Endabschnitt des freiliegenden Abschnitts 112B ist ein spitz zulaufender, nadelförmiger distaler Endabschnitt 112S. Die Entladungspotenzialkontaktfläche 113 ist nicht von der isolierenden Deckschicht 105 und der Keramikschicht 102 bedeckt und ist auf der Oberfläche 103S1 der Keramikschicht 103 des Keramikträgers 101 an einer Position auf der Seite GK des hinteren Endes freiliegend. Wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform, liegt der Entladungspotenzialanschluss 73 an der Entladungspotenzialkontaktfläche 113 an und ist mit dieser elektrisch verbunden. Eine konstante Gleichspannung ist so an die Entladungspotenzialkontaktfläche 113 angelegt, dass das Entladungselektrodenelement 110 bei einem vorbestimmten Entladungspotenzial PV2 gehalten ist (siehe 8).
Wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform, ist die Heizung 130 auf der einen Oberfläche 104S1 der Keramikschicht 104 mittels Strukturdrucken gebildet. Die Heizung 130 umfasst einen hitzeerzeugenden Abschnitt 131, welcher auf der Seite GS des vorderen Endes des Keramikelements 100A angeordnet ist und den freiliegenden Abschnitt 112B des nadelförmigen Elektrodenabschnitts 112 des Entladungselektrodenelements 110 heizt, wenn er mit Energie versorgt ist, und zwei Heizungsleitungsabschnitte 132 und 133, welche elektrisch mit dem hitzeerzeugenden Abschnitt 131 verbunden sind und sich in Richtung der Seite GK des hinteren Endes des Keramikelements 100A erstrecken. Die Heizung 130 ist auf der einen Oberfläche 104S1 der Keramikschicht 104 gebildet und ist von der isolierenden Deckschicht 106 bedeckt.
Die Heizungsleitungsabschnitte 132 und 133 der Heizung 130 weisen Endabschnitte 134 und 135 auf der Seite GK des hinteren Endes auf. Der Endabschnitt 134 bzw. 135 ist über Durchgangslöcher 104h, welche sich durch die Keramikschicht 104 erstrecken, mit einer ersten Heizungskontaktfläche 136 bzw. einer zweiten Heizungskontaktfläche 137 elektrisch verbunden, welche auf der anderen Oberfläche 104S2 der Keramikschicht 104 gebildet sind. Wie in dem Fall der oben beschriebenen Ausführungsform liegt der erste Heizungsanschluss 76 an der ersten Heizungskontaktfläche 136 an, um mit dieser elektrisch verbunden zu sein, und der zweite Heizungsanschluss 77 liegt an der zweiten Heizungskontaktfläche 137 an, um mit dieser elektrisch verbunden zu sein. Das erste Heizungspotenzial Vht, welches durch Pulssteuerung der Batteriespannung erzeugt wird, wird an die erste Heizungskontaktfläche 136 angelegt und die zweite Heizungskontaktfläche 137 wird bei dem Chassis-Massepotenzial CGND gehalten (siehe 8).
Wie zuvor beschrieben, ist in der vorliegenden Modifikation, im Gegensatz zu dem Keramikelement 100 der Ausführungsform, das Hilfselektrodenelement 120 in dem Keramikelement 100A nicht vorhanden.
In dem Partikelsensor 1A unter Verwendung des Keramikelements 100A gemäß der vorliegenden Modifikation kann ebenfalls eine Koronaentladung durch Anlegen des konstanten Gleichspannungsentladungspotenzials PV2 an den nadelförmigen distalen Endabschnitt 112S des Entladungselektrodenelements 110 erzeugt werden. Somit kann die vorliegende Modifikation eine Handlung und Wirkung erzielen, welche denen der Ausführungsform ähnlich sind; beispielsweise wird die Struktur des Schaltungsabschnitts 190 einfach und günstig.
Da der freiliegende Abschnitt 112B des Entladungselektrodenelements 110 aus der Abschlussoberfläche 101S des plattenförmigen Keramikträgers 101 (Keramiklaminat) ragt, kann ferner eine Koronaentladung (Gasentladung) ohne Versagen zwischen dem freiliegenden Abschnitt 112B und der inneren Schutzvorrichtung 45 (Referenzpotenzialelement) unter Verwendung einer einfachen Struktur erzeugt werden.
