DE102018120744A1

DE102018120744A1 - Partikelsensor und Verfahren zum Herstellen eines Partikelsensors

Info

Publication number: DE102018120744A1
Application number: DE102018120744.1A
Authority: DE
Inventors: Norimasa Osawa; Masayuki Motomura; Keisuke Tashima
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2038-08-25
Also published as: US10996196B2; DE102018120744B4; US20190064112A1

Abstract

Ein Partikelsensor 10 umfasst ein Gasein-und-auslassrohr 31 und ein Entladungselement 60, das ein Entladungselektrodenelement 62 umfasst, das auf einem Entladungspotential DV gehalten wird. Das Entladungselement weist einen distalen Element-Endabschnitt 60S, der die in dem Messgas enthaltenen Partikel mittels Entladung auflädt, und einen abgedichteten Abschnitt 60C auf, der von der Außenfläche 60CS isoliert ist. Ein umgebendes Element 38, 39 liegt auf einem ersten Potential SGND. Eine elektrisch leitfähige Abdichtung 37, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element und dem Gasein-und-auslassrohr her und steht in engem Kontakt mit der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts des Entladungselements, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelsensor, der an einem metallischen Gasströmungsrohr angebracht ist, durch das ein zu messendes Gas, das Partikel enthält, strömt, sowie ein Verfahren zum Herstellen des Partikelsensors.
Es ist ein Partikelsensor bekannt, der zur Verwendung an einem Gasströmungsrohr angebracht ist und der dafür ausgelegt ist, die Menge an Partikeln zu detektieren, die in einem zu messenden Gas enthalten sind, das durch das Gasströmungsrohr strömt. Ein Beispiel eines solchen Partikelsensors ist ein Partikelsensor, der an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors (ein Dieselmotor, ein Benzinmotor oder dergleichen) angebracht ist, um die Menge von in Abgas enthaltenen Partikeln, wie zum Beispiel Ruß, zu detektieren. Genauer gesagt, ist der Partikelsensor dafür ausgestaltet, das durch das Abgasrohr, der fließt Abgas einzuleiten, zu veranlassen, dass Ionen, die mittels Gasentladung generiert werden, an den Partikeln in dem eingeleiteten Gas anhaften, wodurch aufgeladene Partikel erzeugt werden, und die aufgeladenen Partikel zusammen mit dem eingeleiteten Gas in das Abgasrohr abzulassen.
Dieser Partikelsensor umfasst zum Beispiel ein äußeres metallisches Element, ein inneres metallisches Element und einen isolierenden Abstandshalter. Das äußere metallische Element ist ein röhrenförmiges Element, das an dem Abgasrohr angebracht ist, um dadurch auf einem Erdpotential gehalten zu werden. Das innere metallische Element ist ein Element, das auf der radial inneren Seite des äußeren metallischen Elements angeordnet ist, von dem äußeren metallischen Element isoliert ist und auf einem ersten Potential gehalten wird, das sich von dem Erdpotential unterscheidet. Der isolierende Abstandshalter ist ein röhrenförmiges Element, das zwischen dem inneren metallischen Element und dem äußeren metallischen Element gehalten wird, sie elektrisch voneinander isoliert und mit dem Abgas innerhalb des Abgasrohres Kontakt hat. Ein solcher Partikelsensor ist zum Beispiel in Patentdokument 1 offenbart.
Patentdokument 1: WO 2016/027894
In diesem Partikelsensor wird ein Entladungselement, das ein Entladungselektrodenelement umfasst, das auf einem Entladungspotential zu halten ist, gasdicht gehalten, während es von dem inneren metallischen Element umgeben ist, das auf dem ersten Potential gehalten wird, um einen Faradayschen Käfig zu implementieren. Genauer gesagt, ist ein distaler Endabschnitt des Entladungselements in einem Gasein-und-auslassrohr angeordnet, das als das innere metallische Element dient, und ein Abschnitt des Entladungselements, der sich auf der proximalen Endseite mit Bezug auf den distalen Endabschnitt befindet, ist von mehreren röhrenförmigen metallischen Elementen umgeben, die elektrisch mit dem Gasein-und-auslassrohr verbunden sind. Darüber hinaus wird das Entladungselement im Inneren dieser metallischen Elemente mittels eines Isolators, der aus einer isolierenden Keramik gebildet ist, und einem Kompaktkörper aus einem isolierenden Pulver, wie zum Beispiel Talkumpulver, gehalten, und eine gasdichte Abdichtung um das Entladungselement wird durch den oben angesprochenen Kompaktkörper realisiert, der in unmittelbarem Kontakt mit dem Entladungselement und den metallischen Elementen steht.
