DE102018115857A1

DE102018115857A1 - Feinstauberfassungssensor

Info

Publication number: DE102018115857A1
Application number: DE102018115857.2A
Authority: DE
Inventors: Go Miyagawa; Takashi Araki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US11022535B2; JP2019027853A; JP6977366B2; US20190033195A1

Abstract

Ein PM-Erfassungssensor weist ein Sensorkörperteil, das aus einem isolierenden Bauteil hergestellt ist, sowie eine positive Elektrode und eine negative Elektrode auf. Die positive Elektrode ist aus einer Mehrzahl von positiven Elektrodensegmenten zusammengesetzt. Die negative Elektrode ist aus einer Mehrzahl von negativen Elektrodensegmenten zusammengesetzt. Auf dem Sensorkörperteil ist eine Ablagerungsoberfläche ausgebildet. Diese Elektrodensegmente sind derart auf der Ablagerungs-Oberfläche ausgebildet, dass diese zum Abgas freiliegen, das in das Innere des PM-Erfassungssensors eingeführt wird. Die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente sind auf der Ablagerungsoberfläche entlang einer kurzen Breitenrichtung und einer langen Breitenrichtung jedes Elektrodensegments zueinander benachbart sowie voneinander getrennt angeordnet. Die kurze Breitenrichtung und die lange Breitenrichtung verlaufen orthogonal zu einer normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Feinstauberfassungssensoren, die dazu in der Lage sind, eine Menge an Feinstaub zu erfassen, der im Abgas enthalten ist, das aus einer Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Feinstauberfassungssensoren und Feinstaubfilter wie beispielsweise Diesel-Partikelfilter (DPF) sind in Abgasreinigungssystemen und dergleichen verwendet worden. Ein Feinstauberfassungssensor (nachfolgend der PM-Erfassungssensor) erfasst die Menge an Feinstaub (engl. particulate matter, nachfolgend PM), der im Abgas enthalten ist, das aus einer Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird. Allgemein ist der PM-Erfassungssensor auf einem Abgasrohr einer Maschine mit interner Verbrennung an einer stromabwärtigen Seite eines Feinstaubfilters (nachfolgend der PM-Filter) in dem Abgasrohr montiert. Der PM-Erfassungssensor weist ein Sensorkörperteil auf, das aus einem isolierenden Bauteil sowie einem Paar von Elektroden, die auf einer ersten Oberfläche, d. h. auf einer Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils ausgebildet sind, hergestellt ist. Patentdokument 1, die japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Nr. JP 2016-03927 , offenbart einen derartigen PM-Erfassungssensor.
Die Oberfläche des Sensorkörperteils, auf welcher das Paar von Elektroden ausgebildet ist, wird eine Ablagerungsoberfläche genannt. Auf der Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils wird PM, der im Abgas enthalten ist, durch erzeugte elektrische Felder auf der Ablagerungsoberfläche angezogen, abgelagert und angesammelt. Das Paar von Elektroden bzw. Elektrodenpaar ist mit einem vorgegebenen Intervall auf der Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils angeordnet.
Das heißt, dass das elektrische Feld zwischen dem Paar von Elektroden erzeugt wird, wenn eine Gleichstrom-Spannung (d. h. DC-Spannung) an das Paar von Elektroden angelegt wird. Weil PM, der im Abgas enthalten ist, aufgrund einer Kollision mit Ionen und Reibung an einer internen Wand des Abgasrohrs schwach geladen worden ist, und aufgrund eines benachbarten PMs, der in dem Abgasrohr strömt, wenn das elektrische Feld zwischen dem Paar von Elektroden erzeugt wird, wird PM durch eine elektrostatische Kraft, die durch das erzeugte elektrische Feld vorgesehen ist, auf die Ablagerungsoberfläche angezogen. Schließlich wird PM auf der Ablagerungsoberfläche abgelagert, die auf der Oberfläche des Sensorkörperteils ausgebildet ist. Ferner ist PM elektrisch leitfähig.
Wenn sich PM ansammelt und auf der Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils ablagert, wird ein PM-Brückenteil, das aus verbundenem PM zusammengesetzt ist, zwischen dem Paar von Elektroden ausgebildet, die auf der Ionenoberfläche angeordnet sind, und zwischen dem Paar von Elektroden fließt ein Strom. Eine Magnitude des Stroms entspricht der Menge an PM, der zwischen dem Paar von Elektroden abgelagert wird. Der PM-Sensor, der die zuvor beschriebene Struktur aufweist, erfasst die Magnitude des Stroms, der zwischen dem Paar von Elektroden fließt, und eine Steuervorrichtung erfasst die Menge an PM, der im Abgas enthalten ist, auf der Grundlage der Magnitude des Stroms, die durch den PM-Sensor erfasst wird.
Allerdings weist der PM-Erfassungssensor, der eine zuvor beschriebene herkömmliche Struktur aufweist, hinsichtlich einer PM-Erfassungs-Empfindlichkeit Verbesserungspotenzial auf. 23 zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines PM-Erfassungssensors als ein Vergleichsbeispiel, welches eine herkömmliche Elektrodenanordnung zum Ablagern von Feinstaub aufweist. Bei der herkömmlichen Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor, der in 23 gezeigt wird, weist jede Elektrode eine kurze Breite und eine lange Länge auf, die entlang der Gesamtfläche einer Ablagerungsoberfläche auf einem Sensorkörperteil kontinuierlich ausgebildet sind. Ein elektrisches Feld, das auf einem Paar aus einer positiven Elektrode 3_P und einer negativen Elektrode 3_N erzeugt wird, weist eine einheitliche Stärke auf und PM wird einheitlich auf der Gesamtoberfläche der Ablagerungsoberfläche auf dem Sensorkörperteil abgelagert.
24 zeigt eine Ansicht, die ein PM-Brückenteil zeigt, das aus verbundenem PM zusammengesetzt ist, das zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N in dem PM-Erfassungssensor ausgebildet ist, der in 23 gezeigt wird, wenn Abgas in der Y-Richtung strömt, welche orthogonal zu der X-Richtung verläuft. Wie in 24 gezeigt wird, bildet verbundener PM das PM-Brückenteil aus, durch welches die positive Elektrode 3_P elektrisch mit der negativen Elektrode 3_N verbunden ist. Die PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors variiert aufgrund der Strömungsrichtung von Abgas g. Wie in 24 gezeigt wird, ist das PM-Brückenteil 80 in einfacher Weise entlang der Richtung des elektrischen Felds zwischen dem Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N ausgebildet, wenn die Strömungsrichtung von Abgas g mit der Richtung des erzeugten elektrischen Felds zusammenfällt. Dieses bildet schnell die elektrische Leitung zwischen dem Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N aus. Bei der Struktur, die in 24 gezeigt wird, erfasst der PM-Erfassungssensor, dass das Abgas eine große Menge an PM enthält.
25 zeigt eine Ansicht, die einen Fall zeigt, bei welchem kein PM-Brückenteil zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N in dem PM-Erfassungssensor gemäß dem Vergleichsbeispiel ausgebildet ist, wenn Abgas g in der X-Richtung strömt. Wie in 25 gezeigt wird, ist es schwierig, entlang der Strömungsrichtung von Abgas g rasch ein PM-Brückenteil zu erzeugen, wenn die Strömungsrichtung des Abgases g orthogonal zu der Richtung des erzeugten elektrischen Felds (als der Y-Richtung) verläuft, und es ist eine lange Zeitspanne notwendig, um die elektrische Leitung zwischen dem Paar aus der positive Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N zu erzeugen. In diesem Fall erfasst der PM-Erfassungssensor, dass eine geringere Menge an PM in dem Abgas g enthalten ist.
Bei der herkömmlichen Elektrodenanordnung bei dem zuvor beschriebenen PM-Erfassungssensor ist es schwierig, eine starke Kraft zu erzeugen und lokal eine hohe Konzentration von PM auf spezifischen Flächen auf der Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils abzulagern, und schwierig, entlang der Strömungsrichtung von Abgas in einfacher Weise PM-Brückenteile zu erzeugen, die aus verbundenem PM zusammengesetzt sind, weil das erzeugte elektrische Feld auf der gesamten Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils die gleiche Intensität aufweist. Dies bedeutet, dass die PM-Erfassungs-Empfindlichkeit eines PM-Erfassungssensors aufgrund der Änderung der Strömungsrichtung von Abgas in einfacher Weise variiert.
