DE102017123433A1 - Verfahren und system zum erfassen von feinstaub in abgas - Google Patents

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für einen Feinstaubsensor bereitgestellt, die einem Dieselpartikelfilter in einem Abgassystem nachgelagert angeordnet ist. In einem Beispiel kann ein Feinstaubsensor eine kugelförmige Baugruppe mit einer sich darin befindenden länglichen Kammer beinhalten.

Description

• Gebiet
• Die vorliegende Anmeldung betrifft das Erfassen von Feinstaub in einem Abgassystem.
• Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
• Systeme zur Steuerung der Motoremissionen können diverse Abgassensoren verwenden. Bei einem beispielhaften Sensor kann es sich um einen Feinstaubsensor handeln, der auf die Feinstaubmasse und/oder -konzentration im Abgas hinweist. In einem Beispiel kann der Feinstaubsensor durch das Ansammeln von Feinstaub (FS) im Laufe der Zeit und durch das Bereitstellen einer Anzeige des Ausmaßes der Ansammlung als Maß für Feinstaubniveaus betrieben werden. Der Feinstaubsensor kann einem Dieselpartikelfilter vor- und/oder nachgelagert sein und zum Erfassen der Feinstaubbelastung an dem Partikelfilter und zum Diagnostizieren des Betriebs des Partikelfilters verwendet werden.
• Ein Beispiel für einen FS-Sensor wird durch Maeda et. al. in US 20120085146 A1 gezeigt. Darin ist der Feinstaubsensor an der Oberseite eines Abgasrohres angebracht und innerhalb eines zylindrischen Schutzrohrs untergebracht. Der FS-Sensor beinhaltet zusätzlich ein Sensorelement, das näher an einer Mitte des Abgasrohres angeordnet ist, sodass die Sensorausgabe eine durchschnittliche Rußkonzentration im Abgasrohr angemessener wiedergibt. Zusätzlich beinhaltet der FS-Sensor Einlassöffnungen, die ausgelegt sind, das Abgas in den Sensor und in Richtung des Sensorelements zu richten. Hierbei ist das Sensorelement näher an den Einlasslöchern positioniert, um dem Sensorelement zu ermöglichen, mehr von den ankommenden Partikeln einzufangen.
• Allerdings haben die Erfinder mögliche Probleme mit derartigen Sensoranordnungen erkannt. Als ein Beispiel kann eine derartige Anordnung das Sensorelement anfälliger dafür machen, durch Wassertropfen im Abgas, die an oder nahe bei den Einlassöffnungen kondensieren, verunreinigt zu werden. In derartigen Sensoranordnungen kann eine zusätzliche Schutzschicht erforderlich sein, um das Rußsensorelement vor direktem Auftreffen größerer Partikel und Wassertropfen zu schützen. Das Hinzufügen einer zusätzlichen Schutzschicht kann die elektrostatische Anziehung zwischen den aufgeladenen Rußpartikeln und den Elektroden des Sensorelements verringern und zu verringerter Rußsensorempfindlichkeit führen. Bei verringerter Empfindlichkeit ist der Rußsensor möglicherweise nicht in der Lage, Undichtigkeiten des Partikelfilters auf verlässliche Weise zu bestimmen. Demnach können Fehler im Sensor zu einer falschen Anzeige einer Beeinträchtigung des Dieselpartikelfilters (DPF) und einer unnötigen Ersetzung funktionierender Filter führen.
• Andererseits kann, falls der Sensor am Boden des Abgasrohres angebracht ist, wie durch Paterson in US8310249 B2 gezeigt, Wasserkondensierung am Boden des Abgasrohres in das Sensorelement überlaufen, wodurch das Sensorelement verunreinigt wird. Eine derartige Verunreinigung des Sensorelements kann zu Ausgabeschwankungen des Sensors führen, wodurch die Genauigkeit der Schätzung der Partikelbelastung auf den Partikelfilter reduziert wird.
• Die Erfinder hierin haben die vorstehenden Probleme erkannt und einen Ansatz identifiziert, um die Probleme zumindest teilweise anzusprechen. In einem beispielhaften Ansatz umfasst eine Feinstaubsensorbaugruppe eine kugelförmige Baugruppe, eine Innenvorrichtung, die innerhalb einer Außenvorrichtung der kugelförmigen Baugruppe positioniert ist, versetzt zu einem geometrischen Zentrum der Außenvorrichtung, und ein Sensorelement, das sich an einer Außenfläche der Innenvorrichtung befindet, proximal zu einem engsten Durchgang zwischen der kugelförmigen Baugruppe und der länglichen Kammer. Auf diese Weise können Probleme in Bezug auf Wassertropfen und größere Verunreinigungen, die auf das Sensorelement auftreffen und Sensorausgabeschwankungen verursachen, durch Trennen des Sensorelements von einer Innenkammer der Innenvorrichtung verringert werden.
• Als ein Beispiel kann eine Abgasfeinstaubsensorbaugruppe einem Abgaspartikelfilter in einem Abgasrohr nachgelagert angeordnet sein. Der Feinstaubsensor kann eine kugelförmige Baugruppe beinhalten, beinhaltend ein Flussrohr, das an einem unteren, nachgelagerten Ende der Baugruppe relativ zu einer Richtung des Abgasstroms angebracht ist, und ein Sensorelement, das näher an einem oberen Ende der Baugruppe positioniert ist. Insbesondere beinhaltet die kugelförmige Baugruppe hohle kugelförmige fehlausgerichtete Außen- und Innenvorrichtungen, die durch einen Spalt und/oder ringförmigen Raum getrennt sind. Eine Stützstange kann an dem oberen Ende der Baugruppe angebracht sein und die Baugruppe mit einer Oberseite eines Abgasrohrs verbinden.
• Das Flussrohr verbindet die Innenvorrichtung fluidisch mit dem Abgasdurchgang. Somit fließt Abgas durch die längliche Kammer, bevor es durch den ringförmigen Raum fließt, der sich zwischen der Außen- und Innenvorrichtung befindet. Die Innenvorrichtung befindet sich asymmetrisch in der kugelförmigen Baugruppe, wobei geometrische Zentren der länglichen Kammer und kugelförmigen Baugruppe versetzt sind. Somit entspricht ein größter Durchmesser der länglichen Kammer einem engsten Spalt des ringförmigen Raums. Das Sensorelement ist an einer Außenfläche der Innenvorrichtung entlang ihres größten Durchmessers positioniert. Dadurch fließt Abgas ringförmig durch den engsten Durchgang und scheidet Partikel auf dem Sensorelement ab, bevor es durch einen Auslass der Außenvorrichtung zu dem Abgasdurchgang fließt.
• Auf diese Art kann das Funktionieren des Sensorelements verbessert werden und der Sensor kann zuverlässiger gemacht werden. Darüber hinaus kann durch das Ermöglichen einer genaueren Diagnose des Abgaspartikelfilters die Einhaltung der Abgasemissionsanforderungen verbessert werden. Dies verringert die hohen Garantiekosten für das Ersetzen funktionierender Partikelfilter. Das Abgas kann über den an einem Boden der Baugruppe positionierten Auslass aus dem Sensor austreten. Die asymmetrische Konstruktion der Außen- und Innenvorrichtungen beseitigt den Herstellungsprozess für eine spezielle Sensorausrichtung bei der Montage und verbessert die Sensorwiederholbarkeit.
• Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile beheben.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Motors und eines zugeordneten Feinstaub-(FS)-Sensors, der in einem Abgasstrom positioniert ist.
• 2 zeigt ein schematisches Diagramm des FS-Sensors mit einer kugelförmigen Baugruppe, die ein Flussrohr und ein über eine Stützstange innerhalb eines Abgasrohrs angebrachtes Sensorelement aufweist.
• 3 zeigt ein schematisches Diagramm des FS-Sensors, das Abgas zeigt, das über das an einem Boden der kugelförmigen Baugruppe angebrachte Flussrohr in den FS-Sensor fließt.
• 4 zeigt eine beispielhafte Gestaltung von kreisförmigen ineinandergreifenden Elektroden, die auf einer ersten Fläche des Sensorelements gebildet sind.
• 2–4 sind ungefähr maßstabsgetreu dargestellt.
• 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ansammeln von Partikeln im Abgasstrom am Sensorelement darstellt, das in der Innenvorrichtung der kugelförmigen Baugruppe des FS-Sensors positioniert ist.
• 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Regenerieren der Sensorelektroden des FS-Sensors darstellt.
• 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Feststellen von Lecks in einem Partikelfilter darstellt, der dem FS-Sensor vorgelagert positioniert ist.
• 8 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen einer Rußbelastung für den FS-Sensor und einer Rußbelastung für einen Partikelfilter, der dem FS-Sensor vorgelagert positioniert ist.
• Ausführliche Beschreibung
• Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Erfassen von Feinstaub (FS) in einem Abgasstrom eines Motorsystems, zum Beispiel des Motorsystems, das in 1 gezeigt ist. Ein FS-Sensor kann in einem Abgasdurchgang des Motorsystems platziert sein. Der FS-Sensor kann eine kugelförmige Baugruppe mit einem angebrachten Flussrohr und einer an diametral gegenüberliegenden Enden der kugelförmigen Baugruppe angebrachten Stützstange beinhalten. Die kugelförmige Baugruppe kann mit Hilfe der Stützstange an einem Boden des Abgasdurchgangs angebracht sein. Insbesondere beinhaltet die kugelförmige Baugruppe eine kugelförmige Innenvorrichtung, die in einer kugelförmigen Außenvorrichtung positioniert und durch einen Spalt getrennt ist und beinhaltet das Flussrohr ein Innenrohr, das in einem Außenrohr positioniert und durch einen Raum getrennt ist, wie in 2 gezeigt. Ferner kann ein zylindrisches kugelförmiges Element in der Innenvorrichtung positioniert sein und kann Abgas mit Hilfe eines Flussrohrs und an der Innenvorrichtung gebildeten Löchern, wie in 3 gezeigt, in Richtung des Sensorelements gelenkt werden. Das Sensorelement kann ineinandergreifende Elektroden beinhalten, die an einer ersten Fläche des Sensorelements gebildet sind, wie in 4 gezeigt. Zusätzlich kann das Sensorelement Heizelemente beinhalten, die an einer zweiten, gegenüberliegenden Fläche gebildet sind, wie in 4 gezeigt. Eine Steuerung kann dazu ausgelegt sein, eine Steuerroutine durchzuführen, wie zum Beispiel eine beispielhafte Routine nach 5, um Partikel im Abgas über die Elektroden des Sensorelements anzusammeln. Ferner kann die Steuerung den FS-Sensor (6) periodisch reinigen, um eine fortgesetzte FS-Überwachung zu ermöglichen. Außerdem kann die Steuerung ausgelegt sein, eine Routine, wie zum Beispiel eine Beispielroutine aus 7, durchzuführen, um den Abgaspartikelfilter auf Grundlage einer Zeit zwischen den Regenerierungen des FS-Sensors zu regenerieren. Ein Beispiel für eine Filterdiagnose ist in 8 gezeigt. Auf diese Weise kann die Funktion des FS-Sensors zum Schätzen der Filterkapazitäten des DPF (und dadurch zum Erkennen von DPF-Lecks) erhöht werden.