Jedoch neigt ein Partikelsensor mit einer solchen Ausgestaltung dazu, von komplexer Struktur und teuer zu sein, da er ein Entladungselement, einen Isolator und einen Kompaktkörper, die das Entladungselement gasdicht halten, und einen metallischen Mantel, der diese Elemente umgibt und hält, erfordert.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Probleme getätigt und stellt einen Partikelsensor, der ein Entladungselement unter Verwendung einer einfachen Struktur gasdicht hält, sowie ein Verfahren zum Herstellen des Partikelsensors bereit.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Partikelsensor bereit, der an einem metallischen Gasströmungsrohr angebracht ist, durch das ein zu messendes Gas, das Partikel enthält, strömt, und das auf einem Massepotential gehalten wird, wobei der Partikelsensor die in dem zu messenden Gas enthaltenen Partikel detektiert. Der Partikelsensor umfasst ein Gasein-und-auslassrohr, in das ein Messgas, das ein Teil des zu messenden Gases ist, eingeleitet wird und aus dem das Messgas dann ausgelassen wird; ein Entladungselement, das aus isolierender Keramik besteht und ein Entladungselektrodenelement umfasst, das auf einem Entladungspotential gehalten wird, das sich von dem Erdpotential unterscheidet, wobei das Entladungselement einen distalen Element-Endabschnitt aufweist, der sich auf einer distalen Endseite des Entladungselements befindet, in dem Gasein-und-auslassrohr angeordnet ist und die in dem Messgas enthaltenen Partikel mittels Entladung zwischen dem Entladungselektrodenelement und dem Gasein-und-auslassrohr auflädt, und einen abgedichteten Abschnitt aufweist, der sich auf einer proximalen Endseite des distalen Element-Endabschnitts befindet und in dem das Entladungselektrodenelement angeordnet ist und von einer Außenfläche davon isoliert ist; ein umgebendes Element, das auf einem ersten Potential gehalten wird, das sich von dem Erdpotential und dem Entladungspotential unterscheidet, und das einen proximalen Element-Endseitenabschnitt des Entladungselements umgibt, der sich auf der proximalen Endseite mit Bezug auf den abgedichteten Abschnitt befindet; und eine elektrisch leitfähige Abdichtung, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element und dem Gasein-und-auslassrohr herstellt, und in engem Kontakt mit der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts des Entladungselements steht, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen.
In diesem Partikelsensor umgibt die elektrisch leitfähige Abdichtung, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, die Außenfläche des abgedichteten Abschnitts des Entladungselements und haftet gasdicht an ihr. Daher wird das Entladungselement gasdicht durch die elektrisch leitfähige Abdichtung an dem abgedichteten Abschnitt gehalten.
Außerdem besteht die elektrisch leitfähige Abdichtung aus elektrisch leitfähigem Glas und stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element, das auf dem ersten Potential gehalten wird, und dem Gasein-und-auslassrohr her. Daher wird kein Metallblock, wie zum Beispiel ein metallischer Mantel, benötigt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element und dem Gasein-und-auslassrohr herzustellen, um das Gasein-und-auslassrohr auf dem ersten Potential zu halten. Daher kann der Partikelsensor das Entladungselement darin trotz seiner einfachen Struktur gasdicht halten.
Insbesondere wird, da der abgedichtete Abschnitt des Entladungselements so ausgestaltet ist, dass das Entladungselektrodenelement innerhalb eines Isolators angeordnet ist, verhindert, dass das Entladungselektrodenelement mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung an dem abgedichteten Abschnitt kurzgeschlossen wird. Und zwar ist das Entladungselement so ausgestaltet, dass das Entladungselektrodenelement keine elektrische Verbindung mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung an dem abgedichteten Abschnitt hat und das Entladungselektrodenelement des Entladungselements in einem Faradayschen Käfig gehalten wird, der durch das umgebende Element, die elektrisch leitfähige Abdichtung und das Gasein-und-auslassrohr, das auf dem ersten Potential gehalten wird, gebildet wird.
Das Gasein-und-auslassrohr ist ein röhrenförmiges Element zum Einleiten des Messgases in seinen Innenraum und zum Ablassen des eingeleiteten Messgases. Das Gasein-und-auslassrohr kann eine Einzelrohrstruktur, eine Doppelrohrstruktur, bei der ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr koaxial angeordnet sind, oder eine Labyrinthstruktur, die den Pfad des Messgases, das durch das Gasein-und-auslassrohr strömt, komplex formt, aufweisen.
Das Gasein-und-auslassrohr kann mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung für eine elektrische Verbindung damit in Kontakt stehen oder kann indirekt mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung durch ein anderes metallisches Element elektrisch verbunden sein.
Ein Beispiel des elektrisch leitfähigen Glases, das verwendet wird, um die elektrisch leitfähige Abdichtung zu bilden, ist isolierendes Glas, das elektrisch leitfähige Partikel enthält, wie zum Beispiel Metallpartikel, die darin dispergiert sind. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden der elektrisch leitfähigen Abdichtung aus solchem elektrisch leitfähigem Glas ist ein Verfahren des Erwärmens von elektrisch leitfähigem Glaspulver, das isolierendes Glaspulver und elektrisch leitfähiges Pulver enthält, auf eine Temperatur, die mindestens so hoch ist wie der Erweichungspunkt des isolierenden Glaspulvers, wodurch die Partikel des isolierenden Glases miteinander schmelzverbondet werden. Zu Beispielen des elektrisch leitfähigen Pulvers, das für das elektrisch leitfähige Glas verwendet wird, gehören Metallpulver, wie zum Beispiel Kupferpulver, Messingpulver und Nickelpulver, und nichtmetallische elektrisch leitfähige Pulver, wie zum Beispiel Graphitpulver und Ruß. Zu Beispielen des isolierenden Glases gehören Kalziumborsilikatglas, Borsilikatglas und Kalk-Natron-Glas. Des Weiteren kann das elektrisch leitfähige Glaspulver metallbeschichtetes Glaspulver sein, das durch Ausbilden einer Metallbeschichtung auf Glaspartikeln durch Plattieren oder dergleichen gebildet wird.