Kurzfassung
Es ist daher wünschenswert, einen Feinstauberfassungssensor vorzusehen, der eine verbesserte Elektrodenanordnung aufweist, die dazu in der Lage ist, eine PM-Erfassungs-Empfindlichkeit zum Erfassen einer Menge an Feinstaub, der im Abgas enthalten ist, das aus einer Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird, zu erhöhen, und dazu in der Lage ist, die Variation der Erfassungs-Empfindlichkeit aufgrund der Variation der Strömungsrichtung des Abgases zu reduzieren.
Eine beispielhafte Ausführungsform sieht einen Feinstauberfassungssensor vor, der dazu in der Lage sind, eine Menge an Feinstaub zu erfassen, der im Abgas enthalten ist, das aus einer Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird. Der Feinstauberfassungssensor weist ein Sensorkörperteil und zwei Arten von Elektroden auf. Das Sensorkörperteil ist aus einem isolierenden Bauteil hergestellt. Auf einer Oberfläche des Sensorkörperteils ist eine Ablagerungsoberfläche ausgebildet. Die zwei Arten von Elektroden sind eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, welche auf der Ablagerungsoberfläche ausgebildet sind, um zum Abgas als einem Erfassungsziel, das in den Feinstauberfassungssensor eingeführt wird, freizuliegen.
Die positive Elektrode ist aus einer Mehrzahl von positiven Elektrodensegmenten zusammengesetzt. Die negative Elektrode ist aus einer Mehrzahl von negativen Elektrodensegmenten zusammengesetzt. Die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente sind auf der Ablagerungsoberfläche in zumindest einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung zueinander benachbart sowie voneinander dispergiert (d. h. getrennt) angeordnet. Die erste Richtung verläuft orthogonal zu einer normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche. Auf ähnliche Weise verläuft die zweite Richtung orthogonal zu der normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche.
Bei dem Feinstauberfassungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die zuvor beschriebene verbesserte Elektrodenanordnung aufweist, werden die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente in zumindest zwei spezifischen Richtungen benachbart und abwechselnd auf der Ablagerungsoberfläche (als einer ersten Oberfläche) des Sensorkörperteils angeordnet. Die kurze Breitenrichtung und die lange Breitenrichtung verlaufen orthogonal zu einer normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche.
Die Struktur der verbesserten Elektrodenanordnung macht es möglich, die Erfassungs-Empfindlichkeit des Feinstauberfassungssensors zum Erfassen einer Menge an Feinstaub zu steigern, der in dem Abgas enthalten ist. Das heißt, die zuvor beschriebene verbesserte Elektrodenanordnung erzeugt an den Teilen, an welchen die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente zueinander benachbart angeordnet sind, ein elektrisches Feld, das eine relativ hohe Intensität aufweist, und erzeugt an den verbleibenden Teilen auf der Ablagerungsoberfläche, an welchen die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente nicht zueinander benachbart angeordnet sind, ein elektrisches Feld, das eine relativ niedrige Intensität aufweist. Diese verbesserte Elektrodenanordnung macht es möglich, auf der Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils die Teile, die eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, und die Teile, die eine niedrige elektrische Feldintensität aufweisen, auszubilden. Feinstaub wird in einfacher Weise angezogen und abgelagert und Feinstaub-Brückenteile werden auf den Teilen ausgebildet, welche auf der Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen. Die Feinstaub-Brückenteile werden auf den Teilen erzeugt, welche eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen. Diese verbesserte Elektrodenanordnung ermöglicht, dass Strom innerhalb einer kurzen Zeit in einfacher Weise zwischen den positiven Elektrodensegmenten und den negativen Elektrodensegmenten fließt, und steigert die PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des Feinstauberfassungssensors.
Bei der verbesserten Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt diese Elektrodenanordnung an den spezifischen Teilen eine starke Anziehungskraft, um Feinstaub stark anzuziehen und damit die Feinstaub-Brückenteile ungeachtet der Beziehung zwischen der Strömungsrichtung des Abgases und der Richtung der erzeugten elektrischen Felder auf den Ablagerungsoberflächen des Sensorkörperteils schnell wachsen, weil die Teile, die eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, an den spezifischen Teilen auf der Ablagerungsoberfläche erzeugt werden. Diese Elektrodenanordnung macht es möglich, den Einfluss einer Variation der Strömungsrichtung des Abgases auf die Feinstauberfassungs-Empfindlichkeit des Feinstauberfassungssensors zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung sieht den Feinstauberfassungssensor vor, der ungeachtet einer Variation der Strömungsrichtung von Abgas eine exzellente Erfassungs-Empfindlichkeit zum Erfassen einer Menge an Feinstaub, der im Abgas enthalten ist, aufweist.
Figurenliste
Beispielhaft wird eine bevorzugte, nicht-beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt/Es zeigen:

1 eine auseinander gezogene Perspektivansicht, welche einen PM-Erfassungssensor gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, bei welcher PM angezogen und gesammelt wird, aber kein PM-Brückenteil ausgebildet wird.
4 eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, bei welcher PM-Brückenteile, die aus verbundenem PM zusammengesetzt sind, ausgebildet werden.
5 einen Graphen, welcher eine Zeitvariation eines Stroms zeigt, der zwischen Elektroden fließt, die bei dem PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ausgebildet sind.
6 eine Ansicht, welche einen Querschnitt des PM-Erfassungssensors gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, der eine Gehäuse-Einhausung, eine Innenabdeckungs-Einhausung und eine Außenabdeckungs-Einhausung aufweist.
7 eine Ansicht, welche eine schematische Struktur eines Abgassystems zeigt, das auf einem Kraftfahrzeug montiert ist, in welchem der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform angeordnet ist.
8 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher PM abgelagert wird und die PM-Brückenteile, die aus verbundenem PM zusammengesetzt sind, ausgebildet werden.
10 einen Graphen, der eine Richtwirkung bei einer PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors und eines Vergleichsbeispiels zeigt.
11 eine Ansicht, welche einen Querschnitt des PM-Erfassungssensors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt, der bei dem Graphen verwendet werden soll, der in 10 gezeigt wird.
12 eine Ansicht, welche einen Querschnitt des PM-Erfassungssensors zeigt, welcher verglichen mit dem PM-Erfassungssensor, der in 11 gezeigt wird, relativ zu der Strömungsrichtung von Abgas um 90 Grad gedreht ist.
13 eine auseinander gezogene Perspektivansicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform, die in 14 gezeigt wird, bei welcher Feinstaub abgelagert wird und PM-Brückenteile, die aus verbundenem PM zusammengesetzt sind, ausgebildet werden.
16 eine Ansicht, die eine Intensitäts-Verteilung von elektrischen Feldern zeigt, die auf der Ablagerungsoberfläche in dem PM-Erfassungssensor erzeugt werden, der eine andere Struktur gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform aufweist.
17 eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher positive Elektrodensegmente und negative Elektrodensegmente sich nicht in einer Y-Richtung überlappen.
18 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer achten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß einer neunten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 eine vergrößerte Teilansicht eines PM-Erfassungssensors gemäß einem Vergleichsbeispiel, bei welchem Feinstaub abgelagert wird.
24 eine Ansicht, die ein PM-Brückenteil zeigt, das in dem PM-Erfassungssensor gemäß dem Vergleichsbeispiel zwischen Elektroden ausgebildet ist, wenn Abgas in einer Y-Richtung strömt; und
25 eine Ansicht, die verbundenen PM zeigt, welcher kein PM-Brückenteil zwischen Elektrodensegmenten in dem PM-Erfassungssensor gemäß dem Vergleichsbeispiel ausbildet, wenn Abgas in einer X-Richtung strömt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder -ziffern gleiche oder äquivalente Komponententeile in mehreren Diagrammen.
Erste beispielhafte Ausführungsform
Eine Beschreibung eines Feinstauberfassungssensors (nachfolgend der PM-Erfassungssensor) gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 angegeben werden.