• 1–4 zeigen beispielhafte Anordnungen mit einer relativen Positionierung der unterschiedlichen Komponenten. Wenn sie so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt miteinander verbunden sind, können derartige Elemente zumindest in einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt verbunden bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder angrenzend gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander anliegend bzw. angrenzend sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in einem Flächen teilenden Kontakt zueinander liegen, als in Flächen teilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei nur ein Raum dazwischen ist und keine anderen Komponenten, zumindest in einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements zumindest in einem Beispiel als ein „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als ein „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Im hier verwendeten Sinne kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug zueinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (wie z. B. kreisförmig, gerade, eben, gebogen, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, zumindest in einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. mit 1–5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
• 1 zeigt eine schematische Abbildung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 beinhaltet ein Motorsystem 8. Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 beinhalten, der eine Vielzahl von Zylindern 30 aufweist. Der Motor 10 beinhaltet einen Motoreinlass 23 und einen Motorauslass 25. Der Motoreinlass 23 beinhaltet eine Drossel 62, die fluidisch über einen Einlasskanal 42 mit dem Motoransaugkrümmer 44 verbunden ist. Der Motorausgang 25 beinhaltet einen Abgaskrümmer 48, der schließlich zu einem Abgasdurchgang 35 führt, der Abgas an die Atmosphäre leitet. Die Drossel 62 kann sich in dem Ansaugkanal 42 befinden, der einer Aufladevorrichtung, zum Beispiel einem Turbolader (nicht gezeigt), nachgelagert ist und einem Nachkühler (nicht gezeigt) vorgelagert ist. Sofern vorhanden, kann der Nachkühler dazu ausgelegt sein, die Temperatur der Ansaugluft zu verringern, die durch die Aufladevorrichtung komprimiert wird.
• Der Motorausgang 25 kann eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 70 beinhalten, die an einer kurzgekuppelten Position im Auslass befestigt sein können. Eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, einen Mager-NOx-Speicherkatalysator, SCR-Katalysator usw. umfassen. Der Motorausgang 25 kann darüber hinaus einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102 umfassen, der FS temporär aus eingehenden Gasen filtert, die der Emissionssteuervorrichtung 70 vorgelagert positioniert sind. In einem Beispiel handelt es sich wie in der Darstellung bei dem DPF 102 um ein Rückhaltesystem für Dieselfeinstaub. Der DPF 102 kann eine monolithische Struktur aufweisen, die beispielsweise aus Cordierit oder Siliciumcarbid mit einer Vielzahl von Kanälen im Inneren zum Filtern von Feinstaub aus Dieselabgas gefertigt sind. Das Abgas aus dem Abgasendrohr, aus dem im Anschluss an das Passieren durch den DPF 102 FS gefiltert wurde, kann in einem FS-Sensor 106 gemessen werden und ferner in der Emissionssteuerungsvorrichtung 70 verarbeitet und über den Abgasdurchgang 35 in die Atmosphäre ausgestoßen werden. In dem abgebildeten Beispiel handelt es sich bei dem FS-Sensor 106 um einen resistiven Sensor, der die Filtereffizienz des DPF 102 auf Grundlage einer Änderung der Leitfähigkeit, die an den Elektroden des FS-Sensors gemessen wurde, schätzt. Eine schematische Ansicht 200 des FS-Sensors 106 wird in 2 gezeigt, wie nachstehend ausführlicher beschrieben.
• Das Fahrzeugsystem 6 kann ferner ein Steuersystem 14 beinhalten. In der Darstellung empfängt das Steuersystem 14 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind). In einem Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgasströmungsratensensor 126, der dazu ausgelegt ist, eine Abgasströmungsrate durch den Abgasdurchgang 35 zu messen, einen Abgassensor (im Abgaskrümmer 48 angeordnet), einen Temperatursensor 128, einen Drucksensor 129 (welcher der Emissionssteuervorrichtung 70 nachgelagert angeordnet ist) und einen FS-Sensor 106 beinhalten. Andere Sensoren wie etwa zusätzliche Sensoren für Druck, Temperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgasströmungsrate und Zusammensetzung können mit verschiedenen Stellen im Fahrzeugsystem 6 verbunden sein. In einem anderen Beispiel können die Aktoren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, eine Drossel 62, DPF-Ventile (nicht gezeigt), die die Regenerierung des Filters steuern, einen Schalter der elektrischen Schaltung usw. beinhalten. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann mit auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen ausgelegt sein. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den unterschiedlichen Sensoren aus 1, verarbeitet die Signale und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Arbeitsspeicher der Steuerung gespeichert sind, anzupassen. In einem Beispiel kann die Steuerung während des Betriebs des FS-Sensors zum Ansammeln von Rußpartikeln ein Steuersignal an eine elektrische Schaltung senden, um eine Spannung auf die Sensorelektroden des FS-Sensors anzuwenden, damit die geladenen Partikel an der Oberfläche der Sensorelektroden gefangen werden. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung während der Regenerierung des FS-Sensors ein Steuersignal an eine Regenerierungsschaltung senden, um einen Schalter in der Regenerierungsschaltung für einen Schwellenwertzeitraum zu schließen, um eine Spannung auf Heizelemente anzuwenden, die mit den Sensorelektroden verbunden sind, um die Sensorelektroden zu erwärmen. Auf diese Weise werden die Sensorelektroden erwärmt, um Rußpartikel zu verbrennen, die sich an der Oberfläche der Sensorelektroden abgelagert haben. Beispielhafte Routinen sind hier in Bezug auf die 5–7 beschrieben.
• Unter Bezugnahme auf 2 wird eine schematische Ansicht 200 einer beispielhaften Ausführungsform einer Feinstaub-(FS)-Sensorbaugruppe 202 (wie zum Beispiel dem FS-Sensor 106 aus 1) gezeigt. Die FS-Sensorbaugruppe 202 kann ausgelegt sein, um FS-Masse und/oder -Konzentration im Abgas zu messen und kann als solche mit einem Abgasdurchgang 210 (wie z. B. dem in 1 gezeigten Abgasdurchgang 35) verbunden sein, der einem Dieselpartikelfilter (wie zum Beispiel dem DPF 102, der in 1 gezeigt ist) vor- oder nachgelagert ist.
• Es wird ein Achsensystem 290 gezeigt, das drei Achsen umfasst, und zwar eine x-Achse parallel zur horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zur vertikalen Richtung und eine z-Achse senkrecht zu sowohl der x- als auch der y-Achse. Eine Richtung der Schwerkraft 299 wird mit einem Pfeil gezeigt, der parallel zur vertikalen Richtung verläuft.
• In der schematischen Ansicht 200 ist die FS-Sensorbaugruppe 202 im Abgasdurchgang 210 angeordnet, wobei Abgase (in horizontaler Richtung entlang der X-Achse) aus einer dem Dieselpartikelfilter nachgelagerten Position in Richtung eines Auspuffendrohrs strömen, wie durch die Pfeile 258 angezeigt. Die FS-Sensorbaugruppe 202 ist über eine Stützstange 208 im Abgasdurchgang 210 angebracht. Hierin ist die FS-Sensorbaugruppe 202 von kugelförmiger Form. In einem anderen Beispiel kann die Baugruppe eine hohle elliptische Struktur aufweisen, die innerhalb des Abgasdurchgangs 210 positioniert ist. Wie gezeigt, sind die FS-Sensorbaugruppe 204 und die Stützstange 208 um die y-Achse symmetrisch.
• Die Stützstange 208 kann sich entlang der y-Achse in eine Richtung, die orthogonal zur Richtung des Abgasstroms 258 ist, erstrecken. Ferner kann die Stützstange 208 ein oberes Ende 260 und ein unteres Ende 270 beinhalten. Ein Abschnitt des oberen Endes 260 kann mit einer Oberseite 212 des Abgasdurchgangs 210 verbunden sein (und zum Beispiel nicht mit einer Unterseite 214 des Abgasdurchgangs 210 verbunden sein). Als ein Beispiel kann der Abschnitt des oberen Endes 260 der Stützstange 208, der sich durch die Oberseite 212 des Abgasdurchgangs 210 erstreckt, viel kleiner sein als der Abschnitt 254 der Stützstange 208, der innerhalb des Abgasdurchgangs 210 bleibt. Das obere Ende 260 der Stützstange 208 kann in der Oberseite 212 des Abgasdurchgangs 210 auf verschiedene Arten montiert werden. Zum Beispiel kann das obere Ende 260 der Stützstange 208 eingesetzt, geschraubt oder über zusätzliche Schrauben (nicht gezeigt) an der Oberseite 212 gehalten werden. Das obere Ende 260 steht in abdichtendem Kontakt mit der Oberseite 212. Demnach entweicht kein Abgas 258 durch die Überschneidung zwischen dem oberen Ende 260 und der Oberseite 212 in einen Motor (z. B. den Motor 10 in der Ausführungsform nach 1) oder an die Umgebungsluft.
• Das untere Ende 270 der Stützstange 208 kann mit einem oberen Abschnitt 261 der kugelförmigen Baugruppe 204 verbunden sein. Somit kann das untere Ende 270 der Stützstange 208 geschlossen werden, um zu verhindern, dass Abgas durch den oberen Abschnitt 261 der kugelförmigen Baugruppe 204 entweicht. Insbesondere beinhaltet die kugelförmige Baugruppe 204 eine hohle kugelförmige Außenvorrichtung 216 (nachfolgend als Außenvorrichtung 216 bezeichnet) und eine hohle eierförmige Innenvorrichtung 218 (nachfolgend als Innenvorrichtung 218 bezeichnet), die konzentrisch in der Außenvorrichtung 216 positioniert ist. Das obere Ende 260 der Stützstange 208 kann mit einem oberen Abschnitt 261 der Außenvorrichtung 216 verbunden sein. Als ein Ergebnis ist die Stützstange 208 fluidisch mit der Außenvorrichtung 216 verbunden, insbesondere an der Öffnung, die in dem oberen Abschnitt 261 der Außenvorrichtung 216 und dem unteren Ende 270 der Stützstange 208 gebildet ist. Es kann angemerkt werden, dass die Stützstange 208 nicht mit der Innenvorrichtung 218 verbunden ist, sondern lediglich mit der Außenvorrichtung 216 verbunden ist.
• Die Außenvorrichtung 216 ist eine kugelförmige Schutzvorrichtung mit dem Radius R₁. Jedoch ist die Innenvorrichtung 218 eine längliche Schutzvorrichtung mit variierendem Radius, wobei R₂ einen größten Radius der Innenvorrichtung 218 angibt. Hierin ist die Innenvorrichtung 218 kleiner als die Außenvorrichtung 216 (z. B. R₂ < R₁) und ein ringförmiger Spalt 224 und/oder ringförmiger Raum 224 befindet sich zwischen der Außenvorrichtung 216 und der Innenvorrichtung 218. Die Innenvorrichtung 218 ist asymmetrisch in der Außenvorrichtung 216 positioniert, sodass der ringförmige Spalt 224 zwischen der Außenvorrichtung 216 und der Innenvorrichtung 218 nicht einheitlich ist, wobei ein Spalt 226 einen engsten Abschnitt des ringförmigen Spalts 224 angibt. Hierin kann der Spalt 226 auch als engster Spalt 226 und/oder engster Raum 226 bezeichnet werden. Auf diese Weise ist der ringförmige Raum 224 nicht symmetrisch, wobei sich ein größerer Teil seines Volumens in der Nähe eines Bodenabschnitts 262 befindet. Die Außenvorrichtung 216 und die Innenvorrichtung 218 umfassen versetzte Zentren C und C’ entlang einer gemeinsamen mittigen Achse Y-Y’, die senkrecht zu der Richtung des Abgasstroms (Pfeil 258) in dem Abgasdurchgang 210 ist. Jedoch befindet sich das Zentrum C entlang einer ersten horizontalen Achse, X-X', die sich unterhalb einer zweiten horizontalen Achse, X''-X''', des Zentrums C` befindet. Somit ist das Zentrum C` der Innenvorrichtung 218 näher an dem oberen Abschnitt 261 als das Zentrum C der Außenvorrichtung 216. Zusammen bilden die Innenvorrichtung 218 und die Außenvorrichtung 216 eine kugelförmige Baugruppe 204 der FS-Sensorbaugruppe 202.