Beispielsweise ist in der oben beschriebenen Ausführungsform und Modifikation der Keramikträger 101 (Keramiklaminat), welcher das Keramikelement 100, 100A bildet, ein plattenförmiger Träger, in welchem die Vielzahl von Keramikschichten 102, 103 und 104 laminiert sind.
Jedoch ist das Keramikelement (Keramikstruktur) nicht auf solche mit einer plattenähnlichen Gestalt beschränkt und kann eine kreisförmig säulenförmige Form oder eine kreisförmig röhrenförmige Form aufweisen. 9 und 10 zeigen kreisförmig säulenförmige und kreisförmig röhrenförmige Keramikelemente 200 und 300. In dem kreisförmig säulenförmigen Keramikelement 200, welches in 9 gezeigt ist, ist ein kreisförmig säulenförmiges Keramiklaminat 201 durch Aufschichten einer Vielzahl von Keramikschichten 202, 203 und 204 in einer solchen Weise gebildet, dass ringförmige Ringe, welche den Jahresringen eines Baumes ähnlich sind, gebildet werden und ein Entladungselektrodenelement 210 (ein nadelförmiger Elektrodenabschnitt 212 mit einem nadelförmigen distalen Endabschnitt 212S) ist in dem Keramiklaminat 201 so bereitgestellt, dass das Entladungselektrodenelement 210 zwischen den Keramikschichten 203 und 204 angeordnet ist und nach außen ragt. In dem kreisförmig röhrenförmigen Keramikelement 300, welches in 10 gezeigt ist, ist ein kreisförmig röhrenförmiges Keramiklaminat 301 durch spiralartiges Winden einer einzigen Keramikschicht 302 so gebildet, dass eine Vielzahl von Keramikschichten 302a, 302b und 302c in Radialrichtung geschichtet sind, und ein Entladungselektrodenelement 310 (ein nadelförmiger Elektrodenabschnitt 312 mit einem nadelförmigen distalen Endabschnitt 312S) ist in dem Keramiklaminat 301 so bereitgestellt, dass das Entladungselektrodenelement 310 zwischen den Keramikschichten 302b und 302c angeordnet ist und nach außen ragt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform und Modifikation ist der nadelförmige Elektrodenabschnitt 112 des Entladungselektrodenelements 110, umfassend den freiliegenden Abschnitt 112B, aus einem Platindraht gebildet. Jedoch ist das Material des nadelförmigen Elektrodenabschnitts nicht auf Metalldrähte beschränkt und der nadelförmige Elektrodenabschnitt kann durch Biegen einer Metallplatte in eine vorbestimmte Form gebildet werden.
Ferner ist das Material des nadelförmigen Elektrodenabschnitts nicht auf Platin beschränkt und metallische Materialien, welche bezüglich ihres Oxidationswiderstands hervorragend sind, beispielsweise Edelmetalllegierungen (z. B. eine Platinlegierung), können verwendet werden. In der Ausführungsform und Modifikation ist ferner ein einziger nadelförmiger distaler Endabschnitt unter Verwendung eines Platindrahtes bereitgestellt. Wie in 9 gezeigt, kann der nadelförmige Elektrodenabschnitt 212 jedoch aus einer metallischen Platte so gebildet sein, dass eine Mehrzahl von nadelförmigen distalen Endabschnitten 212S bereitgestellt wird.