Der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist auf einem Abgasrohr 71 montiert (vergleiche 7), das mit einer Maschine 7 mit interner Verbrennung (vergleiche 7, nachfolgend die Maschine 7) verbunden ist, um so eine Menge an Feinstaub 8 (nachfolgend PM 8) zu erfassen, der im Abgas g enthalten ist, das aus der Maschine 7 ausgestoßen wird.
1 zeigt eine auseinander gezogene Perspektivansicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, die in 1 gezeigt wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, weist der PM-Erfassungssensor 1 ein Sensorkörperteil 2 auf, das aus einem isolierenden Bauteil hergestellt ist. Auf einer ersten Oberfläche des Sensorkörperteils 2 ist eine Ablagerungsoberfläche 20 ausgebildet. Auf der Ablagerungsoberfläche 20 des Sensorkörperteils 2 in dem PM-Erfassungssensor 1 wird PM 8 angesammelt und abgelagert.
Zwei Arten von Elektroden 3, wie beispielsweise ein Paar aus einer positiven Elektrode 3_P und einer negativen Elektrode 3_N sind auf der Ablagerungsoberfläche 20 des Sensorkörperteils 2 ausgebildet. Die positive Elektrode 3_P ist aus einer Mehrzahl von positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg zusammengesetzt. Die negative Elektrode 3_N ist aus einer Mehrzahl von negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg zusammengesetzt. Das Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N ist zum Abgas g freigelegt, das in das Innere des PM-Erfassungssensors 1 eingeführt wird. Eine Gleichstrom-Spannung (nachfolgend die DC-Spannung) wird zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N zugeführt.
Das heißt, die positive Elektrode 3_P ist aus den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg zusammengesetzt. Die negative Elektrode 3_N ist aus den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg zusammengesetzt. Wie in 2 deutlich gezeigt wird, sind die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg abwechselnd und zumindest in einer ersten Richtung A₁ und in einer zweiten Richtung A₂ auf der Ablagerungsoberfläche 20 zueinander benachbart angeordnet. Die erste Richtung A₁ und die zweite Richtung A₂ verlaufen orthogonal zu einer normalen Richtung (Z-Richtung) der Ablagerungsoberfläche 20. Wie in 2 gezeigt wird, entspricht die erste Richtung A₁ zum Beispiel der kurzen Breitenrichtung von sowohl den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg als auch den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg . Andererseits entspricht die zweite Richtung A₂ einer schrägen Richtung, die ausgehend von einem positiven Elektrodensegment 3_Pseg oder einem negativen Elektrodensegment 3_Nseg betrachtet wird, wie in 2 gezeigt wird.
Das heißt, dass bei einem negativen Elektrodensegment 3_Nseg , das in 2 gezeigt wird, die zwei positiven Elektrodensegmente 3_Pseg an einer vorderen Stelle und einer hinteren Stelle in der ersten Richtung A₁ benachbart angeordnet sind, und die anderen zwei positiven Elektrodensegmente 3_Pseg ebenfalls an schrägen Stellen in einer schrägen Richtung, d. h. in der zweiten Richtung A₂ , benachbart angeordnet sind.
Ähnlich wie bei der Anordnung der zuvor beschriebenen negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind bei einem positiven Elektrodensegment 3_Pseg die zwei negativen Elektrodensegmente 3_Nseg an einer vorderen Stelle und einer hinteren Stelle in der ersten Richtung A₁ benachbart angeordnet, und die anderen zwei negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind ebenfalls in einer schrägen Richtung, d. h. in der zweiten Richtung A₂ , benachbart angeordnet. Das heißt, dass die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg auf der Ablagerungsoberfläche 20 in der X-Richtung und der Y-Richtung abwechselnd angeordnet sind, wie in 2 gezeigt wird.
7 zeigt eine Ansicht, welche eine schematische Struktur eines Abgassystems zeigt, das auf einem Kraftfahrzeug montiert ist, in welchem der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform angeordnet ist. Wie in 7 gezeigt wird, ist die Maschine 7, die auf dem Kraftfahrzeug montiert ist, mit dem Abgasrohr 71 verbunden. Das Abgas g wird aus der Maschine 7 ausgestoßen und strömt durch das Abgasrohr 71 zu der Außenseite bzw. nach außen. Ein Feinstaubfilter 72 (nachfolgend der PM-Filter 72) ist in dem Abgasrohr 71 angeordnet. Der PM-Filter 72 sammelt den PM 8, der im Abgas g enthalten ist. In dem Abgassystem, das in 7 gezeigt wird, ist der PM-Erfassungssensor 1 an einer stromabwärtigen Seite des PM-Filters 72 angeordnet.
Der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform erfasst eine Menge an PM 8, der in dem Abgas g enthalten ist, welches durch den PM-Filter 72 durchgetreten ist. Ein Steuerungsteil 13 (welches später erläutert werden wird, wie beispielsweise eine elektrische bzw. elektronische Steuereinheit) bestimmt, dass ein Fehler des PM-Filters 72 auftritt, wenn die erfasste Menge des PMs 8 mehr als einen vorgegebenen oberen Grenzwert beträgt.
Der PM-Erfassungssensor 1 ist mit einer Gleichstrom-Leistungsquelle 11 (nachfolgend die DC-Leistungsquelle 11), einem Stromsensor 12 und dem Steuerungsteil 13 verbunden. Die DC-Leistungsquelle 11 führt dem Paar von Elektroden 3, das aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N zusammengesetzt ist, die DC-Spannung zu. Der Stromsensor 12 erfasst einen Strom, der zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N fließt.
Das Steuerungsteil 13 berechnet die Menge an PM 8, der im Abgas g enthalten ist, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Stromsensors 12. Ein (nicht näher dargestelltes) Heizvorrichtungsteil ist in dem PM-Erfassungssensor 1 angeordnet, um so Wärmeenergie zu erzeugen. Das Steuerungsteil 13 weist eine (nicht näher dargestellte) Leistungsquelle an, dem Heizvorrichtungsteil eine elektrische Leistung zuzuführen. Wenn dieses die elektrische Leistung aufnimmt, erzeugt das Heizvorrichtungsteil eine Wärmeenergie, um den PM 8 zu verbrennen, der auf der Ablagerungsoberfläche 20 abgelagert ist. Das Steuerungsteil 13 passt eine Magnitude des Stroms an, der in dem Heizvorrichtungsteil fließt.
6 zeigt eine Ansicht, welche einen Querschnitt des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, der eine Gehäuse-Einhausung 41 und eine Abdeckungs-Einhausung 42 aufweist. Die Abdeckungs-Einhausung 42 ist aus einer Innenabdeckungs-Einhausung 42_I und einer Außenabdeckungs-Einhausung 42_O zusammengesetzt. Wie in 6 gezeigt wird, ist der PM-Erfassungssensor 1 an der Gehäuse-Einhausung 41 befestigt. Die Ablagerungsoberfläche 20 ist aus einer vorderen Endoberfläche 200 des PM-Erfassungssensors 1 ausgebildet. Die Innenabdeckungs-Einhausung 42_I und die Außenabdeckungs-Einhausung 42o sind an die Gehäuse-Einhausung 41 eingepasst. Durchdringungslöcher 420 sind in der Innenabdeckungs-Einhausung 42_I und der Außenabdeckungs-Einhausung 42_O ausgebildet, durch welche das Abgas in das Innere des PM-Erfassungssensors 1 eingeführt und zu der Außenseite bzw. nach außerhalb des PM-Erfassungssensors 1 abgeführt wird. Der PM 8, der in dem Abgas g enthalten ist, welches durch die Durchdringungslöcher 420 durchgetreten ist, wird auf der Ablagerungsoberfläche 20 des PM-Erfassungssensors 1 angesammelt und abgelagert.