• Als ein Beispiel können die Länge der FS-Sensorbaugruppe 202 und die Radien R₁ und R₂ der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218 der kugelförmigen Baugruppe 204 derart ausgewählt sein, dass die kugelförmige Baugruppe 204 näher an einem Zentrum des Abgasdurchgangs 210 positioniert sein kann. Auf diese Weise kann die durchschnittliche Rußpartikelkonzentration im Abgasdurchgang 210 durch Positionieren der Sensorbaugruppe nahe des Zentrums des Abgasdurchgangs 210 angemessen in der Sensorbaugruppe wiedergegeben werden. In einem Beispiel stellt die X-X`-Achse auch eine Mittelachse des Abgasdurchgangs 210 dar. Somit kann die Empfindlichkeit der FS-Sensorbaugruppe 202 erhöht werden und der Sensor kann zuverlässiger gemacht werden. Darüber hinaus kann durch das Ermöglichen einer genaueren Diagnose des Abgaspartikelfilters die Einhaltung der Abgasemissionsanforderungen verbessert werden. Somit verringert dies die hohen Garantiekosten für das Ersetzen funktionierender Partikelfilter, Abgasemissionen werden verbessert und die Lebensdauer von Abgaskomponenten wird verlängert.
• Die Innenvorrichtung 218 ist über ein Flussrohr 206 und einen Abstandshalter 209 und/oder eine Stütze 209 innerhalb der Innenflächen der Außenvorrichtung 216 befestigt und davon beabstandet. Der Abstandshalter 209 ist an gegenüberliegenden äußeren Enden physisch mit der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218 verbunden. Der Abstandshalter 209 ist fest und undurchlässig gegenüber (z. B. erlaubt kein) Abgas. Anders als der Abstandshalter 209, der sich neben einer vorgelagerten Fläche 220 der Außenvorrichtung 216 befindet, befindet sich ein Flussrohr 206 an einer nachgelagerten Fläche 222 der kugelförmigen Baugruppe 204. Wie gezeigt, befindet sich in der Ausführungsform aus 2 die vorgelagerte Fläche 220 links der Y-Y`-Achse und befindet sich die nachgelagerte Fläche 222 rechts der Y-Y`-Achse. Das Flussrohr 206 ist an gegenüberliegenden äußeren Enden physisch mit der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218 verbunden. Ferner ist das Flussrohr 206 hohl und ausgelegt, um Abgas zu ermöglichen, dort hindurch zu einer Innenkammer 242 der Innenvorrichtung 218 zu fließen. Insbesondere fließt Abgas direkt aus dem Abgasdurchgang 210 über das Flussrohr 206 zu der Innenkammer 242, ohne durch den ringförmigen Raum 224 zu fließen. In einem Beispiel ist das Flussrohr 206 der einzige Einlass für Abgas zum Eintreten in die kugelförmige Baugruppe 204 aus dem Abgasdurchgang 210. Auf diese Weise verbinden sowohl das Flussrohr 206 als auch der Abstandshalter 209 die Innenvorrichtung 218 fest mit den Innenflächen der Außenvorrichtung 216, wobei lediglich das Flussrohr 206 ausgestaltet ist, um Abgas in die Innenvorrichtung 218 aufzunehmen.
• Während eines Kaltstarts des Fahrzeugs ist das Abgas möglicherweise nicht warm genug, um Wasser im Abgaskanal in Dampf (gasförmiger Zustand) umzuwandeln und daher kann Wasser manchmal im flüssigen Zustand bleiben und sich an dem Boden 214 des Abgasdurchgangs 210 ansammeln. Durch Anbringen des Flussrohrs 206 an der nachgelagerten Fläche 222 der Außenvorrichtung 218 kann der Sensor dadurch, dass ein Impuls an großen Partikeln und/oder Wassertropfen durch das Flussrohr 206 fließt, vor Wasser geschützt werden, das kondensiert und sich am Boden des Abgasdurchgangs ansammelt. Dies kann das Eintreten von großen Partikeln in die Innenvorrichtung 218 verhindern und/oder reduzieren.
• Ein Innenvorrichtungsauslass 244 verbindet die Innenkammer 242 der Innenvorrichtung 218 fluidisch mit dem ringförmigen Raum 224. Abgesehen von dem Innenvorrichtungsauslass 244 und dem Flussrohr 206 ist die Innenvorrichtung 218 vollständig abgedichtet, wobei Oberflächen gegenüber Abgasstrom undurchlässig sind. Der Innenvorrichtungsauslass 244 ist entlang einer oberen Fläche der Innenvorrichtung 218 nahe des oberen Abschnitts 261 positioniert. Ein Außenvorrichtungsauslass 246 befindet sich an einer unteren Fläche der Außenvorrichtung 216 nahe des unteren Abschnitts 262. Der Innenvorrichtungsauslass 244 und der Außenvorrichtungsauslass 246 befinden sich beide auf der Y-Y`-Achse. Jedoch befindet sich der Außenvorrichtungsauslass 246 in einer unteren Hälfte der Außenvorrichtung unterhalb der X-X`-Achse und befindet sich der Innenvorrichtungsauslass 244 in einer oberen Hälfte der Außenvorrichtung oberhalb der X-X`-Achse. Auf diese Weise fließt Abgas durch eine vollständige Höhe (z. B. Durchmesser) des ringförmigen Raums 224 entlang der Y-Y`-Achse, bevor es durch den Außenvorrichtungsauslass 246 fließt. In einem Beispiel umfasst der Außenvorrichtungsauslass 246 einen Durchmesser, der größer als ein Durchmesser des Innenvorrichtungsauslasses 244 ist. Sowohl der Außenvorrichtungsauslass 246 als auch der Innenvorrichtungsauslass 244 können kreisförmig oder länglich sein oder andere Formen aufweisen, die derart ausgelegt sind, dass Abgas hindurch fließt.
• Der Abgasdurchgang 210 ist durch die kugelförmige Baugruppe 204 eingegrenzt, was zu einer Abnahme des statischen Drucks in Abschnitten des Abgasdurchgangs 210 neben der kugelförmigen Baugruppe 204 entlang der Y-Y`-Achse führt. Dadurch kann ein partielles Vakuum entstehen, das durch den Außenvorrichtungsauslass 246 fließen kann, wodurch ein Vakuum in dem ringförmigen Raum 224 bereitgestellt wird. Das Vakuum kann etwas Abgas durch das Flussrohr 206 und in die Innenkammer 242 ziehen. Jedoch ist das Vakuum möglicherweise nicht ausreichend, um eine Flussrichtung von großen Partikeln und/oder Wassertropfen umzukehren, wie nachfolgend in 3 beschrieben wird.
• Somit kann die Außenvorrichtung 216 als eine hohle kugelförmige Vorrichtung hergestellt sein, wobei Aussparungen an dem unteren Abschnitt 262 und der nachgelagerten Fläche 222 gebildet sind. In einem Beispiel sind die Aussparungen kreisförmig. Das Flussrohr 206 kann als ein hohler Zylinder hergestellt und an einer Aussparung der nachgelagerten Fläche 222 und einer Aussparung der Innenvorrichtung 218 eingefügt sein. Alternativ sind die Stützstange 208 und der Abstandshalter 209 feste Rohre, die verwendet werden, um jeweils die kugelförmige Baugruppe 204 und die Innenvorrichtung 218 zu stützen. Wie vorstehend beschrieben, kann die Stützstange 208 größenbemessen sein, um die kugelförmige Baugruppe 204 zu einer Mitte des Abgasdurchgangs 210 zu erweitern. Alternativ können der Abstandshalter 209 und das Flussrohr 206 größenbemessen sein, um die Innenvorrichtung 218 asymmetrisch in der Außenvorrichtung 216 zu positionieren.
• Ähnlich wie die Außenvorrichtung kann die Innenvorrichtung 218 als eine hohle längliche Vorrichtung hergestellt sein, mit Aussparungen, die in der Nähe des oberen Abschnitts 261 und in der Nähe der nachgelagerten Fläche 222 entsprechend einer Stelle des Flussrohres 206 gebildet sind. Der Radius der Innenvorrichtung 218 ist ungleichmäßig, wobei sich ein größter Radius entlang der X``-X```-Achse befindet und sich ein kleinster Radius entlang der Y-Y`-Achse befindet. In der Nähe der nachgelagerten Fläche 222 kann die Aussparung Abgas in die Innenkammer 242 der Innenvorrichtung 218 aufnehmen. Die Aussparung in der Nähe des oberen Abschnitts 261 kann Abgas in den ringförmigen Raum zwischen der Außenvorrichtung 216 und der Innenvorrichtung 218 ausstoßen. Auf diese Weise ist die Innenvorrichtung 218 fest in der Außenvorrichtung 216 aufgehängt. Zusätzlich kann die Innenvorrichtung 218 ein Sensorelement 234 beinhalten, das mit einer Außenfläche der Innenvorrichtung 218 verbunden ist.
• Das Sensorelement 234 kann sich entlang eines größten Durchmessers (z. B., oder Radius R<sub>2</sub>) befinden. Als ein Beispiel ist das Sensorelement 234 ringförmig und wickelt sich um einen vollständigen Umfang der Innenvorrichtung 218 entlang der X``-X```-Achse. Somit kann die Innenvorrichtung 218 gewaltsam in das Sensorelement 234 geschoben werden, um ein Rutschen und/oder eine Trennung zu verhindern. Das Sensorelement 234 befindet sich stromabwärts des engsten Spalts 226 des ringförmigen Raums 224 in Bezug auf eine Richtung des Abgasstroms.
• Das Sensorelement 234 beinhaltet ein Substrat 240, das ineinandergreifende Elektroden 236 aufweist, die an einer ersten Fläche gebildet sind, und ein Heizelement 238, das an einer zweiten, gegenüberliegenden Fläche gebildet ist. Anders gesagt sind die ineinandergreifenden Elektroden 236 und das Heizelement 238 an zwei gegenüberliegenden Seiten des Substrats 240 gebildet, wodurch sie durch eine Dicke des Substrats 240 getrennt sind. Demnach kann das Sensorelement 234 ein kreisförmiges Element sein, um die längliche Form der Innenvorrichtung 218 auszunutzen. Das Sensorelement 234 kann jedoch rechteckig, quadratisch, dreieckig oder dergleichen sein, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Für ein kreisförmiges Element 234 können die ineinandergreifenden Elektroden 236 zusätzlich kreisförmig sein, sodass es eine vergrößerte Flächenbereichsabdeckung der Elektroden gibt, die auf dem kreisförmigen Sensorelement 234 sind. Alternativ können verschiedene andere Geometrien möglich sein, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Eine beispielhafte Geometrie beinhaltet eine ineinandergreifende „Kammelektrodenstruktur“. Die Rußpartikel im Abgas können zwischen den ineinandergreifenden Elektroden wie unter Bezugnahme auf 4 erklärt abgelagert werden. Das Sensorelement 234 kann außerhalb der Innenvorrichtung 218 positioniert sein, sodass die ineinandergreifenden Elektroden 236 Innenflächen der Außenvorrichtung 216 zugewandt sind, während das Heizelement 238, das an der gegenüberliegenden Fläche gebildet ist, gegen eine Außenfläche der Innenvorrichtung 218 gedrückt wird. Durch Positionieren des Sensorelements 234 an der Außenseite der Innenvorrichtung 218 ist es von dem Flussrohr 206 getrennt und somit können Probleme verringert werden, bei denen Wassertropfen und größere Verunreinigungen auf das Sensorelement auftreffen und dadurch Schwankungen der Sensorausgabe verursachen. Die Beschreibung der elektrischen Schaltung und die Zusammensetzung des Sensorelements und des Substrats ist 4 gemein.