In dem oben angesprochenen Partikelsensor umfasst das Entladungselement bevorzugt eine Elementheizungsverdrahtungsleitung, die an einem Ende mit dem Erdpotential verbunden ist und die den distalen Element-Endabschnitt erwärmt, und eine Abschirmelektrodenschicht, die zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung und dem Entladungselektrodenelement angeordnet ist, um sie elektromagnetisch voneinander abzuschirmen; und die Abschirmelektrodenschicht ist elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung verbunden.
In dem Partikelsensor wird der distale Element-Endabschnitt des Entladungselements, der mit dem Messgas in Kontakt steht, bevorzugt erwärmt, um ein Anhaften von Fremdkörpern an dem distalen Element-Endabschnitt zu verhindern und die Fremdkörper von dem distalen Element-Endabschnitt zu entfernen. Daher kann in einigen Fällen eine Elementheizungsverdrahtungsleitung zum Erwärmen des distalen Element-Endabschnitts in dem Entladungselement angeordnet sein.
Jedoch fließt für den Fall, dass die Elementheizungsverdrahtungsleitung zum Erwärmen des distalen Element-Endabschnitts in dem Entladungselement angeordnet ist, aufgrund einer Entladung an dem Entladungselektrodenelement ein induzierter Strom durch die Elementheizungsverdrahtungsleitung. Daher ändert sich in einer Steuereinheit, die den Partikelsensor steuert, das Erdpotential, an das ein Ende der Elementheizungsverdrahtungsleitung angeschlossen ist, und somit kann Rauschen auf das Ausgangssignal des Partikelsensors überlagert werden.
Um ein solches Problem zu überwinden, ist in dem Partikelsensor die Abschirmelektrodenschicht zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung und dem Entladungselektrodenelement in dem Entladungselement angeordnet. Die Abschirmelektrodenschicht ist elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung verbunden, um dadurch auf dem ersten Potential gehalten zu werden, und stellt eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung und dem Entladungselektrodenelement bereit.
Infolge dessen ist es möglich zu verhindern, dass ein induzierter Strom durch die Elementheizungsverdrahtungsleitung fließt. Ein solcher Stromfluss würde sonst aufgrund der Entladung an dem Entladungselektrodenelement auftreten. Somit können Änderungen des Erdpotentials und eine resultierende Überlagerung von Rauschen auf das Ausgangssignal des Partikelsensors unterdrückt werden.
Außerdem ist die Abschirmelektrodenschicht elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung verbunden, wodurch die Abschirmelektrodenschicht auf dem ersten Potential gehalten werden kann. Daher es ist nicht notwendig, eine Verdrahtung innerhalb des Partikelsensors bereitzustellen, um das erste Potential an die Abschirmelektrodenschicht des Entladungselements anzulegen, wodurch die Abschirmelektrodenschicht auf dem ersten Potential gehalten wird.
In dem oben angesprochenen Partikelsensor hat das Entladungselement bevorzugt eine Abschirmelektroden-Kontaktinsel, die auf der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts ausgebildet ist und elektrisch mit der Abschirmelektrodenschicht verbunden ist; und die Abschirmelektrodenschicht ist durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung verbunden.
In diesem Partikelsensor ist die Abschirmelektroden-Kontaktinsel, die elektrisch mit der Abschirmelektrodenschicht verbunden ist, auf der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts angeordnet, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmelektrodenschicht und der elektrisch leitfähigen Abdichtung ohne Weiteres hergestellt werden kann, um die Abschirmelektrodenschicht auf dem ersten Potential zu halten. Da außerdem die Abschirmelektrodenschicht mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel verbunden ist, die eine gewisse Fläche besitzt, kann eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der elektrisch leitfähigen Abdichtung und der Abschirmelektroden-Kontaktinsel und somit der Abschirmelektrodenschicht hergestellt werden.
Alternativ weist die Abschirmelektrodenschicht in dem oben angesprochenen Partikelsensor einen Verlängerungsabschnitt auf, der sich zu der Außenfläche des Entladungselements erstreckt; und die Abschirmelektrodenschicht ist mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung an dem Verlängerungsabschnitt verbunden.
In diesem Partikelsensor weist die Abschirmelektrodenschicht selbst den Verlängerungsabschnitt auf und ist mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung durch den Verlängerungsabschnitt verbunden, weshalb es nicht notwendig ist, eine Durchkontaktierung oder dergleichen im Inneren des Entladungselements für eine Verbindung mit der Abschirmelektrodenschicht bereitzustellen. Daher kann die Abschirmelektrodenschicht durch eine einfache Struktur mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung verbunden werden.
Es ist anzumerken, dass zusätzlich zu dem Verlängerungsabschnitt, der sich zu der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts erstreckt, eine Abschirmelektroden-Kontaktinsel, die mit dem Verlängerungsabschnitt verbunden ist, auf der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts angeordnet werden kann und die Abschirmelektrodenschicht ebenfalls mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel verbunden werden kann.
Bevorzugt umfasst der oben angesprochene Partikelsensor des Weiteren:

einen röhrenförmigen isolierenden Abstandshalter, der aus isolierender Keramik besteht und der radial auswärts eines distalen Endseitenabschnitts des umgebenden Elements auf der distalen Endseite angeordnet ist, die elektrisch leitfähige Abdichtung und einen proximalen Rohr-Endseitenabschnitt, der ein Abschnitt des Gasein-und-auslassrohres auf der proximalen Endseite ist; die elektrisch leitfähige Abdichtung steht in gasdichtem unmittelbarem Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des isolierenden Abstandshalters; und der distale Endseitenabschnitt des umgebenden Elements und der proximale Rohr-Endseitenabschnitt des Gasein-und-auslassrohres sind an dem isolierenden Abstandshalter durch die elektrisch leitfähige Abdichtung befestigt.