Wie in 1 gezeigt wird, weist der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform eine Mehrzahl von isolierenden Platten 29 (29_P und 29_N ) auf, die aus einem isolierenden Bauteil hergestellt sind. Die Mehrzahl von isolierenden Platten 29_P und 29_N sind abwechselnd in der Y-Richtung gestapelt, um den PM-Erfassungssensor 1 auszubilden, der in 1 gezeigt wird. Jede der isolierenden Platten 29_P und 29_N ist aus Keramiken wie beispielsweise Aluminiumoxid hergestellt. In dem Sensorkörperteil 2 ist ein Paar von Verbindungsanschlüssen 39 ausgebildet. Das Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N ist durch die Verbindungsanschlüsse 39 mit der DC-Leistungsquelle 11 (vergleiche 7) verbunden.
Anschlussverdrahtungen 38 und das Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N sind auf der ersten Oberfläche des Sensorkörperteils 2 ausgebildet. Das Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N ist durch die Anschlussverdrahtungen 38 elektrisch mit den Verbindungsanschlüssen 39 verbunden.
Das Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N weist eine Kammstruktur auf. Die positive Elektrode 3_P ist auf der isolierenden Platte 29_P ausgebildet und die negative Elektrode 3_N ist auf der isolierenden Platte 29_N ausgebildet. Eine Mehrzahl der isolierenden Platten 29_P und der isolierenden Platten 29_N sind abwechselnd gestapelt, um den PM-Erfassungssensor 1 auszubilden.
Wie in 2 gezeigt wird, weisen sowohl die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg als auch die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg eine lineare Form auf. Die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind zueinander parallel in der normalen Richtung Z der Ablagerungsoberfläche 20 angeordnet. In der Elektrodenanordnung, die in 2 gezeigt wird, sind die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg entlang einer langen Breitenrichtung (d. h. der X-Richtung) jeder der Elektroden 3 bei dem PM-Erfassungssensor 1 angeordnet, um so eine positive Elektrodengruppe 30_P auszubilden. Ähnlich wie bei den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg sind die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg entlang der langen Breitenrichtung (d. h. der X-Richtung) angeordnet, um so eine negative Elektrodengruppe 30_N auszubilden. Die positive Elektrodengruppe 30_P und die negative Elektrodengruppe 30_N sind in einer lateralen bzw. seitlichen Richtung (oder einer Richtung auf der kürzeren Seite), d. h. in der Y-Richtung, abwechselnd angeordnet.
Wenn zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N , welche die Elektrode 3 ausbilden, eine Spannung zugeführt wird, wird zwischen den positiven Elektroden 3_P und den negativen Elektroden 3_N ein elektrisches Feld erzeugt. Insbesondere wird in einer Fläche nahe den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg , die auf der Ablagerungsoberfläche 20 ausgebildet sind, ein elektrisches Feld erzeugt, das eine hohe Intensität aufweist.
3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, bei welcher der PM 8 angezogen und gesammelt wird. Weil der PM 8 leicht geladen ist, wird der PM 8, der in dem Abgas g enthalten ist, durch eine elektrostatische Kraft zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg angezogen, angesammelt und abgelagert.
4 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, bei welcher eine Mehrzahl von PM-Brückenteilen 80, die aus verbundenem PM zusammengesetzt sind, ausgebildet wird. Wenn die PM-Brückenteile 80 ausgebildet sind, wie in 4 gezeigt wird, fließt zwischen dem positiven Elektrodensegment 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg , welche die positive Elektrode 3_P und die negative Elektrode 3_N ausbilden, ein Strom. Indem die Anzahl an PM-Brückenteilen 80 erhöht wird, nimmt die Menge des Stroms zu.
5 zeigt einen Graphen, welcher eine Zeitvariation des Stroms zeigt, der zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg fließt, welche das Paar aus der positiven Elektrode und der negativen Elektrode bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ausbilden. Wie in 5 gezeigt wird, fließt zwischen dem Paar von Elektroden während einer kurzen Zeitspanne (als einer unempfindlichen Dauer, die in 5 gezeigt wird), die ab einem Erfassungs-Startzeitpunkt t₀ bis zu einem Stromfluss-Startzeitpunkt ts gezählt wird, kein Strom, weil zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg noch kein PM-Brückenteil 80 ausgebildet ist.
Wie zuvor beschrieben wird die unempfindliche Dauer ab dem Erfassungs-Startzeitpunkt t₀ bis zu dem Stromfluss-Startzeitpunkt t_s gezählt, der in 5 gezeigt wird. Zu dem Stromfluss-Startzeitpunkt ts erfasst der PM-Erfassungssensor 1 zum ersten Mal eine Menge an PM 8, der in dem Abgas g enthalten ist. Das heißt, dass ein Strom anfängt, zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg bei dem Paar aus der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N zu fließen, wenn zu dem Stromfluss-Startzeitpunkt ts die PM-Brückenteile 80 ausgebildet sind.
Der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform erfasst eine Dauer T (vergleiche 5), die ab dem Erfassungs-Startzeitpunkt t₀ bis zu einem Schwellen-Zeitpunkt Tth gezählt wird, wenn der Strom einen Strom-Schwellenwert I_th erreicht.
Der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform erfasst auf der Grundlage der erfassten Dauer T die Menge an PM 8, der in dem Abgas g enthalten ist.
Nun wird eine Beschreibung der Effekte des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden. Wie in 2 gezeigt wird, sind bei der verbesserten Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform auf der Ablagerungsoberfläche 20, die auf dem Sensorkörperteil 2 ausgebildet ist, in zumindest zwei spezifischen Richtungen, d. h. der ersten Richtung A₁ und der zweiten Richtung A₂ (vergleiche 2), welche orthogonal zu der Z-Richtung verlaufen, abwechselnd die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg zueinander benachbart angeordnet.
Diese verbesserte Elektrodenanordnung macht es möglich, die PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1 zum Erfassen der Menge an PM 8 zu steigern, der in dem Abgas g enthalten ist. Mit anderen Worten erzeugt diese verbesserte Elektrodenanordnung ein elektrisches Feld, das an den Teilen nahe den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg eine relativ hohe Intensität aufweist, und erzeugt ein elektrisches Feld, das an den verbleibenden Teilen, welche den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg nicht nahe sind, eine relativ niedrige Intensität aufweist. Die verbesserte Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform macht es möglich, auf der Ablagerungsoberfläche 20 des Sensorkörperteils 2 die Teile, die eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, und die Teile, die eine niedrige elektrische Feldintensität aufweisen, auszubilden. Entsprechend wird PM 8 in einfacher Weise abgelagert und PM-Brückenteile 80 werden in einfacher Weise auf der Ablagerungsoberfläche 20 des Sensorkörperteils 2 auf den Teilen ausgebildet, welche eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, wie in 4 gezeigt wird. Die Erzeugungsgeschwindigkeit der PM-Brückenteile 80 ist bei den Teilen, welche eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, hoch. Diese verbesserte Elektrodenanordnung ermöglicht, dass Strom innerhalb einer kurzen Zeit in einfacher Weise zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg fließt, und steigert die PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1.
Im Übrigen wird bei einer herkömmlichen Elektroden-Struktur, die in 23 gezeigt wird, auf der gesamten Ablagerungsoberfläche 20 ein elektrisches Feld mit einheitlicher Intensität erzeugt, wenn sowohl die positive Elektrode 3_P als auch die negative Elektrode 3_N eine kleine bzw. geringe Breite und eine lange Länge aufweisen, die auf der gesamten Ablagerungsoberfläche 20 angeordnet ist. In diesem Fall wird PM 8 einheitlich auf der Ablagerungsoberfläche 20 abgelagert und eine Wachstumsrate der PM-Brückenteile 80 wird niedrig.
Andererseits weisen bei der verbesserten Elektrodenanordnung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, wie in 2 gezeigt wird, sowohl die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg als auch die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg eine kurze Breite und eine kurze Länge auf, und eine Mehrzahl der positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und der negativen Elektrodensegmente 3_Nseg ist auf der gesamten Ablagerungsoberfläche 20 des Sensorkörperteils 2 verteilt und angeordnet. Bei dieser verbesserten Elektrodenanordnung werden die Teile, welche eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, und die Teile, welche eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, abwechselnd erzeugt, und die PM-Brückenteile 80, die aus verbundenem PM 8 zusammengesetzt sind, sind auf den Teilen ausgebildet, die eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen. Entsprechend wird die Wachstumsrate der PM-Brückenteile 80 hoch und innerhalb einer kurzen Zeitspanne fließt ein Strom schnell zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg . Das heißt, diese verbesserte Elektrodenanordnung macht es möglich, die unempfindliche Dauer zu reduzieren, welche ab dem Erfassungs-Startzeitpunkt t₀ bis zu dem Stromfluss-Startzeitpunkt t_s gezählt wird, der in 5 gezeigt wird, sowie die Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1 zum Erfassen einer Menge an PM 8 zu steigern, der im Abgas g enthalten ist.