• Nun zeigt unter Bezugnahme auf 3 eine schematische Ansicht 300 den Abgasstrom durch die FS-Sensorbaugruppe 202. Insbesondere stellt Ansicht 300 Abgas dar, das über das Flussrohr 206, das sich jeweils zwischen gebogenen inneren und äußeren Flächen der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218 befindet, in die FS-Sensorbaugruppe 202 fließt. Hierin ist das Flussrohr 206 ausgelegt, um Abgas vom Abgasdurchgang 210 zu empfangen und das Abgas in die Innenkammer 242 zu leiten, die in der Innenvorrichtung 218 gebildet ist. Das Leiten des Abgases in die Innenkammer 242 beinhaltet das Umkehren eines Abgasstroms wie durch Pfeil 279 angegeben und dann durch das Flussrohr 206 und in die Innenkammer 242, wie durch Pfeil 280 angegeben. Insbesondere tritt das Abgas in einer Richtung schräg zur und/oder entgegen der Richtung des Abgasstroms (angegeben durch Pfeil 258) innerhalb des Abgasdurchgangs 210 in das Flussrohr 206 ein. Somit können größere oder schwerere Verunreinigungen und/oder Wassertropfen 274 (wie zum Beispiel Partikel mit einer Größe oder einem Gewicht, die/das den Schwellenwert übersteigt) in dem Abgas in Richtung des Bodens 214 des Abgasdurchgangs 210 gravitieren und einen Impuls aufweisen, der zu groß ist, um sich umdrehen und in das Flussrohr 206 eintreten zu können.
• Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erklärt, ist die Innenvorrichtung 218 abgedichtet, mit Ausnahme der Aussparung, die dem Flussrohr 206 und dem Innenvorrichtungsauslass 244 entspricht. Daher ist das Abgas in der Innenkammer 242 gezwungen, sich in Richtung des oberen Abschnitts 261 der kugelförmigen Baugruppe 204 zu bewegen. Insbesondere fließt das Abgas in eine Richtung senkrecht (wie durch Pfeil 281 angegeben) zur Richtung des Abgasstroms in dem Abgasdurchgang 210 (wie durch die Pfeile 258 angegeben). Man wird verstehen, dass der Abgaspfeil 281 ebenso wirbeln und/oder ringförmig innerhalb der Innenkammer 242 strömen kann, wobei seine allgemeine Strömungsrichtung jedoch parallel zum Pfeil 281 ist, der in 3 dargestellt ist. Das Abgas fließt dann ringförmig nach außen, wie durch die Pfeile 282 angegeben, in den ringförmigen Raum 224 über den Auslass 244 der Innenvorrichtung, wie durch die Pfeile 281 angegeben. In der schematischen Ansicht 300 ist der ringförmige Raum 224 ein Ring, der zwischen der Innenvorrichtung 218 und der Außenvorrichtung 216 gebildet ist und somit kann der ringförmige Raum 224 als Flusskammer zwischen der Innenvorrichtung 218 und Außenvorrichtung 216 funktionieren. Das Abgas in dem ringförmigen Raum 224 fließt um die Innenvorrichtung 218 in eine Abwärtsrichtung in Richtung des unteren Abschnitts 262 der kugelförmigen Baugruppe 204.
• Insbesondere fließt das Abgas in dem ringförmigen Raum 224 ringförmig nach unten in eine Richtung orthogonal zu Pfeilen 258 und dem gegenüberliegenden Pfeil 281 (wie durch den Pfeil 283 angegeben). Das Abgas fließt durch den engsten Spalt 226 zwischen der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218, bevor es das Sensorelement 234 passiert. Die Positionierung des Außenvorrichtungsauslasses 244 in Bezug auf das Sensorelement 234 weist mehrere Vorteile auf. Erstens ist der Außenvorrichtungsauslass 244 entlang eines am meisten eingeschränkten Abschnitts des Abgasdurchgangs 210 positioniert, wodurch der dargestellte Abgasstrom gefördert wird. Zweitens ist das Sensorelement 234 über dem Außenvorrichtungsauslass 244 positioniert, sodass Abgas, das in Richtung des Außenvorrichtungauslasses 244 fließt, mindestens durch eine horizontale Ebene des Sensorelements 234 (z. B. entlang der X``-X```-Achse) fließt. Als ein Ergebnis kann das Sensorelement 234 FS in dem Abgasstrom genau schätzen, während es aufgrund der ringförmigen Abwärtsrichtung des Abgasstroms in dem ringförmigen Raum 224 eine gleichmäßige FS-Abscheidung empfängt.
• In einem Beispiel ist der ringförmige Raum 224 neben der Innenvorrichtung 218, wo der engste Spalt 226 einem Venturi-Hals entspricht, venturiförmig. Somit kann Abgasstrom, der aus dem Innenvorrichtungsauslass 244 austritt (angegeben durch die Pfeile 282), einen gleichmäßigen Abgasmassestrom durch den ringförmigen Raum 224 aufweisen. Anders gesagt kann die Abgasverteilung über eine Fläche des Sensorelements 234 im Wesentlichen einheitlich sein (wie durch die Pfeile 283 gezeigt), wobei eine Beziehung zwischen der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218 einen ungleichmäßigen Abgasstrom über das Sensorelement im Wesentlichen verhindert. Das Abgas wird in eine Richtung gelenkt, die senkrecht zu der horizontalen Ebene des Sensorelements 234 ist (die zum Beispiel entlang der X-Achse ist). Es versteht sich, dass das Abgas in Richtung der ersten Fläche geleitet wird, die die Elektrode beinhaltet, und nicht in Richtung der zweiten Fläche des Sensorelements 234, die das Heizelement 238 beinhaltet. Das liegt daran, dass das Heizelement 238 gegen Außenflächen der Innenvorrichtung 218 gedrückt wird und nicht wie die Elektroden 236 dem ringförmigen Raum 224 ausgesetzt ist. Rußpartikel in dem Abgas werden wie vorstehend beschrieben zwischen den ineinandergreifenden Elektroden 236 des Sensorelements 234 angesammelt. Abgas in dem ringförmigen Raum 224 wird dann in Richtung des Außenvorrichtungsauslasses 246 gelenkt, wo das Abgas aus der kugelförmigen Baugruppe 204 und in den Abgasdurchgang 210 fließt. Abgas, das durch den Außenvorrichtungsauslass 246 fließt, fließt zuerst in eine Richtung senkrecht zu der Richtung des Abgasstroms in dem Abgasdurchgang 210 (Pfeile 258), bevor es sich in eine Richtung parallel zu den Pfeilen 258 dreht, wie durch die Pfeile 284 gezeigt. Das Abgas, das die kugelförmige Baugruppe 204 verlässt, vereint sich mit Abgas im Abgasdurchgang, wie durch die Pfeile 258 und die Pfeile 284 angezeigt wird.
• Zusammengefasst fließt Abgas aufgrund einer Venturi-Form des Abgasdurchgangs neben der kugelförmigen Baugruppe an dem Außenvorrichtungsauslass vorbei. Das Abgas fließt dann durch das Flussrohr in eine Richtung schräg zu und/oder entgegen seines ursprünglichen Flusses und tritt in eine Innenkammer der Innenvorrichtung ein. Das Abgas in der Innenkammer wird dann in Richtung eines Abschnitts des ringförmigen Raums, der sich in der Nähe des oberen Abschnitts der kugelförmigen Baugruppe befindet, geleitet. Das Abgas fließt ringförmig, in eine Abwärtsrichtung durch den ringförmigen Raum. Das Abgas fließt zumindest durch eine Ebene des Sensorelements, falls nicht, fließt über das Sensorelement, bevor es in einen Bereich des ringförmigen Raums unter der Innenvorrichtung fließt. Somit erfasst das Sensorelement FS von Abschnitten des Abgases, bevor das Abgas über den Außenvorrichtungsauslass 246 aus der kugelförmigen Baugruppe austreten kann.
• Somit umfasst ein beispielhafter Feinstaubsensor ein Paar ineinandergreifende Elektroden, die an einer ersten Fläche eines zylindrischen Sensorelements gebildet sind, ein Heizelement, das an einer zweiten Fläche des zylindrischen Sensorelements gebildet ist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche entgegengesetzt ist, und ein Flussrohr und einen Abstandshalter, die eine Innenvorrichtung in einer Außenvorrichtung einer kugelförmigen Baugruppe aufhängen, wobei die Innenvorrichtung über einen ringförmigen Raum vollständig weg von der Außenvorrichtung beabstandet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Fläche des zylindrischen Sensorelements gegen eine Außenfläche der Innenvorrichtung gedrückt werden, und wobei die erste Fläche des Sensorelements dem ringförmigen Raum ausgesetzt ist. Zusätzlich oder alternativ ist das Flussrohr ausgelegt, um Abgas stromabwärts der kugelförmigen Baugruppe zu einer Innenkammer zu leiten, die in der Innenvorrichtung positioniert ist, und wobei der Abstandshalter undurchlässig gegenüber Abgasstrom ist. Zusätzlich oder alternativ ist die kugelförmige Baugruppe über eine Stützstange, die sich von einer Oberseite des Abgasdurchgangs entlang einer vertikalen Achse erstreckt, in einem Abgasdurchgang befestigt. Zusätzlich oder alternativ ist die Innenvorrichtung länglich und ist die Außenvorrichtung kugelförmig und wobei ein Zentrum der Innenvorrichtung zu einem Zentrum der Außenvorrichtung versetzt ist. Zusätzlich oder alternativ befindet sich das Sensorelement um einen größten Umfang der Innenvorrichtung, einem engsten Spalt zwischen der Außenvorrichtung und Innenvorrichtung nachgelagert. Zusätzlich oder alternativ begrenzt die kugelförmige Baugruppe einen Abgasdurchgang, der einen Venturi-Hals an einem Außenvorrichtungsauslass der Außenvorrichtung bildet. Zusätzlich oder alternativ umfassen die Außenvorrichtung und Innenvorrichtung keinen anderen Einlass und keine zusätzlichen Auslässe als das Flussrohr, den Innenvorrichtungsauslass und den Außenvorrichtungsauslass.
• Nun wird unter Bezugnahme auf 4 eine schematische Ansicht 400 des Sensorelements 234 nach 2 und eine beigefügte elektrische Schaltung 414 gezeigt. Insbesondere werden kreisförmige, ineinandergreifende Elektroden, die auf einem kreisförmigen Substrat 240 gebildet sind, gezeigt. Da die Schutzbaugruppe eine kugelförmige Form aufweist, kann es vorteilhaft sein, ein kreisförmiges Substrat für das Sensorelement zu beinhalten, um den Oberflächenbereich zu erhöhen, der zur Rußpartikeladsorption verfügbar ist. Es können jedoch verschiedene andere Geometrien des Substrats und der Elektrodengestaltung möglich sein, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Einige Beispielgestaltungen beinhalten rechteckige oder quadratische Substrate mit ineinandergreifenden Kammelektroden.
• In Ansicht 400 ist das Substrat 240 des Sensorelements 234 kreisförmig mit dem Radius R₃, der geringer als R₁ und größer als R₂ der Außenvorrichtung 216 und Innenvorrichtung 218 aus 2 ist. Das Substrat 240 des Sensorelements 234 kann aus elektrisch isolierenden Materialien gefertigt sein. Eine Beispiele möglicher elektrisch isolierender Materialien können Oxide wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid, Siliciumdioxid und Kombinationen daraus beinhalten, die mindestens eines der vorstehenden oder jedes ähnliche Material umfassen, das in der Lage ist, eine elektrische Verbindung zu hemmen und physischen Schutz für die Elektroden 406 und 408 bereitzustellen. In einigen Beispielen kann das Substrat 240 aus einem porösen keramischen Material (z. B. Porosität von ungefähr 60 %) aufgebaut sein. Der Radius R₃ des kreisförmigen Substrats 240 kann auf Grundlage des Radius R₂ der Innenvorrichtung 218 bestimmt werden.