In diesem Partikelsensor steht die elektrisch leitfähige Abdichtung in gasdichtem unmittelbarem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des isolierenden Abstandshalters, so dass eine gasdichte Abdichtung zwischen der proximalen Endseite und der distalen Endseite innerhalb des isolierenden Abstandshalters hergestellt werden kann.
Außerdem kann der Partikelsensor eine Struktur aufweisen, bei welcher der distale Endseitenabschnitt des umgebenden Elements und der proximale Rohr-Endseitenabschnitt des Gasein-und-auslassrohres an dem isolierenden Abstandshalter über die elektrisch leitfähige Abdichtung befestigt sind, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht und die eine einfache Struktur aufweist.
In dem oben angesprochenen Partikelsensor weist der isolierende Abstandshalter bevorzugt einen gestuften Abstandshalter-Simsabschnitt auf, der radial einwärts vorsteht; der proximale Rohr-Endseitenabschnitt des Gasein-und-auslassrohres weist einen gestuften Rohrschulterabschnitt auf, dessen Durchmesser auf der distalen Endseite kleiner ist als der auf der proximalen Endseite und der mit dem Abstandshalter-Simsabschnitt im Eingriff steht, und einen proximalen Rohr-Endabschnitt auf, der sich auf der proximalen Endseite des Rohrschulterabschnitts befindet und einen Endrand auf der proximalen Endseite aufweist; und die elektrisch leitfähige Abdichtung steht in Kontakt mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt.
In diesem Partikelsensor steht die elektrisch leitfähige Abdichtung in Kontakt mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt des Gasein-und-auslassrohres, so dass das Gasein-und-auslassrohr durch die elektrisch leitfähige Abdichtung zuverlässig auf dem ersten Potential gehalten werden kann.
Es ist anzumerken, dass die elektrisch leitfähige Abdichtung von der radial äußeren Seite oder der radial inneren Seite oder von beiden Seiten her, d. h. von der radial äußeren Seite und der radial inneren Seite, mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt des Gasein-und-auslassrohres in Kontakt kommen kann.
Bevorzugt umfasst der oben angesprochene Partikelsensor des Weiteren einen Elementhalter, der aus isolierender Keramik besteht und der auf seiner Außenumfangsfläche einen gestuften Halterschulterabschnitt hat, dessen Durchmesser auf der distalen Endseite kleiner ist als der auf der proximalen Endseite und der mit dem Rohrschulterabschnitt des Gasein-und-auslassrohres im Eingriff steht, und ein Einschubloch, durch das ein Elementeinschubabschnitt des Entladungselements zwischen dem distalen Element-Endabschnitt und dem abgedichteten Abschnitt eingeschoben wird, wobei der Elementhalter das Entladungselement an dem Durchgangsloch hält und von der distalen Endseite her an der elektrisch leitfähigen Abdichtung anliegt.
In diesem Partikelsensor steht der Halterschulterabschnitt des Elementhalters mit dem Rohrschulterabschnitt des Gasein-und-auslassrohres im Eingriff. Da der Rohrschulterabschnitt des Gasein-und-auslassrohres im Eingriff mit dem Abstandshalter-Simsabschnitt des isolierenden Abstandshalters steht, steht der Elementhalter indirekt mit dem isolierenden Abstandshalter im Eingriff. Außerdem kommt der Elementhalter mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung von der distalen Endseite her in Kontakt, so dass es möglich ist, zuverlässig zu verhindern, dass sich die elektrisch leitfähige Abdichtung durch den Elementhalter in Richtung der distalen Endseite innerhalb des isolierenden Abstandshalters bewegt.
In dem oben angesprochenen Partikelsensor umfasst das umgebende Element bevorzugt ein inneres Rohr, das aus Metall besteht und die Form eines Rohres mit einem Boden aufweist, wobei das innere Rohr einen geschlossenen distalen End-Bodenabschnitt auf der distalen Endseite sowie ein Einschubloch aufweist, das in dem distalen End-Bodenabschnitt ausgebildet ist und durch das das Entladungselement eingeschoben wird, wobei das innere Rohr den proximalen Element-Endseitenabschnitt des Entladungselements von der radial äußeren Seite her umgibt; und der distale End-Bodenabschnitt des inneren Rohres von der proximalen Endseite her in Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung kommt.
In diesem Partikelsensor umfasst das umgebende Element ein inneres Rohr, das einen distalen End-Bodenabschnitt umfasst, so dass durch Umgeben des proximalen Element-Endseitenabschnitts des Entladungselements durch das innere Rohr von der radial äußeren Seite her ein Faradayscher Käfig gebildet werden kann. Da außerdem der distale End-Bodenabschnitt des inneren Rohres mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung in Kontakt steht, kann eine elektrische Verbindung zweckmäßig zwischen dem inneren Rohr und der elektrisch leitfähigen Abdichtung hergestellt werden, wodurch die elektrisch leitfähige Abdichtung auf dem ersten Potential gehalten werden kann.