Bei der verbesserten Struktur des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform macht dies es möglich, PM 8 stark anzuziehen, und dass die PM-Brückenteile 80 ungeachtet der Beziehung zwischen der Strömungsrichtung des Abgases g und der Richtung der erzeugten elektrischen Felder auf der Ablagerungsoberfläche 20 des Sensorkörperteils 2 schnell wachsen, weil der Teil des elektrischen Felds mit hoher Intensität auf jedem der spezifischen Teile auf der Ablagerungsoberfläche 20 erzeugt wird. Diese Struktur macht es möglich, den Einfluss einer Variation der Strömungsrichtung des Abgases g auf die PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1 zu reduzieren.
24 zeigt eine Ansicht, die das PM-Brückenteil 80 zeigt, das aus verbundenem PM 8 zusammengesetzt ist, das zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N in dem PM-Erfassungssensor gemäß dem Vergleichsbeispiel ausgebildet ist, wenn Abgas g in der Y-Richtung strömt. Andererseits zeigt 25 eine Ansicht, die verbundenen PM zeigt, aber kein PM-Brückenteil zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N in dem PM-Erfassungssensor gemäß dem Vergleichsbeispiel ausgebildet ist, wenn das Abgas g in der X-Richtung strömt, welche senkrecht zu der Y-Richtung verläuft.
Wie in 24 und 25 gezeigt wird, wird auf der gesamten Ablagerungsoberfläche ein elektrisches Feld mit einheitlicher Intensität erzeugt, wenn sowohl die positive Elektrode 3_P als auch die negative Elektrode 3_N derart ausgebildet sind, dass diese eine geringe Breite und eine lange Länge aufweisen, die sich entlang der gesamten Ablagerungsoberfläche erstreckt, d. h. auf der gesamten Ablagerungsoberfläche keine Elektrodensegmente ausgebildet und dispergiert angeordnet sind. Diese herkömmliche Struktur verhindert eine Erzeugung einer starken Anziehungskraft zum Anziehen von PM 8 auf die Ablagerungsoberfläche. Wie in 24 gezeigt wird, ist das PM-Brückenteil 80 entlang der Richtung des erzeugten elektrischen Felds ausgebildet, wenn die Strömungsrichtung des Abgases g mit der Richtung des erzeugten elektrischen Felds zusammenfällt. Dieser Fall ermöglicht, dass ein Strom zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N fließt.
Andererseits wird es in dem Fall, der in 25 gezeigt wird, bei welchem das Abgas g in der X-Richtung strömt, welche senkrecht zu der Y-Richtung verläuft, schwierig, das PM-Brückenteil 80 in der Richtung des erzeugten elektrischen Felds zu erzeugen und infolgedessen den Strom daran zu hindern, innerhalb einer kurzen Zeitspanne rasch zu fließen. Entsprechend weist der PM-Erfassungssensor gemäß dem Vergleichsbeispiel aufgrund einer Variation der Strömungsrichtung des Abgases g eine unterschiedliche bzw. andere Erfassungs-Empfindlichkeit auf.
Andererseits erzeugt die verbesserte Struktur des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform in einfacher Weise eine Mehrzahl von Teilen, welche ein elektrisches Feld mit hoher Intensität auf der Ablagerungsoberfläche 20 aufweisen, und ermöglicht, dass PM 8 gegenseitig durch die starke Anziehungskraft auf der Ablagerungsoberfläche 20 angezogen wird, wie in 4 gezeigt wird. Diese verbesserte Struktur des PM-Erfassungssensors 1 sieht eine exzellente und stabile Erfassungs-Empfindlichkeit vor, um eine Gegenwart von PM 8, der im Abgas g enthalten ist, ungeachtet der Strömungsrichtung des Abgases g zu erfassen, und ermöglicht, dass das PM-Brückenteil 80 innerhalb einer kurzen Zeitspanne erzeugt wird.
Bei der verbesserten Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, weisen sowohl die Mehrzahl der positiven Elektrodensegmente 3_Pseg als auch der negativen Elektrodensegmente 3_Nseg in der Z-Richtung als der normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche 20 eine lineare Form auf, und die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind zueinander parallel angeordnet. Weil die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg eine einfache Form aufweisen und mit konstanten Intervallen angeordnet sind, ist es möglich, den PM-Erfassungssensor 1 in einfacher Weise zu produzieren.
Bei der verbesserten Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, ist die Mehrzahl der positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und der negativen Elektrodensegmente 3_Nseg zueinander benachbart in der X-Richtung angeordnet, um die Elektrodengruppen 30 auszubilden. Das heißt, die Elektrodengruppen 30 sind aus den positiven Elektrodengruppen 30_P und den negativen Elektrodengruppen 30_N zusammengesetzt. Die Elektrodensegmente sind in die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N gruppiert. Die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N sind in der Y-Richtung abwechselnd zueinander benachbart angeordnet. Diese Struktur macht es möglich, eine regelmäßige Anordnung zu erhalten, und ermöglicht, dass der PM-Erfassungssensor 1 in einfacher Weise produziert wird.
Bei der verbesserten Struktur des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, sind die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg zueinander benachbart in der X-Richtung angeordnet, um so die positiven Elektrodengruppen 30_P auszubilden, und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind zueinander benachbart in der X-Richtung angeordnet, um so die negativen Elektrodengruppen 30_N auszubilden. Das heißt, die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N sind in der Y-Richtung abwechselnd angeordnet. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, die gleiche Art der Elektroden, d. h. jeweils die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg , in der X-Richtung anzuordnen. Dies macht es möglich, die Gesamtzahl der Elektrodensegmente 3_Pseg und 3_Nseg zu erhöhen, welche dazu in der Lage sind, einander in der X-Richtung und der Y-Richtung zugewandt zu sein und die Effizienz beim Sammeln von PM 8 zu steigern.
Wie zuvor detailliert beschrieben sieht die erste beispielhafte Ausführungsform den PM-Erfassungssensor 1 vor, der eine exzellente Erfassungs-Empfindlichkeit aufweist, um die Menge an PM, der im Abgas enthalten ist, ungeachtet einer Variation der Strömungsrichtung von Abgas korrekt und rasch zu erfassen.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 8 bis 12 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
8 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 8 gezeigt wird, weist jede der Elektroden 3, die auf der Ablagerungsoberfläche 20 in dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ausgebildet sind, eine kreisförmige Form bzw. Kreisform auf, welche sich von der Form jeder der Elektroden 3 unterscheidet, die in dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ausgebildet sind. Die unterschiedlichen Komponenten des PM-Erfassungssensors 1 bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform sowie der ersten beispielhaften Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugsziffern und -zeichen bezeichnet werden. Die Erläuterung der gleichen Komponenten wird hier der Kürze halber weggelassen.
Bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, die in 8 gezeigt wird, weist jedes Elektrodensegment 3_Pseg , 3_Nseg in der Z-Richtung eine kreisförmige Form auf. Ähnlich wie bei der Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform sind bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg zueinander benachbart abwechselnd in zumindest zwei schrägen Richtungen A₁₁ und A₂₁ angeordnet.
Bei der Elektrodenanordnung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, sind die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg derart angeordnet, dass diese die positiven Elektrodengruppen 30_P ausbilden. Auf ähnliche Weise sind die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg derart angeordnet, dass diese die negativen Elektrodengruppen 30_N ausbilden.
Wie in 8 gezeigt wird, sind die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N in der Y-Richtung, welche senkrecht zu der X-Richtung und der Z-Richtung ist, abwechselnd angeordnet.