• Die Sensorelektrode 236 beinhaltet ein Paar kreisförmiger, ineinandergreifender Elektroden 406 und 408, die an einer Fläche des Sensorelements 234 gebildet sind. Hierbei kann das Paar planarer, ineinandergreifender Elektroden 406 und 408 kreisförmige, ineinandergreifende Zinken bilden, die durch durchgehende bzw. gestrichelte Linien in Ansicht 400 angezeigt werden. Diese Elektroden können typischerweise aus Metallen wie Platin, Gold, Osmium, Rhodium, Iridium, Ruthenium, Aluminium, Titan, Zirconium und dergleichen sowie Oxiden, Zementen, Legierungen und Kombinationen davon gefertigt sein, die mindestens eines der vorstehenden Metalle umfassen. Jede Elektrode des ineinandergreifenden Paars kann aus dem gleichen Material wie die andere Elektrode des Paars oder sich davon unterscheidendem Material zusammengesetzt sein. Zum Beispiel kann die Elektrode 406 aus demselben Material wie die Elektrode 408 bestehen. In einem anderen Beispiel können die Elektrode 406 und die Elektrode 408 aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Beabstandung zwischen den kreisförmigen „Zinken“ der zwei Elektroden kann typischerweise im Bereich von 30 Mikrometern bis 50 Mikrometern liegen, wobei die Linienbreite jedes einzelnen „Zinkens“ etwa bei dem gleichen Wert liegt, obwohl Letzteres ausgeschlossen sein kann.
• Die Elektroden 406 und 408 können über elektrische Verbindungen mit einer elektrischen Schaltung 414 verbunden sein. Die Elektrode 408 des Sensorelements 234 ist mit Verbindungsdraht 412 mit einem Pluspol einer Spannungsquelle 416 der elektrischen Schaltung 414 verbunden. Somit kann die Elektrode 408 als eine positive Elektrode bezeichnet werden. Gleichermaßen ist die Elektrode 406 des Sensorelements 234 über einen Verbindungsdraht 410 mit einer Messvorrichtung 418 verbunden, und ferner mit einem Minuspol der Spannungsquelle 416 der elektrischen Schaltung 414 verbunden. Somit kann die Elektrode 306 als eine negative Elektrode bezeichnet werden. Die Verbindungsdrähte 410 und 412, die Spannungsquelle 416 und die Messvorrichtung 418 sind Teil der elektrischen Schaltung 414 und außerhalb des Abgaskanals 210 untergebracht (zum Beispiel < 1 Meter entfernt). Ferner können die Spannungsquelle 416 und die Messvorrichtung 418 der elektrischen Schaltung 414 durch eine Steuerung, wie zum Beispiel die Steuerung 12 aus 1, gesteuert werden, sodass Feinstaub, der an der FS-Sensoranordnung 202 gesammelt wurde, zum Beispiel zum Feststellen von Undichtigkeiten in dem DPF verwendet werden kann. Von daher kann es sich bei der Messvorrichtung 418 um eine beliebige Vorrichtung handeln, die dazu in der Lage ist, eine Änderung des Widerstands (oder Stroms) an den Elektroden abzulesen, zum Beispiel einen Spannungsmesser (oder einen Strommesser). Wenn sich FS-oder Rußpartikel zwischen den Elektroden 406 und 408 ablagern, kann der zwischen den Elektroden 406 und 408 gemessene Strom beginnen anzusteigen, was mit der Messvorrichtung 418 gemessen wird. Die Steuerung 12 kann in der Lage sein, den Strom zu bestimmen und eine entsprechende FS- oder Rußbelastung an den Elektroden 406 und 408 des Sensorelements 234 der FS-Sensorbaugruppe 202 abzuleiten. Durch das Überwachen der Belastung auf das Sensorelement 234 kann die dem DPF nachgelagerte Abgasrußbelastung bestimmt werden und dadurch zur Diagnose und Überwachung des Zustands und der Funktionstüchtigkeit des DPF verwendet werden.
• In Ansicht 400 beinhaltet die Elektrode 406 eine Vielzahl von linearen Zinken mit gleichem Durchmesser, die sich um das Substrat 240 wickeln. Die Elektrode 406 (synonymisch bezeichnet als die negative Elektrode) beinhaltet einen im Wesentlichen geraden Abschnitt 420, der die Elektrode 406 mit dem Verbindungsdraht 410 verbindet. Hierin kann sich der gerade Abschnitt 420 zwischen Rändern (die sich zum Beispiel an dem Umfang befinden) des Substrats 240 erstrecken. Als ein Beispiel kann eine Länge eines geraden Abschnitts 420 etwas geringer als eine Höhe des Substrats entlang der y-Achse sein. Die Elektrode 406 kann zusätzlich eine Vielzahl von einzelnen gebogenen Abschnitten 424 beinhalten, die an bestimmten Stellen entlang des geraden Abschnitts 420 in Richtung des Uhrzeigersinns entlang der Fläche des Substrats 240 beginnen und in einem Abstand zu dem geraden Abschnitt 420 enden. Hierin entspricht jeder gebogene Abschnitt 424 einem großen Bogen eines Kreises mit bestimmtem Radius, der etwas größer als R₃ ist, wobei das Zentrum zum Beispiel mit dem Zentrum des Substrats 240 zusammenfällt. Jeder gebogene Abschnitt 424 der Elektrode 406 ist im Wesentlichen identisch. Zusätzlich sind die gebogenen Abschnitte 424 entlang der Höhe des Substrats 234 in der Richtung der Schwerkraft 299 kaskadiert.
• Ähnlich wie bei der negativen Elektrode 406 kann die Elektrode 408 eine Vielzahl von kreisförmigen Zinken, die im Wesentlichen von gleichem Durchmesser sind, beinhalten. Die Elektrode 408 (synonymisch bezeichnet als die positive Elektrode) beinhaltet einen im Wesentlichen geraden Abschnitt 422, der die Elektrode 408 mit dem Verbindungsdraht 412 verbindet. Hierin kann der gerade Abschnitt 422 parallel zu dem geraden Abschnitt 420 der negativen Elektrode 406 sein und kann sich zwischen oberen und unteren Rändern des Substrats 240 erstrecken. Als ein Beispiel kann eine Länge des geraden Abschnitts 422 der positiven Elektrode 408 gleich oder geringer als oder größer als die Länge des geraden Abschnitts 420 der negativen Elektrode 406 sein. Die positive Elektrode 408 kann zusätzlich eine Vielzahl von einzelnen gebogenen Abschnitten 426 beinhalten, die an bestimmten Stellen entlang des geraden Abschnitts 422 entgegen der Richtung des Uhrzeigersinns entlang der Fläche des Substrats 240 (weg von dem geraden Abschnitt 420 der negativen Elektrode 406) beginnen und in einem Abstand zu dem geraden Abschnitt 420 enden.
• In einem Beispiel kann die Beabstandung w zwischen den negativen Elektroden gleich der Beabstandung w` zwischen den positiven Elektroden sein. In einem anderen Beispiel kann sich die Beabstandung w von der Beabstandung w’ unterscheiden. Wie zuvor erwähnt, können verschiedene Geometrien der ineinandergreifenden Elektroden möglich sein. Eine Beabstandung x zwischen der negativen 406 und positiven 408 ist im Wesentlichen konstant zwischen jeder Iteration der gebogenen Abschnitte 424 und 426. In einem Beispiel, wenn sich ausreichend FS ansammelt und die gesamte Beabstandung, x, überspannt, sind die negativen und positiven Elektroden dann elektrisch verbunden, wie nachfolgend beschrieben wird.
• Nun wird unter Bezugnahme auf 5 ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Ansammeln von Partikeln im Abgasstrom über Sensorelektroden, die innerhalb des FS-Sensors (wie zum Beispiel ein in 1 gezeigter FS-Sensor 106 und/oder die FS-Sensorbaugruppe 202 aus 2) angeordnet sind, gezeigt. Insbesondere können sich die Partikel in dem Abgasstrom über ineinandergreifenden Elektroden ansammeln, die an einer kreisförmigen Fläche eines zylindrischen Substrats gebildet und in einer kugelförmigen Baugruppe des FS-Sensors positioniert sind. Hierbei beinhaltet die kugelförmige Baugruppe eine längliche Innenvorrichtung, die innerhalb einer kugelförmigen Außenvorrichtung positioniert und durch einen Spalt getrennt ist. Außerdem beinhaltet die kugelförmige Baugruppe ein Flussrohr, das an der nachgelagerten Fläche angebracht ist, um Abgas in die und aus der kugelförmigen Baugruppe zu leiten.
• Die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 500 und der übrigen der hier enthaltenen Verfahren 600 und 700 können von einer Steuerung auf Grundlage von auf einem Arbeitsspeicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie zum Beispiel vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
• Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen und/oder Schätzen von Motorbetriebsbedingungen. Bestimmte Motorbetriebsbedingungen können beispielsweise Motordrehzahl, Abgasströmungsrate, Motortemperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas, Abgastemperatur, Dauer (oder Abstand) seit einer letzten Regenerierung des DPF, FS-Last auf dem FS-Sensor, Aufladeniveau, Umgebungsbedingungen, wie barometrischer Druck und Umgebungstemperatur, usw. beinhalten.
• Das Verfahren 500 geht zu 504 über, wobei ein Abgasabschnitt, der von stromabwärts des Partikelfilters (wie zum Beispiel DPF 102 von 1) strömt, über ein Flussrohr in einen FS-Sensor geleitet wird. Hierin ist das Flussrohr ein zylindrisches Rohr, das sich zwischen den gebogenen Flächen der Innenvorrichtung und der Außenvorrichtung befindet. Wie vorstehend erklärt, bringen das Flussrohr und ein Abstandshalter die Innenvorrichtung in der Außenvorrichtung an. Anders als der Abstandshalter ist das Flussrohr ausgelegt, um Abgas von dem Abgasdurchgang zu empfangen und es zu der Innenvorrichtung zu leiten. Die Richtung des Abgasstroms in das Flussrohr ist zum Beispiel entgegengesetzt zur Richtung des Abgasstroms in dem Abgasrohr.
• Als Nächstes geht das Verfahren 500 zu 506 über. Bei 506 beinhaltet das Verfahren 500 das Leiten des Abgases in Richtung eines ringförmigen Raums, der zwischen der Außenvorrichtung und der Innenvorrichtung in einer Richtung gebildet ist, die senkrecht zur Richtung des Abgasstroms im Abgasdurchgang ist. Wie vorstehend beschrieben, fließt Abgas aus der Innenkammer der Innenvorrichtung über einen Innenvorrichtungsauslass, der sich in der Nähe des oberen Abschnitts der Außenvorrichtung befindet, in den ringförmigen Raum. Somit wird Abgas gezwungen, durch einen Großteil einer Höhe der Innenkammer zu fließen, bevor es zu dem ringförmigen Raum fließt.
• Das Verfahren 500 geht zu 508 über. Bei 508 beinhaltet das Verfahren 500 das Strömen von Abgas durch den ringförmigen Raum in eine ringförmige Abwärtsrichtung durch eine Ebene des Sensorelements, das sich an einer Außenfläche der Innenvorrichtung befindet. Das Sensorelement ist physisch um den Umfang gekoppelt, der dem größten Durchmesser der Innenvorrichtung entspricht. Somit ist der Umfang des Sensorelements entsprechend größer als der größte Umfang der Innenvorrichtung. Wie vorstehend beschrieben, wird das Heizelement des Sensorelements gegen eine Außenfläche der Innenvorrichtung gedrückt und die Elektroden sind dem Abgas in dem ringförmigen Raum ausgesetzt. Das Verfahren 500 geht zu 510 über.
• Bei 510 beinhaltet das Verfahren 500 das Ansammeln von Partikeln zwischen kreisförmigen, ineinandergreifenden Elektroden, die am Sensorelement gebildet sind. Insbesondere werden bei 510 Partikel in dem ringförmigen Raum in Richtung der Elektroden des Sensorelements gerichtet und die Partikel werden über die Elektroden abgelagert. Die Richtung des Abgasstroms in den ringförmigen Raum ist senkrecht zur Richtung des Abgasstroms im Abgasdurchgang. Wie zuvor beschrieben, ist das Sensorelement, darunter die ineinandergreifenden Elektroden, über dem Zentrum C der Außenvorrichtung angeordnet. Die positiven Elektroden sind mit dem Pluspol einer Spannungsversorgung verbunden und die negativen Elektroden sind mit einer Messvorrichtung und dann mit dem Minuspol der Spannungsversorgung verbunden. Wenn die Steuerung eine Spannung auf die Sensorelektroden anwendet, können Partikel in dem ringförmigen Raum ein starkes elektrisches Feld erfahren, wodurch es ihnen ermöglicht wird, zwischen den Elektroden angesammelt zu werden. Zusätzlich wird eine Belastung der Sensorelektroden auf Grundlage eines in den Sensorelektroden erzeugten Stroms geschätzt. Wenn sich Partikel auf der Oberfläche der Sensorelektroden ansammeln, beginnt der Widerstand der Elektroden zu sinken und ein Strom, der von der Messvorrichtung gemessen wurde, beginnt sich zu erhöhen. Die Steuerung kann in der Lage sein, eine Belastung auf den Sensorelektroden auf der Grundlage des auf den Elektroden gemessenen Stroms abzuleiten. Das Verfahren 500 geht anschließend zu 512 über.