Ein weiterer Modus der vorliegenden Erfindung zum Lösen des oben angesprochenen Problems ist ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelsensors, der an einem metallischen Gasströmungsrohr angebracht ist, durch das ein zu messendes Gas, das Partikel enthält, strömt, und das auf einem Erdpotential gehalten wird, wobei der Partikelsensor die in dem zu messenden Gas enthaltenen Partikel detektiert, wobei der Partikelsensor umfasst: ein Gasein-und-auslassrohr, in das ein Messgas, das ein Teil des zu messenden Gases ist, eingeleitet wird und aus dem das Messgas dann ausgelassen wird; ein Entladungselement, das aus isolierender Keramik besteht und ein Entladungselektrodenelement umfasst, das auf einem Entladungspotential gehalten wird, das sich von dem Erdpotential unterscheidet, wobei das Entladungselement einen distalen Element-Endabschnitt aufweist, der sich auf einer distalen Endseite des Entladungselements befindet, in dem Gasein-und-auslassrohr angeordnet ist und die in dem Messgas enthaltenen Partikel mittels Entladung zwischen dem Entladungselektrodenelement und dem Gasein-und-auslassrohr auflädt, und einen abgedichteten Abschnitt aufweist, der sich auf einer proximalen Endseite des distalen Element-Endabschnitts befindet und in dem das Entladungselektrodenelement angeordnet ist und von einer Außenfläche davon isoliert ist; ein umgebendes Element, das auf einem ersten Potential gehalten wird, das sich von dem Erdpotential und dem Entladungspotential unterscheidet, und das einen proximalen Element-Endseitenabschnitt des Entladungselements umgibt, der sich auf der proximalen Endseite mit Bezug auf den abgedichteten Abschnitt befindet; und eine elektrisch leitfähige Abdichtung, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element und dem Gasein-und-auslassrohr herstellt, und in engem Kontakt mit der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts des Entladungselements steht, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen. Das Verfahren umfasst einen Abdichtungsbildungsschritt zum Bringen von erweichtem elektrisch leitfähigem Glas in engem Kontakt mit Außenflächen des umgebenden Elements, des Gasein-und-auslassrohres und des abgedichteten Abschnitts des Entladungselements, um dadurch die elektrisch leitfähige Abdichtung zu bilden.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren kann ein Partikelsensor gebildet werden, bei dem die elektrisch leitfähige Abdichtung ausfallsicher elektrisch mit dem umgebenden Element und dem Gasein-und-auslassrohr verbunden wird und die elektrisch leitfähige Abdichtung in engem Kontakt mit dem abgedichteten Abschnitt des Entladungselements steht.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 Erläuternde Ansicht bezüglich einer Ausführungsform und erster bis dritter Modifizierungen, die einen Zustand zeigt, in dem ein Partikelsensor an einem Abgasrohr eines Motors angebracht ist, der an einem Fahrzeug montiert ist.
2 Längsschnittansicht des Partikelsensors, der in der Ausführungsform und den ersten bis dritten Modifizierungen verwendet wird.
3 Längsschnittansicht des Partikelsensors, der in der Ausführungsform und den ersten bis dritten Modifizierungen verwendet wird, wobei die Längsschnittansicht entlang einer Längssektion parallel zu der in 2 gezeigten Längssektion verläuft und in einem vergrößerten Maßstab die Verbindung eines Entladungselements innerhalb eines Separators zeigt.
4 Längsschnittansicht des Partikelsensors, der in der Ausführungsform und den ersten bis dritten Modifizierungen verwendet wird, wobei die Längsschnittansicht entlang einer Längssektion verläuft, die senkrecht die in 2 gezeigte Längssektion schneidet.
5 Auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche die Struktur des Partikelsensors zeigt, der in der Ausführungsform und den ersten bis dritten Modifizierungen verwendet wird.
6 Ansichten des Partikelsensors, der in der Ausführungsform verwendet wird, wobei Sektion (6A) eine perspektivische Ansicht ist, welche die Form des Entladungselements zeigt, und Sektion (6B) eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht ist, welche die Struktur des Entladungselements zeigt.
7 Erläuternde Ansicht, welche die Schaltungsausgestaltung eines Partikeldetektionssystems zeigt, in dem der Partikelsensor verwendet wird.
8 Erläuternde Ansicht, die schematisch das Einleiten und Ablassen von Abgas in dem Partikelsensor zeigt, der in der Ausführungsform und den ersten bis dritten Modifizierungen verwendet wird.
9 Erläuternde Ansicht, die zum Beschreiben eines Abdichtungsbildungsschrittes eines Verfahrens für die Herstellung des Partikelsensors verwendet wird, der in der Ausführungsform und den ersten bis dritten Modifizierungen verwendet wird.
10 Ansichten des Partikelsensors, der in der ersten Modifizierung verwendet wird, wobei Sektionen (10A) und (10B) perspektivische Ansichten sind, welche die Form des Entladungselements zeigen, und Sektion (10C) ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche die Struktur des Entladungselements zeigt.
11 Ansichten des Partikelsensors, der in der zweiten Modifizierung verwendet wird, wobei Sektion (11A) eine perspektivische Ansicht ist, welche die Form des Entladungselements zeigt, Sektion (11B) eine vergrößerte teilweise perspektivische Ansicht ist, welche die Form des Entladungselements in der Nähe eines abgedichteten Abschnitts davon zeigt, und Sektion (11C) ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche die Struktur des Entladungselements zeigt.
12 Ansichten des Partikelsensors, der in der dritten Modifizierung verwendet wird, wobei Sektion (12A) eine perspektivische Ansicht ist, welche die Form des Entladungselements zeigt, Sektion (12B) eine vergrößerte teilweise perspektivische Ansicht ist, welche die Form des Entladungselements in der Nähe eines abgedichteten Abschnitts davon zeigt, und Sektion (12C) eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht ist, welche die Struktur des Entladungselements zeigt.