Claims

Ein Partikelsensor, welcher eine Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen mittels Gasentladung und ein Referenzpotentialelement, welches um die Ionenquelle herum angeordnet und auf einem Referenzpotential gehalten ist, umfasst und in einem zu messenden Gas enthaltene Partikel mittels der Ionen detektiert, wobei die Ionenquelle eine Keramikstruktur umfasst, wobei die Keramikstruktur umfasst: ein Keramiklaminat, bestehend aus einer Vielzahl von isolierenden, zusammengeschichteten Keramikschichten; und ein Entladungselektrodenelement mit einem Zwischen-Schichten-Abschnitt, welcher zwischen zwei der Keramikschichten des Keramiklaminats eingebettet ist, und einem freiliegenden Abschnitt, welcher sich von dem Zwischen-Schichten-Abschnitt zu einem Ort außerhalb des Keramiklaminats erstreckt, wobei das Entladungselektrodenelement die Gasentladung zwischen dem Referenzpotentialelement und dem freiliegenden Abschnitt erzeugt, wenn ein konstantes Gleichspannungsentladungspotential an das Entladungselektrodenelement angelegt ist, wobei der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements wenigstens einen nadelförmigen distalen Endabschnitt aufweist, welcher in einen Raum außerhalb des Keramiklaminats ragt und die Gasentladung erzeugt.
Ein Partikelsensor nach Anspruch 1, wobei die Keramikstruktur eine Heizung aufweist, welche in dem Keramiklaminat angeordnet ist und den freiliegenden Abschnitt des Entladungselektrodenelements heizt, wenn die Heizung mit Energie versorgt ist.
Ein Partikelsensor nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Sammelelektrode, welche auf einem Sammelpotential gehalten ist und freie Ionen sammelt, welche einige der von der Ionenquelle erzeugten Ionen sind und nicht den Partikeln anhaften, wobei die Keramikstruktur einen Hilfselektrodenabschnitt aufweist, welcher auf einem Hilfspotential gehalten ist und das Sammeln der freien Ionen durch die Sammelelektrode unterstützt.
Ein Partikelsensor nach Anspruch 3, wobei das Referenzpotentialelement auch als die Sammelelektrode dient.
Ein Partikelsensor nach Anspruch 3 oder 4, wobei sich das Keramiklaminat in einer Längsrichtung erstreckt; wobei der Hilfselektrodenabschnitt in dem Keramiklaminat auf einer Seite eines in Längsrichtung vorderen Endes angeordnet ist; wobei der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements in dem Keramiklaminat auf einer Seite eines in Längsrichtung hinteren Endes des Hilfselektrodenabschnitts angeordnet ist; und wobei, wenn der Partikelsensor verwendet wird, das zu messende Gas einen Abschnitt des Keramiklaminats von der Seite des in Längsrichtung hinteren Endes in Richtung der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes umströmt, wobei sich der Abschnitt von dem freiliegenden Abschnitt zu dem Hilfselektrodenabschnitt erstreckt.
Ein Partikelsensor nach Anspruch 5, wobei das Keramiklaminat umfasst: einen ersten Keramikabschnitt, welcher sich in Längsrichtung erstreckt und aus einer Vielzahl von Keramikschichten besteht; und einen zweiten Keramikabschnitt, welcher auf den ersten Keramikabschnitt geschichtet ist, aus wenigstens einer Keramikschicht besteht und in Längsrichtung kürzer als der erste Keramikabschnitt ist, wobei ein zweites vorderes Ende des zweiten Keramikabschnitts, welches ein Ende des zweiten Keramikabschnitts ist, das sich auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes befindet, in Richtung der Seite des in Längsrichtung hinteren Endes von einem ersten vorderen Ende des ersten Keramikabschnitts, welches ein Ende des ersten Keramikabschnitts ist, das sich auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes befindet, beabstandet ist, wobei der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements aus dem zweiten vorderen Ende des zweiten Keramikabschnitts ragt; und wobei der Hilfselektrodenabschnitt in dem ersten Keramikabschnitt auf der Seite des in Längsrichtung vorderen Endes, bezogen auf das zweite vordere Ende des zweiten Keramikabschnitts, bereitgestellt ist.
Ein Partikelsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Keramiklaminat eine plattenähnliche Form und zwei Hauptflächen aufweist; und der freiliegende Abschnitt des Entladungselektrodenelements aus einer Abschlussoberfläche des Keramiklaminats ragt, welche die Hauptflächen des Keramiklaminats verbindet.
Ein Partikelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Keramikstruktur durch Zusammenbrennen gebildet ist.