• Bei 512 beinhaltet das Verfahren 500 das Leiten von Abgas durch den Außenvorrichtungsauslass zu dem Abgasdurchgang in eine Richtung orthogonal zu der Richtung des Abgasstroms im Abgasrohr. Abgasstrom durch den Außenvorrichtungsauslass kann über einen niedrigeren statischen Druck neben dem Außenvorrichtungsauslass aufgrund einer Einschränkung des Abgasdurchgangs neben der kugelförmigen Baugruppe gefördert werden. Das Verfahren 500 geht anschließend zu 514 über.
• Bei 514 beinhaltet das Verfahren 500 periodisches Überprüfen, ob die Sensorelektrode die Regenerierungsbedingungen erfüllt hat. Konkret können die Regenerierungsbedingungen des FS-Sensors, wenn die Rußbelastung am FS-Sensor über einem Schwellenwert liegt oder wenn ein Widerstand des FS-Sensors (auf Temperatur eingestellt) auf einen Widerstand in Höhe eines Schwellenwerts abfällt oder wenn ein Strom des FS-Sensors einen Schwellenwert übersteigt, als erfüllt betrachtet werden. In einigen Beispielen kann, wenn seit einer unmittelbar vorangegangenen Sensorregenerierung eine Zeit mit der Dauer eines Schwellenwerts verstrichen ist, die Regenerierungsbedingung als erfüllt betrachtet werden. Der FS-Sensor kann eine Regenerierung einfordern, um weitere FS-Erkennung zu ermöglichen.
• Wenn die Regenerierungsbedingungen erfüllt sind (z. B. „JA“ bei 514), so geht das Verfahren 500 zu 518 über, wo der FS-Sensor regeneriert werden kann, indem ein Verfahren durchgeführt wird, das in 6 beschrieben ist. Kurzum kann eine Regeneration des FS-Sensors durch das Erwärmen des Sensors eingeleitet werden. Der FS-Sensor kann zum Beispiel erwärmt werden, indem ein Heizelement betätigt wird, das auf einer anderen Fläche des Sensorelements gebildet ist, die der Fläche gegenüberliegt, welche die Elektroden beinhaltet. Hier kann die Steuerung den Schalter in einer Regenerierungsschaltung schließen, wodurch eine Spannung auf das Heizelement angelegt wird, was bewirkt, dass sich die Heizelemente aufheizen. Ferner kann die Steuerung keine Spannungen an die Sensorelektroden anlegen, während der Sensor regeneriert wird. Demnach können die Sensorelektroden während der Sensorregeneration keinen Ruß sammeln. Daher kann das Heizelement betätigt sein, bis die Rußbelastung des Sensors ausreichend durch Oxidation der Kohlenstoffpartikel zwischen den Elektroden verringert ist. Wenn die Bedingungen zur Regenerierung des FS-Sensors jedoch nicht erfüllt sind (z. B. „NEIN“ bei 514), so geht das Verfahren zu 516 über, wo die Partikel weiterhin an den Sensorelektroden gesammelt werden können und das Verfahren endet.
• Somit kann ein beispielhaftes Verfahren das Strömen von Abgas von unterhalb eines Feinstaubfilters in eine Abgassensorbaugruppe über ein Flussrohr, das zwischen Innen- und Außenvorrichtungen positioniert ist, in eine Richtung entgegen des Abgasstroms in einem Abgasrohr beinhalten, wobei das Flussrohr mit nachgelagerten Flächen der Innen- und Außenvorrichtung verbunden ist. Das beispielhafte Verfahren beinhaltet ferner das Leiten des Abgases in Richtung einer Innenkammer in der Innenvorrichtung, bevor das Abgas zu einem ringförmigen Raum fließt, der sich zwischen der Innen- und Außenvorrichtung befindet, wobei das Abgas in eine Richtung orthogonal zu dem Abgasstrom in dem Abgasrohr fließt. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ferner das Strömen des Abgases in dem ringförmigen Raum über ein Sensorelement, das mit einer Fläche der Innenvorrichtung außerhalb der Innenkammer verbunden ist, beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ferner beinhalten, dass sich das Flussrohr und ein Außenvorrichtungsauslass in einer unteren Hälfte der Außenvorrichtung befinden und sich das Sensorelement in einer oberen Hälfte der Außenvorrichtung befindet. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ferner beinhalten, dass das Flussrohr die Innenkammer fluidisch mit dem Abgasrohr verbindet, ferner umfassend einen Innenvorrichtungsauslass, der die Innenkammer in einer oberen Hälfte der Außenvorrichtung fluidisch mit dem ringförmigen Raum verbindet.
• Nun wird unter Bezugnahme auf 6 ein Verfahren 600 zum Regenerieren des FS-Sensors (wie zum Beispiel eines in 1 gezeigten FS-Sensors 106 und/oder der FS-Sensorbaugruppe 202 aus 2) gezeigt. Insbesondere können, wenn die Rußbelastung auf dem FS-Sensor über dem Schwellenwert liegt oder wenn ein auf die Temperatur eingestellter Widerstand des FS-Sensors auf einen Schwellenwertwiderstand abfällt, die Regenerierungsbedingungen des FS-Sensors als erfüllt betrachtet werden und der FS-Sensor kann eine Regenerierung einfordern, um weitere FS-Erkennung zu ermöglichen. Bei 602 kann eine Regenerierung des FS-Sensors initiiert werden und der FS-Sensor kann durch das Aufheizen des Sensors bei 604 regeneriert werden. Der FS-Sensor kann durch Betätigen eines Heizelements aufgeheizt werden, bis die Rußbelastung des Sensors durch Oxidation der Kohlenstoffpartikel zwischen den Elektroden ausreichend verringert ist. Die Regenerierung des FS-Sensors wird typischerweise unter Verwendung von Zeitsteuerungen gesteuert und die Zeitsteuerung kann bei 602 auf einen Zeitraum mit der Länge eines Schwellenwerts eingestellt werden. Alternativ kann die Sensorregenerierung durch die Verwendung einer Temperaturmessung der Sensorspitze oder durch die Steuerung der der Heizung bereitgestellten Energie oder beliebige oder alle davon gesteuert werden. Wenn eine Zeitsteuerung zur Regenerierung des FS-Sensors verwendet wird, so beinhaltet das Verfahren 600 das Überprüfen, ob der Zeitraum mit der Länge des Schwellenwerts bei 606 abgelaufen ist. Wenn der Zeitraum mit der Länge des Schwellenwerts nicht abgelaufen ist (z. B. „NEIN“ bei 606), so geht das Verfahren 600 zu 608 über, wo die Regenerierungsschaltung eingeschaltet bleiben kann, um mit der Regenerierung fortzusetzen, und das Verfahren endet. Das Verfahren 600 kann die Regenerierungsdauer weiter beobachten, falls die Schwellendauer nicht abgelaufen ist und die Regenerierungsschaltung AN ist. Wenn der Zeitraum in Höhe des Schwellenwerts abgelaufen ist (z. B. „JA“ bei 606), so geht das Verfahren 600 zu 610 über, wo die Regenerierung des FS-Sensors beendet und die elektrische Schaltung bei 612 abgeschaltet werden kann. Ferner können die Sensorelektroden zum Beispiel auf die Abgastemperatur abgekühlt werden. Das Verfahren 600 geht zu 614 über, wo die Last des FS-Sensors und der Verlauf der Regenerierung aktualisiert und in einem Speicher gespeichert werden kann. Zum Beispiel kann eine Häufigkeit der Regenerierung des FS-Sensors und/oder ein durchschnittlicher Zeitraum zwischen den Sensorregenerierungen aktualisiert werden und das Verfahren endet.
• In einigen Beispielen kann zusätzlich oder alternativ eine Spannung, die dem Heizelement bereitgestellt wird, um das Sensorsubstrat zu regenerieren, reduziert werden, während sich eine Motorlast erhöht. Falls zum Beispiel eine Motorlast eine hohe Last ist, dann signalisiert die Steuerung einem Aktor, dem Heizelement weniger Spannung bereitzustellen, wodurch weniger Strom verbraucht wird. Die Regenerierung des Sensorsubstrats kann dadurch, dass das Abgas durch die FS-Sensorbaugruppe fließt, nach wie vor erreicht werden. Ferner können aufgrund der Nähe des Sensorsubstrats zu der Außenvorrichtung, zusammen mit der Einschränkung des ringförmigen Raums zwischen dem Sensorsubstrat und der Außenvorrichtung, die Wärme und Geschwindigkeit des Abgases durch den ringförmigen Raum die Regenerierung und/oder Entfernung der Partikel nach wie vor fördern. Zum Beispiel können die Abgasgeschwindigkeit und -wärme die Partikel einfacher entfernen als eine geringe Motorlast. Ferner kann mehr Sauerstoff durch die FS-Sensorbaugruppe fließen, wodurch eine Wahrscheinlichkeit der Verbrennung der Partikel erhöht wird, auch wenn dem Heizelement weniger Spannung bereitgestellt wird. Somit kann die Steuerung während einer Motorlast, bei der die Spannung eine geringe Last ist, dem Aktor des Heizelements signalisieren, aufgrund des reduzierten Abgasstroms und der Temperaturen eine vollständige Spannung bereitzustellen. Somit wird das Heizelement während geringer Motorlasten heißer als bei höheren Motorlasten. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch des Heizelements während Regenerierungen bei höheren Motorlasten reduziert werden.
• Der Motorabgasdurchgang kann einen oder mehrere FS-Sensoren aufweisen, die dem DPF vor- und/oder nachgelagert angeordnet sein können, um eine Rußbelastung des DPF zu bestimmen. Wenn der FS-Sensor dem DPF vorgelagert angeordnet ist, kann auf der Grundlage der Änderung des Widerstands infolge von Rußablagerung an der Vielzahl von Elektroden des FS-Sensors eine Rußbelastung auf dem Sensor abgeleitet werden. Die auf diese Weise bestimmte Rußbelastung kann zum Beispiel verwendet werden, um die Rußbelastung auf dem DPF zu aktualisieren. Wenn die Rußbelastung auf dem DPF höher als ein Schwellenwert für die DPF-Regenerierung ist, so kann die Steuerung die Motorbetriebsparameter auf eine Regenerierung des DPF einstellen. Insbesondere kann als Reaktion darauf, dass die Bedingungen für die Regenerierung des Filters erfüllt sind, eine Temperatur des Filters (oder in der Nähe des Filters) ausreichend gesteigert werden, um abgelagerten Ruß zu verbrennen. Dies kann das Betreiben einer Heizung, die mit dem DPF gekoppelt ist, oder das Erhöhen der Temperatur des Motorabgases beinhalten (z. B. durch einen fetten Betrieb), das in den DPF strömt.