Ein Partikelsensor 10 und ein Partikeldetektionssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Partikelsensor 10 an einem Abgasrohr EP eines Motors ENG angebracht ist, der in einem Fahrzeug AM montiert ist. 2 ist eine Längsschnittansicht des Partikelsensors 10 gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine Längsschnittansicht des Partikelsensors 10, wobei die Längsschnittansicht entlang einer Längssektion parallel zu der in 2 gezeigten Längssektion verläuft und in einem vergrößerten Maßstab die Verbindung zwischen einem Entladungselement 60 und einem Entladungspotentialkabel 82 und Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 innerhalb von Separatoren 75 und 76 zeigt. 4 ist eine Längsschnittansicht, die durch Schneiden des Partikelsensors 10 an einer Position erhalten wird, die um 90° um eine axiale Linie AX von der Position der in 2 gezeigten Längssektion verschoben ist. 5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Partikelsensors 10. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht und eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Entladungselements 60 des Partikelsensors 10. 7 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Schaltungsausgestaltung einer Steuereinheit 100 zeigt, die in dem Partikeldetektionssystem 1 verwendet wird. 8 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch das Einleiten und Ablassen von Abgas EG in dem Partikelsensor 10 zeigt. 9 ist eine erläuternde Ansicht, die zum Beschreiben eines Abdichtungsbildungsschrittes eines Verfahrens für die Herstellung des Partikelsensors 10 verwendet wird.
In der vorliegenden Spezifikation, wie in 2 usw. gezeigt, mit Bezug auf eine axiale Richtung GH entlang der axialen Linie AX des Partikelsensors 10 (die Richtung, in der sich die axiale Linie AX erstreckt, d. h. die vertikale Richtung in 2), wird die Seite (die Unterseite in 2), wo ein Protektor 31 (ein Gasein-und-auslassrohr) angeordnet ist, als die distale Endseite GS bezeichnet, und die ihr gegenüberliegende Seite (die Oberseite in 2) wird als die proximale Endseite GK bezeichnet. Eine radiale Richtung, die von der axialen Linie AX (eine nach außen gerichtete Seite in der horizontalen Richtung in 2) fort weist, wird als die radial äußere Seite DO bezeichnet, und eine radiale Richtung in Richtung der axialen Linie AX (eine nach innen weisende Seite in der horizontalen Richtung in 2) wird als die radial innere Seite DI bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Partikeldetektionssystem 1 der vorliegenden Ausführungsform (das im Weiteren zur Vereinfachung als das „System 1“ bezeichnet werden kann) den Partikelsensor 10 und die Steuereinheit 100 zum Steuern des Partikelsensors 10. Der Partikelsensor 10 ist an dem Abgasrohr EP (Gasströmungsrohr) des Motors ENG (Verbrennungsmotor) angebracht, der in dem Fahrzeug AM montiert ist, und detektiert Partikel S, wie zum Beispiel Ruß, die in Abgas EG (zu messendem Gas) enthalten sind, das durch das Abgasrohr EP strömt. Genauer gesagt, ist der Partikelsensor 10 an dem Abgasrohr EP, das aus Metall besteht, dergestalt befestigt, dass ein Abschnitt des Partikelsensors 10 auf der distalen Endseite GS im Inneren des Abgasrohres EP angeordnet ist und Kontakt mit dem Abgas EG hat (siehe 8).
Die Steuereinheit 100 ist mit dem Partikelsensor 10 durch das Entladungspotentialkabel 82, die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 und Abstandshalter-Heizungsanschlussdrähte 92 und 94 verbunden (siehe 1 bis 4 und 7). Das Entladungspotentialkabel 82 ist ein Koaxialkabel. Der Kerndraht (Mittelleiter) des Koaxialkabels wird als ein Entladungspotentialanschlussdraht 82L verwendet und wird auf einem Entladungspotential DV gehalten (siehe 7). Darüber hinaus ist jeder der Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 und der Abstandshalter-Heizungsanschlussdrähte 92 und 94 ein mit einer Isolierung überzogener einadriger Draht von geringem Durchmesser. Das Entladungspotentialkabel 82 ist von einem geflochtenen Rohr 23 umgeben, das durch Flechten dünner Metalldrähte zu einer Röhrenform gebildet wird und das auf einem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten wird.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die Steuereinheit 100 eine Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 und eine Messsteuerschaltung 120 als Hauptschaltungen. Die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 weist einen ersten Ausgangsanschluss 111 auf, der auf einem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, und einen zweiten Ausgangsanschluss 112 auf, der auf dem Entladungspotential DV gehalten wird. Der zweite Ausgangsanschluss 112 ist mit dem Entladungspotentialanschlussdraht 82L verbunden, der der Kerndraht des Entladungspotentialkabels 82 ist. Das Entladungspotential DV ist ein positives hohes Potential (zum Beispiel 1 bis 2 kV0-p), das durch Halbwellengleichrichtung erzeugt wird, mit Bezug auf das Sensor-Erdpotential SGND, das als eine Referenz dient. Die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 bildet eine Konstantstromquelle, bei der die Größenordnung ihres Ausgangsstroms dergestalt rückkopplungsgesteuert wird, dass der Effektivwert des Ausgangsstroms gleich einem zuvor festgelegten Stromwert (zum Beispiel 5 µA) wird. Diese Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 generiert das Entladungspotential DV, das an ein Entladungselektrodenelement 62 des Entladungselements 60 angelegt wird, das später noch beschrieben wird (siehe 2 und 6).