9 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher PM abgelagert wird und die PM-Brückenteile 80, die aus verbundenem PM 8 zusammengesetzt sind, ausgebildet werden. Wie in 9 gezeigt wird, weist das erzeugte elektrische Feld die maximale Intensität auf und die PM-Brückenteile 80 sind in einfacher Weise auf geraden Linien ausgebildet, durch welche die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg miteinander verbunden sind. Weil jedes Elektrodensegment eine kreisförmige Form aufweist, d. h. eine hohe Symmetrieform, macht diese Struktur es möglich zu unterbinden, dass die Erfassungs-Empfindlichkeit beim Erfassen von PM 8 reduziert wird, was durch eine Variation der Richtung des Abgases g, verglichen mit dem Fall der ersten beispielhaften Ausführungsform, verursacht wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 eine Beschreibung der Simulationsergebnisse und Effekte, die durch die Struktur der Elektroden bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform erhalten werden, angegeben werden.
10 zeigt einen Graphen, der eine Richtwirkung einer PM-Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors und des Vergleichsbeispiels zeigt. 11 zeigt eine Ansicht, welche einen Querschnitt des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt, der bei dem Graphen verwendet werden soll, der in 10 gezeigt wird. 12 zeigt eine Ansicht, welche einen Querschnitt des PM-Erfassungssensors 1 zeigt, welcher verglichen mit dem PM-Erfassungssensor, der in 11 gezeigt wird, relativ zu der Strömungsrichtung von Abgas g um 90 Grad gedreht ist.
Wie in 11 und 12 gezeigt wird, wurden Simulationen durchgeführt, bei welchen die Strömungsrichtung von Abgas g festgelegt war und die Anordnungsrichtung der Abdeckungs-Einhausung 42 aus der Innenabdeckungs-Einhausung 42_I und der Außenabdeckungs-Einhausung 42o zusammengesetzt ist (vergleiche 11, 12 und 6). In den Simulations-Fällen ist die Ausrichtung des PM-Erfassungssensors 1, der in 12 gezeigt wird, relativ zu der Richtung des PM-Erfassungssensors 1, der in 11 gezeigt wird, um 90 Grad gedreht.
In dem Simulations-Fall, der in 11 gezeigt wird, sind die Elektrodengruppen 30 in der X-Richtung angeordnet, welche mit der Strömungsrichtung des Abgases g zusammenfällt.
Andererseits sind die Elektrodengruppen 30 in dem Simulations-Fall, der in 12 gezeigt wird, in der X-Richtung angeordnet, welche orthogonal zu der Strömungsrichtung des Abgases g verläuft.
Bei der Simulation wurde eine Schwellendauer T, bei welcher ein Strom, d. h. ein elektrisch leitfähiger Strom, der zwischen den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg fließt, welcher den Strom-Schwellenwert I_th erreicht hat (vergleiche 5), erfasst, wobei Abgas g PM 8 mit einer Konzentration von 3,0 mg/mm³ enthielt und das Abgas g eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/s aufwies.
Die Schwellendauer T₁ des Simulations-Falls, der in 11 gezeigt wird, und die Schwellendauer T₂ des Simulations-Falls, der in 12 gezeigt wird, wurden berechnet. Ferner wurde die Richtwirkung ΔS hinsichtlich der Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors zu der Strömungsrichtung des Abgases g unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet. $Δ S = (T_{2} - T_{1}) / {(T_{2} - T_{1}) / 2} \times 100.$
Die Reduzierung der Richtwirkung ΔS der Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors zu der Strömungsrichtung von Abgas entspricht der Reduzierung des Einflusses einer Variation hinsichtlich einer Erfassungs-Empfindlichkeit aufgrund einer Variation hinsichtlich einer Strömungsrichtung von Abgas. Das heißt, dass der Wert (T₂ - T₁ ) reduziert wird und im Ergebnis wird die Richtwirkung ΔS hinsichtlich der Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors zu bzw. nimmt diese einen kleinen bzw. geringen Wert an, wenn die Strömungsrichtung von Abgas variiert und die Schwellendauer T sich nicht verändert. Wenn sich die Strömungsrichtung von Abgas verändert und die Schwellendauer T sich erheblich verändert, steigt der Wert (T₂ - T₁ ), und im Ergebnis nimmt die Richtwirkung ΔS hinsichtlich der Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors einen großen Wert an.
Die Richtwirkung ΔS hinsichtlich der Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors, der die herkömmliche Struktur aufweist (vergleiche 23), bei welcher die Elektroden 3 entlang der gesamten Ablagerungsoberfläche des Sensorkörperteils kontinuierlich ausgebildet wurden, wurde erfasst. 10 zeigt Erfassungsergebnisse der zweiten beispielhaften Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels. Wie in 10 gezeigt wird, weist das Vergleichsbeispiel die Richtwirkung ΔS von 10,0 % auf und die zweite beispielhafte Ausführungsform weist die Richtwirkung ΔS von 5,0 % auf. Die verbesserte Elektrodenanordnung bei dem PM-Erfassungssensor, der in 2 gezeigt wird, bei welcher die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg jeweils eine kreisförmige Form aufweisen und dispergiert angeordnet sind, macht es möglich, eine Variation hinsichtlich einer Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors zu unterbinden, welche durch eine Variation hinsichtlich einer Strömungsrichtung von Abgas verursacht wird. Zusätzlich weist der PM-Erfassungssensor gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Dritte beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 13 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden. Der PM-Erfassungssensor gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform weist eine Struktur auf, welche sich von der Struktur des PM-Erfassungssensors gemäß den ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsformen unterscheidet.
13 zeigt eine auseinander gezogene Perspektivansicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 13 gezeigt wird, weist der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform die drei isolierenden Platten 29 auf, die aus einer ersten isolierenden Platte 29_A , einer zweiten isolierenden Platte 29_B und einer dritten isolierenden Platte 29c zusammengesetzt sind.
Die positiven Elektroden 3p, die negativen Elektroden 3_N , eine Verbindung, ein Verbindungsanschluss 39_P und ein Verbindungsanschluss 29_N sind auf der ersten isolierenden Platte 29_A ausgebildet. In der ersten isolierenden Platte 29_A und der zweiten isolierenden Platte 29_B sind Durchgangslöcher 36 ausgebildet. Leitfähige Teile 37_P und 37_N , die eine Kammstruktur aufweisen, sind auf der dritten isolierenden Platte 29c ausgebildet. Die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind jeweils elektrisch mit den leitfähigen Teilen 37_P und 37_N verbunden, welche eine Kammstruktur aufweisen. Der PM-Erfassungssensor gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform weist das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Vierte beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 14, 15, 16 und 17 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden. Der PM-Erfassungssensor gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform weist eine Struktur auf, welche sich von der Struktur des PM-Erfassungssensors gemäß den ersten, zweiten und dritten beispielhaften Ausführungsformen unterscheidet.
14 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 15 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform, der in 14 gezeigt wird. Wie in 14 und 15 gezeigt wird, weist der PM-Erfassungssensor gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform eine Struktur auf, bei welcher die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg dispergiert auf der gesamten Ablagerungsoberfläche 20 angeordnet sind, ähnlich wie bei der Struktur des PM-Erfassungssensors gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform Sowohl die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg als auch die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg bei den Elektroden 3 sind derart ausgebildet, dass diese eine lineare Form aufweisen. Die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg sind in der X-Richtung angeordnet, um die positiven Elektrodengruppen 30_P auszubilden, und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind in der X-Richtung angeordnet, um die negativen Elektrodengruppen 30_N auszubilden.
Bei der Struktur des PM-Erfassungssensors gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform sind die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektroden 3_N auf der Ablagerungsoberfläche 20 in der Y-Richtung abwechselnd angeordnet.
Bei der Struktur des PM-Erfassungssensors gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ist in der Y-Richtung ein Teil des negativen Elektrodensegments 3_Nseg zwischen den zwei positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg angeordnet, welche in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. Auf ähnliche Weise ist in der Y-Richtung ein Teil des positiven Elektrodensegments 3_Pseg zwischen den zwei negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg angeordnet, welche in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind.
Wie in 15 gezeigt wird, ist in der Y-Richtung das Endteil 35_P des positiven Elektrodensegments 3_Pseg in der X-Richtung dem Endteil 35_N des negativen Elektrodensegments 3_Nseg in der X-Richtung zugewandt.