• Nun wird unter Bezugnahme auf 7 ein beispielhaftes Verfahren 700 zum Feststellen der DPF-Funktion auf Grundlage der Regenerierungszeit des FS-Sensors gezeigt. Bei 702 kann von der Steuerung durch Kalibrierung die Regenerierungszeit für den FS-Sensor, t(i)_regen, berechnet werden, bei der es sich um die Zeit handelt, die vom Ende der vorhergehenden Regenerierung bis zum Beginn der aktuellen Regenerierung des FS-Sensors gemessen wurde. Bei 704 wird t(i)_regen mit t(i – 1)_regen verglichen, bei dem es sich um die zuvor kalibrierte Regenerierungszeit des FS-Sensors handelt. Daraus kann abgeleitet werden, dass der Rußsensor mehrere Male durch die Regenerierung schalten kann, um eine Diagnose für den DPF zu erstellen. Wenn t(i)_regen weniger als die Hälfte des Werts von t(i – l)-region beträgt, so wird bei 708 darauf hingewiesen, dass des DPF leckt, und es wird ein Signal in Bezug auf die Beeinträchtigung des DPF initiiert. Alternativ oder zusätzlich zu dem oben angeführten Vorgang kann unter Verwendung anderer Parameter wie etwa der Abgastemperatur, der Motordrehzahl/-last usw. eine Diagnose für den DPF erstellt werden. Das Signal in Bezug auf die Beeinträchtigung kann beispielsweise durch eine Störungsanzeigeleuchte oder einen Diagnosecode initiiert werden. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren 700 das Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage der Anzeige von Lecks in dem DPF bei 710. Das Einstellen des Motorbetriebs kann beispielsweise das Beschränken der Motordrehzahl bei 712 umfassen. In einem Beispiel können als Reaktion auf das Erkennen von Lecks in dem DPF die Motorleistung und das -drehmoment reduziert werden. Das Reduzieren der Motorleistung und des -drehmoments kann die Menge an FS-Emissionen im Abgas reduzieren. Zum Beispiel kann das Einstellen des Motorbetriebs das Reduzieren des in einen Dieselmotor unter Schwerlastbedingungen eingespritzten Kraftstoffs reduzieren, wodurch sich das Drehmoment verringert. Zusätzlich oder alternativ dazu kann als Reaktion auf das Erkennen von Lecks in dem DPF eine AGR-Verwendung herabgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu erscheint ein Motorwarnzeichen auf dem Armaturenbrett, um die maximale Entfernung anzuzeigen, die das Fahrzeug vor der Servicekontrolle des DPF noch fahren kann.
• Eine aktuelle Regenerierungszeit von weniger als der Hälfte der vorhergehenden Regenerierungszeit kann darauf hinweisen, dass die Zeit, die die elektrische Schaltung bis zum Erreichen des Schwellenwerts für R_regen hat, wesentlich kürzer ist und die Regenerierungshäufigkeit somit höher ist. Eine höhere Regenerierungshäufigkeit in dem FS-Sensor kann darauf hinweisen, dass das ausströmende Abgas eine höhere Feinstaubmenge enthält als bei einem normal funktionierenden DPF festgestellt wurde. Dementsprechend wird, wenn die Änderung der Regenerierungszeit in dem Rußsensor einen Schwellenwert t_regen erreicht, bei dem die aktuelle Regenerierungszeit des FS-Sensors weniger als die Hälfte der vorhergehenden Regenerierungszeit beträgt, eine Beeinträchtigung oder ein Lecken des DPF zum Beispiel über eine Anzeige an einen Fahrzeugführer und/oder über das Einstellen einer Markierung, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist, der mit dem Prozessor gekoppelt ist, angezeigt, die an das Diagnosewerkzeug gesendet werden kann, das mit dem Prozessor gekoppelt ist. Wenn die Änderung der Regenerierungszeit des Rußsensors den Schwellenwert t_regen nicht erreicht, so wird bei 706 kein Lecken des DPF angezeigt. Auf diese Weise können Lecks in einem dem Feinstaubsensor vorgelagert angeordneten Partikelfilter auf Grundlage einer Geschwindigkeit der Ablagerung der Partikel an den Elektroden des Feinstaubsensors erkennen.
• Nun zeigt unter Bezugnahme auf 8 das Diagramm 800 eine beispielhafte Beziehung zwischen der Rußbelastung des FS-Sensors und der Rußbelastung des Partikelfilters. Konkret zeigt das Diagramm 800 eine grafische Abbildung der Beziehung zwischen der Regenerierung des FS-Sensors und der Rußbelastung des DPF und konkret, wie eine Regenerierung des FS-Sensors eine Beeinträchtigung des DPF anzeigen kann. Die vertikalen Markierungen t0, t1, t2, t3, t4, t5 und t6 identifizieren wesentliche Zeiten im Betrieb und System von FS-Sensor und DPF.
• Der erste Verlauf aus 8 zeigt eine Rußbelastung des FS-Sensors. Wie zuvor beschrieben, wird FS zum Beispiel über die positiven und negativen Elektroden abgelagert, die auf einem zylindrischen Substrat gebildet sind, das in einer Innenvorrichtung näher bei einem Loch angeordnet ist, welches am Boden der Innenvorrichtung gebildet wurde. Sobald sich Ruß ansammelt, beginnt ein an den Elektroden gemessener Strom zu steigen (oder beginnt ein Widerstand der Elektroden zu steigen). Die Steuerung kann dazu in der Lage sein, eine Rußbelastung (Darstellung 802) auf Grundlage des gemessenen Stroms/Widerstands zu bestimmen. Von daher weist die Rußbelastung ihren niedrigsten Wert an der Unterseite der Darstellungen auf und steigt in ihrem Ausmaß in Richtung der Oberseite der Darstellung in vertikaler Richtung an. Die horizontale Richtung stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken zur rechten Seite der Darstellung hin zu. Die horizontale Markierung 806 stellt die Belastung in Höhe eines Schwellenwerts zur Regenerierung des FS-Sensors in der oberen Darstellung dar. Die Darstellung 804 stellt die Rußbelastung an dem DPF dar und die horizontale Markierung 808 stellt die Rußbelastung des DPF in Höhe eines Schwellenwert in der zweiten Darstellung dar.
• Zwischen t0 und t1 ist ein Regenerierungszyklus des FS-Sensors dargestellt. Zur Zeit t0 befindet sich der FS-Sensor in einem relativ sauberen Zustand, was durch eine geringen FS-Belastung gemessen wurde (Darstellung 802). Eine mit dem FS-Sensor gekoppelte Steuerung bestimmt die Rußbelastung des FS-Sensors beispielsweise auf Grundlage des Stroms/Widerstands, der an den Sensorelektroden gemessen wurde. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Rußbelastung gering ist, kann sie Anweisungen an eine Regenerierungsschaltung senden, um die Zufuhr von Hitze zu beenden, sodass eine Erkennungsschaltung beginnen kann, eine Ansammlung von FS-Belastung zu erkennen. Mit zunehmender FS-Belastung an dem Sensor wird Ruß in dem Zwischenraum zwischen den Sensorelektroden angesammelt.
• Zwischen t0 und t1 steigt, während sich weiter FS ansammelt, die Rußbelastung (Darstellung 802) entsprechend an und ferner steigt auch die Rußbelastung an dem DPF (Darstellung 804). In einigen Beispielen kann die Rußbelastung an dem DPF auf einer Belastung des FS-Sensors basieren, zum Beispiel, wenn der FS-Sensor dem DPF vorgelagert angeordnet ist.
• Bei t1 erreicht die Rußbelastung an dem FS-Sensor (Darstellung 802) die Belastung in Höhe eines Schwellenwerts für die Regenerierung des FS-Sensors (Markierung 806). Bei der Belastung in Höhe eines Schwellenwerts kann es sich um eine Belastung handeln, bei der der Sensor einer Regenerierung einfordert. Bei t1 kann eine Regenerierung des FS-Sensors entsprechend der vorstehenden Erläuterung initiiert werden. Kurzum kann die Steuerung einen Schalter in der elektrischen Schaltung schließen, um Spannung an die Heizelemente anzulegen, die beispielsweise entlang der Innenfläche des Mittelelements ausgebildet sind. Darüber hinaus kann der FS-Sensor nicht in FS-Sammelmodus betrieben werden, sodass die Steuerung keine Spannung an die Sensorelektroden anlegen kann.
• Demnach kann der FS-Sensor zwischen t1 und t2 durch das Einschalten der elektrischen Schaltung zur Regenerierung regeneriert werden. Bei t2 kann der FS-Sensor kühl genug sein und zum Beispiel damit beginnen, Ruß zu sammeln und mit dem Sammeln zwischen t2 und t3 (DPF-Regenerierungszyklus) fortsetzen. Während der Zeit zwischen t2 und t3 steigt die Rußbelastung im DPF weiter an (Darstellung 804). Bei t3 erreicht die Rußbelastung an dem DPF (Darstellung 804) jedoch die Belastung in Höhe eines Schwellenwerts für die Regenerierung des DPF (Markierung 808). Zwischen t3 und t4 kann der DPF regeneriert sein, um den an dem DPF abgelagerten Ruß zu verbrennen. Ferner kann bei t4 die Regenerierungshäufigkeit des FS-Sensors mit einer zuvor geschätzten Regenerierungshäufigkeit des FS-Sensors verglichen werden. Wenn die Regenerierungshäufigkeit des FS-Sensors im Vergleich zu vorhergehenden Zyklen gleich bleibt, kann bestimmt werden, dass der DPF nicht leckt. Auf diese Art kann auf Grundlage der Ausgabe des FS-Sensors der Zustand des DPF überwacht und Lecks können festgestellt werden.
• Zwischen t5 und t6 ist ein anderer DPF-Zyklus dargestellt. Hier steigt zwischen t5 und t6 die Rußbelastung an dem DPF allmählich an (Darstellung (804). Während dieser Zeit kann die Rußbelastung an dem FS-Sensor (Darstellung 802) kontrolliert werden. Die Darstellung 802 zeigt, dass der FS-Sensor wie vorstehend beschrieben mehrere Regenerierungszyklen durchläuft. Die Regenerierungshäufigkeit des FS-Sensors hat sich jedoch beinahe verdoppelt (Darstellung 802). Die höhere Regenerierungshäufigkeit in dem FS-Sensor kann darauf hinweisen, dass das ausströmende Abgas eine höhere Feinstaubmenge enthält als bei einem normal funktionierenden DPF festgestellt wurde. Demnach kann bei t6 ein Lecken des DPF angezeigt werden.
• Auf diese Weise kann eine genauere Messung der FS-Belastung im Abgas und somit die Rußbelastung im DPF bestimmt werden. Demnach steigert dies die Effizienz von Filterregenerierungsbetrieben. Darüber hinaus kann durch das Ermöglichen einer genaueren Diagnose eines Abgas-DPF die Einhaltung der Abgasemissionsanforderungen gesteigert werden. Von daher verringert dies die hohen Garantiekosten für das Ersetzen funktionierender Partikelfilter und die Lebensdauer von Abgaskomponenten wird verlängert.
• Auf diese Weise kann ein Sensorelement durch ein oder mehrere kugelförmige Schutzrohre, die eine gleichmäßige Rußablagerung weiter verbessern, abgeschirmt werden. Abgase können über ein Flussrohr, das sich an einer nachgelagerten Fläche der kugelförmigen Baugruppe befindet, in die Sensorbaugruppe eintreten. Demnach kann das Abgas Änderungen in Strömungsrichtung durchlaufen, was dabei hilft, die Strömungsrate zu verringern. Zusätzlich fließen Wassertropfen und größere Verunreinigungen aufgrund ihres größeren Impulses im Vergleich zu kleineren Partikeln an dem Flussrohr vorbei. Das Abgas wird zu der Innenkammer der Innenvorrichtung gelenkt, wo das Abgas von dem ringförmigen Raum und dem Sensorelement getrennt wird. Abgas fließt dann durch den Auslass der Innenvorrichtung und in den ringförmigen Raum, wo das Abgas um das Sensorelement fließen kann. Auf diese Art können durch das Trennen der Innenkammer von dem Sensorelement Probleme der ungleichmäßigen Rußablagerung aufgrund des gleichmäßigen, vom ringförmigen Raum bewirkten Stroms verhindert werden. Somit kann der ringförmige Raum zwischen der Innenvorrichtung und Außenvorrichtung größenbemessen, geformt und positioniert sein, um einen einheitlichen Strom von Abgasen auf die Sensorfläche zu erzeugen.