Die Messsteuerschaltung 120 umfasst eine Signalstromdetektionsschaltung 140, eine Elementheizungssteuerschaltung 150 und eine Abstandshalter-Heizungssteuerschaltung 160. Die Signalstromdetektionsschaltung 140 weist einen ersten Eingangsanschluss 141 auf, der auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, und einen zweiten Eingangsanschluss 142 auf. Die Signalstromdetektionsschaltung 140 detektiert einen Signalstrom Is, der zwischen dem ersten Eingangsanschluss 141 und dem zweiten Eingangsanschluss 142 fließt. Es ist anzumerken, dass das Sensor-Erdpotential SGND so eingestellt wird, dass es um eine Versatzspannung Voffset (genauer gesagt, 0,5 V) höher ist als das Fahrgestell-Erdpotential CGND (Erdpotential).
Die Elementheizungssteuerschaltung 150 ist eine Schaltung zum Steuern, durch PWM-Steuerung, der Zufuhr von Elektrizität zu einer Elementheizungsverdrahtungsleitung 64, die in dem Entladungselement 60 enthalten ist, was später noch beschrieben wird (siehe 6). Diese Elementheizungssteuerschaltung 150 weist einen ersten Ausgangsanschluss 151 auf, der mit dem Elementheizungs-Anschlussdraht 84 verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsanschluss 152 auf, der mit dem Elementheizungs-Anschlussdraht 86 verbunden ist. Es ist anzumerken, dass der zweite Ausgangsanschluss 152 und der Elementheizungs-Anschlussdraht 86 elektrisch mit einer Leitung verbunden sind, die auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten wird. Des Weiteren werden der erste Ausgangsanschluss 151 und der Elementheizungs-Anschlussdraht 84 auf einem Elementheizungspotential EHV gehalten.
Die Abstandshalter-Heizungssteuerschaltung 160 ist eine Schaltung zum Steuern, durch PWM-Steuerung, der Zufuhr von Elektrizität zu einer Abstandshalter-Heizungsschicht 41HT eines isolierenden Abstandshalters 41, was später noch beschrieben wird (siehe 4). Diese Abstandshalter-Heizungssteuerschaltung 160 weist einen ersten Ausgangsanschluss 161 auf, der mit dem Abstandshalter-Heizungs-Anschlussdraht 92 verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsanschluss 162 auf, der mit dem Abstandshalter-Heizungs-Anschlussdraht 94 verbunden ist. Es ist anzumerken, dass der zweite Ausgangsanschluss 162 und der Abstandshalter-Heizungs-Anschlussdraht 94 elektrisch mit der Leitung verbunden sind, die auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten wird. Des Weiteren werden der erste Ausgangsanschluss 161 und der Abstandshalter-Heizungs-Anschlussdraht 92 auf einem Abstandshalter-Heizungspotential SHV gehalten.
Die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 ist von einem inneren Schaltungsgehäuse 170 umgeben, das auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird. Der erste Ausgangsanschluss 111 der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110, der erste Eingangsanschluss 141 der Signalstromdetektionsschaltung 140 und ein sekundärseitiger Kern 131B eines Trenntransformators 130 sind elektrisch mit dem inneren Schaltungsgehäuse 170 verbunden.
Es ist anzumerken, dass der erste Ausgangsanschluss 111 der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 elektrisch mit einem äußeren Leiter 82D des Entladungspotentialkabels 82 verbunden ist.
Der Trenntransformator 130 ist ein Transformator, dessen Primär- und Sekundärseiten voneinander isoliert sind, und sein Kern 131 ist unterteilt in einen primärseitigen Kern 131A, um den eine Primärspule 132 gewickelt ist, und den oben angesprochenen sekundärseitigen Kern 131B, um den eine Sekundärspule 133 gewickelt ist. Der primärseitige Kern 131A ist elektrisch mit dem Fahrgestell-Erdpotential CGND verbunden. Darüber hinaus ist der sekundärseitige Kern 131B elektrisch mit dem Sensor-Erdpotential SGND (der erste Ausgangsanschluss 111 der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110) verbunden, wie oben beschrieben.
Die Messsteuerschaltung 120 (welche die Signalstromdetektionsschaltung 140, die Elementheizungssteuerschaltung 150 und die Abstandshalter-Heizungssteuerschaltung 160 umfasst), die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110, das innere Schaltungsgehäuse 170 und der Trenntransformator 130 sind von einem äußeren Schaltungsgehäuse 180 umgeben, das auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten wird. Der zweite Eingangsanschluss 142 der Signalstromdetektionsschaltung 140, der zweite Ausgangsanschluss 152 der Elementheizungssteuerschaltung 150, der zweite Ausgangsanschluss 162 der Abstandshalter-Heizungssteuerschaltung 160 und der primärseitige Kern 131A des Trenntransformators 130 sind mit dem äußeren Schaltungsgehäuse 180 verbunden und werden somit auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten. Das äußere Schaltungsgehäuse 180 ist elektrisch mit dem geflochtenen Rohr 23 verbunden, welches das Entladungspotentialkabel 82 umgibt.