16 zeigt eine Ansicht, die eine Intensitäts-Verteilung der elektrischen Felder zeigt, die auf der Ablagerungsoberfläche 20 in dem PM-Erfassungssensor 1 erzeugt werden, der eine andere Struktur gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform aufweist.
Wie in 16 gezeigt wird, wird das elektrische Feld, das eine hohe Intensität aufweist, auf einem Teil zwischen den zwei negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg erzeugt, die in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. Auf ähnliche Weise wird auch das elektrische Feld, das eine hohe Intensität aufweist, auf einem Teil zwischen den zwei positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg erzeugt, die in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. Andererseits wird das elektrische Feld, das eine niedrige Intensität aufweist, auf einem zugewandten Teil 31 erzeugt, bei welchem das Endteil 35p des positiven Elektrodensegments 3_Pseg dem Endteil 35_N des negativen Elektrodensegments 3_Nseg in der Y-Richtung zugewandt ist. Entsprechend wird PM 8 in einfacher Weise abgelagert und PM-Brückenteile 80 werden zwangsweise auf dem Teil ausgebildet, das durch das zugewandte Teil 31 umgeben ist.
Wie in 15 gezeigt wird, weist das zugewandte Teil 31 eine Länge L auf, welche länger als die einer durchschnittlichen Partikelgröße von PM 8 und kürzer als eine Weite D zwischen der positiven Elektrode 3_P und der negativen Elektrode 3_N in der Y-Richtung ist.
Nun wird unter Bezugnahme auf 15 und 14 eine Beschreibung der Effekte des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
Wie in 15 und 14 gezeigt wird, überlappen die Endteile 35_N der negativen Elektrodensegmente 3_Nseg , die in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind, mit den Endteilen 35_P der positiven Elektrodensegmente 3_Pseg in der Y-Richtung. Auf ähnliche Weise überlappen die Endteile 35_P des positiven Elektrodensegments 3_Pseg , die in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind, mit den Endteilen 35_N der negativen Elektrodensegmente 3_Nseg in der Y-Richtung.
Diese zuvor beschriebene Anordnungsstruktur macht es möglich, Regionen zu erzeugen, die nur zwischen den Endteilen 35_P und 35_N des positiven Elektrodensegments 3_Pseg und des negativen Elektrodensegments 3_Nseg eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen. Diese Elektrodenanordnung macht es möglich, Flächen zu reduzieren, die eine hohe elektrische Feldintensität aufweisen, und PM 8 auf engen Flächen abzulagern, welche auf der Ablagerungsoberfläche 20 die hohe elektrische Feldintensität aufweisen, und die Wachstumsgeschwindigkeit von PM-Brückenteilen 80 auf der Ablagerungsoberfläche 20 zu erhöhen. Die zuvor beschriebene verbesserte Struktur macht es möglich, die Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1 zu steigern, um eine Menge an PM 8 zu erfassen, der im Abgas enthalten ist.
Ferner ist bei der Struktur des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform, die in 15 gezeigt wird, in der Y-Richtung das Endteil 35_P des positiven Elektrodensegments 3_Pseg in der X-Richtung dem Endteil 35_N des negativen Elektrodensegments 3_Nseg in der X-Richtung zugewandt. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, den Abstand zwischen den Endteilen 35_N und 35_P zu reduzieren und die elektrischen Felder zu erzeugen, die zwischen den Endteilen 35_N und 35_P eine hohe Intensität aufweisen. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, zwischen den Endteilen 35_N und 35p innerhalb einer kurzen Zeitspanne rasch PM-Brückenteile 80 zu erzeugen und die Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1 zu steigern.
Des Weiteren weist bei der Struktur, die in 15 gezeigt wird, das zugewandte Teil 31 die Länge L in der X-Richtung auf, welche länger als die durchschnittliche Partikelgröße von PM 8 und kürzer als der Abstand D zwischen dem positiven Elektrodensegment 3_Pseg und dem negativen Elektrodensegment 3_Nseg in der Y-Richtung ist.
Bei dieser verbesserten Elektrodenanordnung ist es möglich, PM 8 ausreichend auf dem zugewandten Teil 31 abzulagern, weil die Länge L des zugewandten Teils 31 in der X-Richtung länger ist als die durchschnittliche Partikelgröße von PM 8. Ferner macht dies es möglich, selektiv PM 8 auf der engen Fläche der Ablagerungsoberfläche 20 abzulagern, weil die Länge L des zugewandten Teils 31 in der X-Richtung kürzer ist als der Abstand D zwischen dem positiven Elektrodensegment 3_Pseg und dem negativen Elektrodensegment 3_Nseg in der Y-Richtung. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, zwischen den Endteilen 35_N und 35_P innerhalb einer kurzen Zeitspanne rasch PM-Brückenteile 80 zu erzeugen und die Erfassungs-Empfindlichkeit des PM-Erfassungssensors 1 zu steigern.
Der PM-Erfassungssensor gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform weist das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Die vierte beispielhafte Ausführungsform sieht den PM-Erfassungssensor 1 vor, der die zuvor beschriebene Struktur aufweist, bei welcher beide Endteile 35_P des positiven Elektrodensegments 3_Pseg in der X-Richtung jeweils den Endteilen 35_N der negativen Elektrodensegmente 3_Nseg in der Y-Richtung zugewandt angeordnet sind, welche in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht durch diese Struktur beschränkt.
17 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher sich das positive Elektrodensegment 3_Pseg und das negative Elektrodensegment 3_Nseg in der Y-Richtung nicht überlappen. Wie in 17 gezeigt wird, ist es möglich, dass der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform eine andere Struktur aufweist, bei welcher das Endteil 35_P des positiven Elektrodensegments 3_Pseg in der X-Richtung nicht in der Y-Richtung dem Endteil 35_N des negativen Elektrodensegments 3_Nseg in der X-Richtung zugewandt ist. Wie in 17 gezeigt wird, ist in der Y-Richtung die Gesamtfläche des positiven Elektrodensegments 3_Pseg zwischen den zwei negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg angeordnet, die in der X-Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. Das heißt, dass zwischen dem positiven Elektrodensegment 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg in der Y-Richtung keine überlappte Fläche erzeugt wird. Bei dieser Elektrodenanordnung weist der PM-Erfassungssensor gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Fünfte beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 18 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
18 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Elektrodenanordnung, die in 18 gezeigt wird, weist der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform eine andere Elektrodenanordnung auf, bei welcher jedes Elektrodensegment eine lineare Form aufweist, ähnlich der Form jedes Elektrodensegments bei dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. Die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg sind abwechselnd in der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet, um die Elektrodengruppen 30 auszubilden. Diese Elektrodengruppen 30 sind jeweils mit vorgegebenen Intervallen in der Y-Richtung angeordnet, sodass jedes positive Elektrodensegment 3_Pseg in der X-Richtung dem entsprechenden negativen Elektrodensegment 3_Nseg zugewandt ist.
Bei dieser Elektrodenanordnung weist der PM-Erfassungssensor gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Sechste beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 19 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
19 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Elektrodenanordnung, die in 19 gezeigt wird, weisen sowohl die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg als auch die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg in der Z-Richtung eine kreisförmige Form auf. Das heißt, dass die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg und die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg abwechselnd in einer vorgegebenen Richtung wie beispielsweise der X-Richtung angeordnet sind, um jede der Elektrodengruppen 30 auszubilden. Die Elektrodengruppen 30 sind mit vorgegebenen Intervallen in der Y-Richtung angeordnet, sodass jedes positive Elektrodensegment 3_Pseg in der Y-Richtung jedem negativen Elektrodensegment 3_Nseg zugewandt ist. Die Y-Richtung verläuft orthogonal zu der X-Richtung und orthogonal zu der Z-Richtung.