• Eine technische Auswirkung größeren gleichmäßigen Stromauftreffens von Probegasen auf einem Feinstaubsensor kann durch Senken der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erreicht werden. Durch das Unterbrechen des Strömungsweges des Abgases und Senken der Geschwindigkeit, kann die Gleichmäßigkeit des Stroms an der Feinstaubsensorfläche erhöht werden. Noch ferner wird durch das Positionieren des Sensorelements außerhalb der Innenkammer in dem ringförmigen Raum Abgas gezwungen, am Sensorelement vorbei zu strömen, bevor es aus der kugelförmigen Baugruppe ausgestoßen wird.
• Eine Feinstaubsensorbaugruppe umfasst eine kugelförmige Baugruppe, eine Innenvorrichtung, die innerhalb einer Außenvorrichtung der kugelförmigen Baugruppe positioniert ist, versetzt zu einem geometrischen Zentrum der Außenvorrichtung, und ein Sensorelement, das sich an einer Außenfläche der Innenvorrichtung befindet, proximal zu einem engsten Durchgang zwischen der Außenvorrichtung und der Innenvorrichtung. Ein erstes Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe umfasst ferner, dass die Innenvorrichtung über ein Flussrohr und eine Stütze fest in der Außenvorrichtung angebracht ist. Ein zweites Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe, optional das erste Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass das Flussrohr schräg zu einer vertikalen Achse der Außenvorrichtung und gegen eine nachgelagerte Fläche der Außenvorrichtung relativ zu einer Richtung des Abgasstroms positioniert ist. Ein drittes Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe, optional das erste und/oder zweite Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass die Stütze senkrecht zu dem Flussrohr und gegen eine vorgelagerte Fläche der Außenvorrichtung positioniert ist und wobei die Stütze fest ist und das Flussrohr hohl ist. Ein viertes Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe, optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass das Sensorelement zylindrisch ist und um einen größten Durchmesser der Innenvorrichtung positioniert ist. Ein fünftes Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe, optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass die Innenvorrichtung eine sich darin befindende Innenkammer umfasst und die kugelförmige Baugruppe einen ringförmigen Raum umfasst, der sich zwischen der Außenvorrichtung und Innenvorrichtung befindet, ferner umfassend einen Innenvorrichtungsauslass, der die Innenkammer fluidisch mit dem ringförmigen Raum verbindet. Ein sechstes Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe, optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltend, umfasst ferner, dass die Innenvorrichtung eine erste Aussparung, die dem Innenvorrichtungsauslass in der Nähe einer Oberseite der Innenvorrichtung entspricht und eine zweite Aussparung, die einem Flussrohr in der Nähe eines Bodens der Innenvorrichtung entspricht, umfasst. Ein siebtes Beispiel der Feinstaubsensorbaugruppe, optional eines oder mehrere von dem ersten bis sechsten Beispiel beinhaltend, umfasst ferner, dass die Innenvorrichtung vollständig von der Außenvorrichtung beabstandet und darin aufgehängt ist, und dass die Außenvorrichtung eine Kugelform ist und die Innenvorrichtung eine längliche Form ist.
• Ein beispielhafter Feinstaubsensor umfasst ein Paar ineinandergreifender Elektroden, die an einer ersten Fläche eines zylindrischen Sensorelements gebildet sind, ein Heizelement, das an einer zweiten Fläche des zylindrischen Sensorelements gebildet ist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche entgegengesetzt ist, und ein Flussrohr und einen Abstandshalter, die eine Innenvorrichtung in einer Außenvorrichtung einer kugelförmigen Baugruppe aufhängen, wobei die Innenvorrichtung über einen ringförmigen Raum vollständig weg von der Außenvorrichtung beabstandet ist. Ein erstes Beispiel des Feinstaubsensors beinhaltet ferner, dass die zweite Fläche des zylindrischen Sensorelements gegen eine Außenfläche der Innenvorrichtung gedrückt wird und dass die erste Fläche des Sensorelements gegenüber dem ringförmigen Raum ausgesetzt ist. Ein zweites Beispiel des Feinstaubsensors, optional das erste Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass das Flussrohr ausgelegt ist, um Abgas stromabwärts der kugelförmigen Baugruppe zu einer Innenkammer zu leiten, die in der Innenvorrichtung positioniert ist, und wobei der Abstandshalter undurchlässig gegenüber Abgasstrom ist. Ein drittes Beispiel des Feinstaubsensors, optional das erste und/oder zweite Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass die kugelförmige Baugruppe über eine Stützstange, die sich von einer Oberseite des Abgasdurchgangs entlang einer vertikalen Achse erstreckt, in einem Abgasdurchgang befestigt ist. Ein viertes Beispiel des Feinstaubsensors, optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass die Innenvorrichtung länglich ist und die Außenvorrichtung kugelförmig ist und wobei ein Zentrum der Innenvorrichtung zu einem Zentrum der Außenvorrichtung versetzt ist. Ein fünftes Beispiel des Feinstaubsensors, optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass sich das Sensorelement um einen größten Umfang der Innenvorrichtung, einem engsten Spalt zwischen der Außenvorrichtung und Innenvorrichtung nachgelagert, befindet. Ein sechstes Beispiel des Feinstaubsensors, optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass die kugelförmige Baugruppe einen Abgasdurchgang begrenzt, der einen Venturi-Hals an einem Außenvorrichtungsauslass der Außenvorrichtung bildet. Ein siebtes Beispiel des Feinstaubsensors, optional eines oder mehrere von dem ersten bis sechsten Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, das die Außenvorrichtung und Innenvorrichtung keinen anderen Einlass und keine zusätzlichen Auslässe als Flussrohr, Innenvorrichtungsauslass und Außenvorrichtungsauslass umfassen.
• Ein Verfahren umfasst das Strömen von Abgas von unterhalb eines Partikelfilters in eine Abgassensorbaugruppe über ein Flussrohr, das zwischen Innen- und Außenvorrichtungen positioniert ist, in eine Richtung gegen den Abgasstrom in einem Abgasrohr, wobei das Flussrohr mit nachgelagerten Flächen der Innen- und Außenvorrichtung verbunden ist und das Abgas in Richtung einer Innenkammer in der Innenvorrichtung lenkt, bevor das Abgas zu einem ringförmigen Raum fließt, der sich zwischen der Innen- und Außenvorrichtung befindet, wobei das Abgas in eine Richtung orthogonal zu dem Abgasstrom in dem Abgasrohr fließt. Ein erstes Beispiel des Verfahren beinhaltet ferner das Strömen des Abgases in dem ringförmigen Raum über ein Sensorelement, das mit einer Fläche der Innenvorrichtung außerhalb der Innenkammer verbunden ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens, optional das erste Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass sich das Flussrohr und ein Außenvorrichtungsauslass in einer unteren Hälfte der Außenvorrichtung befinden und sich das Sensorelement in einer oberen Hälfte der Außenvorrichtung befindet. Ein drittes Beispiel des Verfahrens, optional das erste und/oder zweite Beispiel beinhaltend, beinhaltet ferner, dass das Flussrohr die Innenkammer fluidisch mit dem Abgasrohr verbindet, ferner umfassend einen Innenvorrichtungsauslass, der die Innenkammer in einer oberen Hälfte der Außenvorrichtung fluidisch mit dem ringförmigen Raum verbindet.
• Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur einfacheren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
• Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
• Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 20120085146 A1 [0003]
• US 8310249 B2 [0005]

Claims (15)

1. Feinstaubsensorbaugruppe, umfassend: eine kugelförmige Baugruppe; eine Innenvorrichtung, die innerhalb einer Außenvorrichtung der kugelförmigen Baugruppe positioniert ist, versetzt zu einem geometrischen Zentrum der Außenvorrichtung; und ein Sensorelement, das sich an einer Außenfläche der Innenvorrichtung proximal zu einem engsten Durchgang zwischen der Außenvorrichtung und der Innenvorrichtung befindet.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Innenvorrichtung über ein Flussrohr und eine Stütze fest in der Außenvorrichtung angebracht ist.
3. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei das Flussrohr schräg zu einer vertikalen Achse der Außenvorrichtung und gegen eine nachgelagerte Fläche der Außenvorrichtung relativ zu einer Richtung des Abgasstroms positioniert ist.
4. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Stütze senkrecht zu dem Flussrohr und gegen eine vorgelagerte Fläche der Außenvorrichtung positioniert ist und wobei die Stütze fest ist und das Flussrohr hohl ist.
5. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement zylindrisch und um einen größten Durchmesser der Innenvorrichtung positioniert ist.
6. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Innenvorrichtung eine sich darin befindende Innenkammer umfasst und die kugelförmige Baugruppe einen ringförmigen Raum umfasst, der sich zwischen der Außenvorrichtung und Innenvorrichtung befindet, ferner umfassend einen Innenvorrichtungsauslass, der die Innenkammer fluidisch mit dem ringförmigen Raum verbindet.
7. Baugruppe nach Anspruch 6, wobei die Innenvorrichtung eine erste Aussparung, die dem Innenvorrichtungsauslass in der Nähe einer Oberseite der Innenvorrichtung entspricht und eine zweite Aussparung, die einem Flussrohr in der Nähe eines Bodens der Innenvorrichtung entspricht, umfasst.
8. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Innenvorrichtung vollständig von der Außenvorrichtung beabstandet und innerhalb derselben aufgehängt ist, und wobei die Außenvorrichtung eine Kugelform aufweist und die Innenvorrichtung eine längliche Form aufweist.
9. Feinstaubsensor, umfassend: ein Paar ineinandergreifender Elektroden, die auf einer ersten Fläche eines zylindrischen Sensorelements gebildet sind; ein Heizelement, das auf einer zweiten Fläche des zylindrischen Sensorelements gebildet ist, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche entgegengesetzt ist; und ein Flussrohr und einen Abstandshalter, die eine Innenvorrichtung in einer Außenvorrichtung einer kugelförmigen Baugruppe aufhängen, wobei die Innenvorrichtung über einen ringförmigen Raum vollständig von der Außenvorrichtung beabstandet ist.
10. Feinstaubsensor nach Anspruch 9, wobei die zweite Fläche des zylindrischen Sensorelements gegen eine Außenfläche der Innenvorrichtung gedrückt wird und wobei die erste Fläche des Sensorelements dem ringförmigen Raum ausgesetzt ist und wobei die Außenvorrichtung und Innenvorrichtung keine anderen Einlässe und zusätzlichen Auslässe als das Flussrohr, einen Innenvorrichtungsauslass und einen Außenvorrichtungsauslass umfassen.
11. Feinstaubsensor nach Anspruch 9, wobei das Flussrohr ausgelegt ist, um Abgas stromabwärts der kugelförmigen Baugruppe zu einer Innenkammer zu leiten, die in der Innenvorrichtung positioniert ist, und wobei der Abstandshalter undurchlässig gegenüber Abgasstrom ist.
12. Feinstaubsensor nach Anspruch 9, wobei die kugelförmige Baugruppe über eine Stützstange, die sich von einer Oberseite des Abgasdurchgangs entlang einer vertikalen Achse erstreckt, in einem Abgasdurchgang befestigt ist.
13. Feinstaubsensor nach Anspruch 9, wobei die Innenvorrichtung länglich ist und die Außenvorrichtung kugelförmig ist und wobei ein Zentrum der Innenvorrichtung zu einem Zentrum der Außenvorrichtung versetzt ist.
14. Feinstaubsensor nach Anspruch 9, wobei sich das Sensorelement um einen größten Umfang der Innenvorrichtung, einem engsten Spalt zwischen der Außenvorrichtung und Innenvorrichtung nachgelagert, befindet.
15. Feinstaubsensor nach Anspruch 9, wobei die kugelförmige Baugruppe einen Abgasdurchgang begrenzt, der einen Venturi-Hals an einem Außenvorrichtungsauslass der Außenvorrichtung bildet.

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