Bei dieser Elektrodenanordnung weist der PM-Erfassungssensor gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Siebte beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 20 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
20 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor 1 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Elektrodenanordnung, die in 20 gezeigt wird, sind die Elektroden 3 aus den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg zusammengesetzt. Sowohl die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg als auch die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg weisen in der Z-Richtung eine kreisförmige Form auf. Die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg sind mit regelmäßigen Intervallen in einer vorgegebenen Richtung wie beispielsweise der X-Richtung angeordnet, um die positiven Elektrodengruppen 30_P auszubilden. Auf ähnliche Weise sind die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg mit den regelmäßigen Intervallen in der vorgegebenen Richtung wie beispielsweise der X-Richtung angeordnet, um die negativen Elektrodengruppen 30_N auszubilden. Ferner sind die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N in der Y-Richtung, welche orthogonal zu der X-Richtung und orthogonal zu der Z-Richtung verläuft, abwechselnd angeordnet.
Bei dieser Elektrodenanordnungsstruktur weist der PM-Erfassungssensor gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Achte beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 21 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
21 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Elektrodenanordnung, die in 21 gezeigt wird, sind die Elektroden 3 aus den positiven Elektrodensegmenten 3_Pseg und den negativen Elektrodensegmenten 3_Nseg zusammengesetzt. Die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg sind mit regelmäßigen Intervallen in einer vorgegebenen Richtung wie beispielsweise der X-Richtung angeordnet, um die positiven Elektrodengruppen 30_P auszubilden. Auf ähnliche Weise sind die negativen Elektrodensegmente 3_Nseg mit den regelmäßigen Intervallen in der vorgegebenen Richtung wie beispielsweise der X-Richtung angeordnet, um die negativen Elektrodengruppen 30_N auszubilden.
Die lange Breitenrichtung (d. h. die X-Richtung, die in 21 gezeigt wird) jedes Elektrodensegments fällt nicht mit der Elektrodenanordnungsrichtung A₃ in den Elektrodengruppen 30 zusammen. Ferner sind die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N in der Y-Richtung, welche orthogonal zu der X-Richtung und orthogonal zu der Z-Richtung verläuft, wie in 21 gezeigt wird, abwechselnd angeordnet.
Bei dieser Elektrodenanordnung weist der PM-Erfassungssensor gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Neunte beispielhafte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 22 wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der neunten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden.
22 zeigt eine Draufsicht, welche den PM-Erfassungssensor gemäß der neunten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Elektrodenanordnung, die in 22 gezeigt wird, sind die positiven Elektrodensegmente 3_Pseg in deren kurzer Breitenrichtung (d. h. entlang der Y-Richtung) derart angeordnet, dass diese die positiven Elektrodengruppen 30_P in der Y-Richtung ausbilden. Auf ähnliche Weise sind die negativen Elektrodensegmente 3_N in deren kurzer Breitenrichtung (d. h. entlang der Y-Richtung) derart angeordnet, dass diese die positiven Elektrodengruppen 30_P in der Y-Richtung ausbilden. Ferner sind die positiven Elektrodengruppen 30_P und die negativen Elektrodengruppen 30_N in der langen Breitenrichtung jedes der Elektrodensegmente (d. h. entlang der X-Richtung) abwechselnd angeordnet. Das Endteil 35_P des positiven Elektrodensegments 3_Pseg ist dem Endteil 35_N des negativen Elektrodensegments 3_Nseg in der Y-Richtung zugewandt.
Bei dieser Elektrodenanordnung weist der PM-Erfassungssensor gemäß der neunten beispielhaften Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleichen Effekte auf wie der PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Während spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, wird vom Fachmann anerkannt, dass im Lichte der Gesamtlehre dieser Offenbarung verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details entwickelt werden könnten. Entsprechend sind die offenbarten besonderen Anordnungen lediglich zur Veranschaulichung gedacht und sind nicht auf den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkt, welcher die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller dazugehörigen Äquivalenten zuerkannt werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016003927 [0002]

Claims

Feinstauberfassungssensor (1), der dazu in der Lage ist, eine Menge an Feinstaub (8) zu erfassen, der im Abgas (g) enthalten ist, aufweisend: ein Sensorkörperteil (2), das aus einem isolierenden Bauteil hergestellt ist, eine Ablagerungsoberfläche (20), die auf einer Oberfläche des Sensorkörperteils ausgebildet ist; und zwei Arten von Elektroden (3) aus einer positiven Elektrode (3p) und einer negativen Elektrode (3N) zusammengesetzt sind, welche auf der Ablagerungsoberfläche ausgebildet sind, um zum Abgas (g) als einem Erfassungsziel, das in den Feinstauberfassungssensor eingeführt wird, freizuliegen, wobei die positive Elektrode aus einer Mehrzahl von positiven Elektrodensegmenten (3_Pseg) zusammengesetzt ist, und wobei die negative Elektrode aus einer Mehrzahl von negativen Elektrodensegmenten (3_Nseg) zusammengesetzt ist, wobei die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente auf der Ablagerungsoberfläche in einer ersten Richtung (A₁, A₁₁) und einer zweiten Richtung (A₂, A₂₁), welche orthogonal zu einer normalen Richtung (Z) der Ablagerungsoberfläche verlaufen, zueinander benachbart angeordnet sind.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 1, wobei sowohl die positiven Elektrodensegmente als auch die negativen Elektrodensegmente in der normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche eine lineare Form aufweisen, und die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente parallel zueinander angeordnet sind.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 2, wobei die positiven Elektrodensegmente und die negativen Elektrodensegmente in einer langen Breitenrichtung (X) sowohl der positiven Elektrodensegmente als auch der negativen Elektrodensegmente zueinander benachbart angeordnet sind, um so Elektrodengruppen (30) auszubilden, und die Elektrodengruppen in einer kurzen Breitenrichtung (Y) sowohl der positiven Elektrodensegmente als auch der negativen Elektrodensegmente zueinander benachbart angeordnet sind.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 3, wobei die positiven Elektrodensegmente in der langen Breitenrichtung jedes der positiven Elektrodensegmente zueinander benachbart angeordnet sind, um positive Elektrodengruppen (30_P) auszubilden, die negativen Elektrodensegmente in der langen Breitenrichtung jedes der negativen Elektrodensegmente zueinander benachbart angeordnet sind, um negative Elektrodengruppen (30_N) auszubilden, und die positiven Elektrodengruppen und die negativen Elektrodengruppen in der kurzen Breitenrichtung sowohl der positiven Elektrodensegmente als auch der negativen Elektrodensegmente abwechselnd angeordnet sind.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 4, wobei in der kurzen Breitenrichtung von sowohl den positiven Elektrodensegmenten als auch den negativen Elektrodensegmenten zumindest ein Teil des negativen Elektrodensegments zwischen den zwei positiven Elektrodensegmenten angeordnet ist, die zueinander benachbart angeordnet sind, und mit den zwei positiven Elektrodensegmenten in der langen Breitenrichtung jedes der negativen Elektrodensegmente überlappt, und zumindest ein Teil des positiven Elektrodensegments zwischen den zwei negativen Elektrodensegmenten angeordnet ist, die zueinander benachbart angeordnet sind, und mit den zwei negativen Elektrodensegmenten in der langen Breitenrichtung jedes der positiven Elektrodensegmente überlappt.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 5, wobei ein Endteil (35_P) jedes der positiven Elektrodensegmente in der langen Breitenrichtung jedes der positiven Elektrodensegmente einem Endteil (35_N) jedes der negativen Elektrodensegmente in der langen Breitenrichtung jedes der negativen Elektrodensegmente zugewandt ist.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 6, wobei eine Länge (L) eines zugewandten Teils (31) bei sowohl den positiven Elektrodensegmenten als auch den negativen Elektroden, welche einander zugewandt sind, in dem langen Breitenteil von sowohl dem positiven Elektrodensegment als auch dem negativen Elektrodensegment länger ist als eine durchschnittliche Partikelgröße von Feinstaub, der im Abgas enthalten ist, und kürzer ist als ein Abstand (D) zwischen dem zugewandten Teil in dem positiven Elektrodensegment und dem zugewandten Teil in dem negativen Elektrodensegment in der kurzen Breitenrichtung von sowohl dem positiven Elektrodensegment als auch dem negativen Elektrodensegment.
Feinstauberfassungssensor gemäß Anspruch 1, wobei sowohl die positiven Elektrodensegmente als auch die negativen Elektrodensegmente in der normalen Richtung der Ablagerungsoberfläche des Sensor-Hauptteils eine kreisförmige Form aufweisen.