Die Messsteuerschaltung 120 umfasst eine Regler-Stromversorgung PS zum Zuführen einer zuvor festgelegten Gleichspannung. Diese Regler-Stromversorgung PS ist durch eine Stromversorgungsverdrahtung BC mit einer externen Batterie BT verbunden, die in dem Fahrzeug AM montiert ist, und wird durch diese Batterie BT versorgt. Ein Ende der Batterie BT ist mit der Fahrgestellerde (dem Fahrgestell-Erdpotential CGND) verbunden. Die Messsteuerschaltung 120 umfasst einen Mikroprozessor 122 und kann durch eine Kommunikationsleitung CC mit einer elektronischen Steuereinheit ECU zum Steuern des Motors ENG kommunizieren. Somit kann die Messsteuerschaltung 120 ein Signal an die elektronische Steuereinheit ECU senden. Das Signal repräsentiert zum Beispiel das Ergebnis einer Messung durch die oben angesprochene Signalstromdetektionsschaltung 140 (die Größenordnung des Signalstroms Is).
Ein Teil der elektrischen Leistung, die von der externen Batterie BT durch die Regler-Stromversorgung PS in die Messsteuerschaltung 120 eingespeist wird, wird durch den Trenntransformator 130 an die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 verteilt. Es ist anzumerken, dass in dem Trenntransformators 130 die Primärspule 132, die einen Abschnitt der Messsteuerschaltung 120 bildet, die Sekundärspule 133, die einen Abschnitt der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 bildet, und der Kern 131 (der primärseitige Kern 131A und der sekundärseitige Kern 131B) sind elektrisch voneinander isoliert oder getrennt. Daher kann der Trenntransformator 130 die elektrische Isolierung zwischen den Spulen und dem Kern aufrecht erhalten, während die Verteilung von elektrischer Leistung von der Messsteuerschaltung 120 zu der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 erlaubt wird.
Als Nächstes wird der Partikelsensor 10 der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die 2 bis 6 beschrieben.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt, weist der Partikelsensor 10 die Form einer geraden Stange auf, die sich in der axialen Richtung GH erstreckt. Wie später noch beschrieben wird, umfasst dieser Partikelsensor 10 das Entladungselement 60, das Ionen CP durch Gasentladung (genauer gesagt, Koronaentladung) zwischen dem Protektor 31 und einem nadelförmigen Elektrodenabschnitt 62D generiert, der von einem distalen Element-Endabschnitt 60S des Entladungselements 60 vorsteht. Zusätzlich zu dem Entladungselement 60 umfasst der Partikelsensor 10 Sensorerdungselemente 30, die das Entladungselement 60 halten, während die elektrische Isolierung zwischen den Sensorerdungselementen 30 und dem Entladungselement 60 gehalten wird, und das Entladungselement 60 durch einen Leiter umgeben, der auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, wodurch ein Faradayscher Käfig implementiert wird. Darüber hinaus umfasst der Partikelsensor 10 Fahrgestell-Erdungselemente 20, welche die Sensorerdungselemente 30 umgeben und halten, während die elektrische Isolierung zwischen den Fahrgestell-Erdungselementen 20 und den Sensorerdungselementen 30 aufrecht erhalten wird. Die Fahrgestell-Erdungselemente 20 sind an dem Abgasrohr EP angebracht, um dadurch auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten zu werden, das sich von dem Sensor-Erdpotential SGND unterscheidet.
In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Sensorerdungselemente 30 den Protektor 31, eine elektrisch leitfähige Abdichtung 37, ein zweites inneres Rohr 38 und ein erstes inneres Rohr 39, was später noch beschrieben wird. Die Fahrgestell-Erdungselemente 20 umfassen ein metallisches Montageelement 21, ein äußeres Rohr 22, ein geflochtenes Rohr 23 und ein metallisches Flechtrohr-Halteelement 24, was später noch beschrieben wird.
Genauer gesagt, umfasst der Partikelsensor 10 das metallische Montageelement 21, das eine Röhrenform aufweist und an einem Ende des Partikelsensors 10 auf der distalen Endseite GS angeordnet ist. Dieses metallische Montageelement 21 weist einen Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 21H auf, der sich in Richtung der radial äußeren Seite ausbaucht und eine hexagonale Außenform aufweist. Des Weiteren weist das metallische Montageelement 21 einen röhrenförmigen Wandabschnitt 21W auf, der sich auf der distalen Endseite GS des Werkzeugeingriffnahmeabschnitts 21H befindet. Der röhrenförmige Wandabschnitt 21W umgibt den Außenumfang des Protektors 31 (Gasein-und-auslassrohr), was später noch beschrieben wird. Ein Außenschraubgewinde 21N zum Befestigen des Partikelsensors 10 an dem Abgasrohr EP ist an dem Außenumfang des röhrenförmigen Wandabschnitts 21W ausgebildet. Dementsprechend wird der Partikelsensor 10 durch die Verwendung des Außenschraubgewindes 21N des metallischen Montageelements 21 an dem Abgasrohr EP über einen (nicht gezeigten) metallischen Montagevorsprung befestigt, der separat an dem Abgasrohr EP angeordnet ist. Daher wird das metallische Montageelement 21 auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten, welches das gleiche ist wie das Potential des Abgasrohres EP.
Ein äußeres Rohr 22, die aus Metall besteht, ist an einem Ende des metallischen Montageelements 21 auf der proximalen Endseite GK befestigt. Genauer gesagt, ist ein distaler Endabschnitt 22S des äußeren Rohres 22 extern an einem proximalen Endabschnitt 21K des metallischen Montageelements 21 montiert und ist daran lasergeschweißt, wodurch das metallische Montageelement 21 und das äußere Rohr 22 vereint sind.
Ein proximaler Endabschnitt 22K des äußeren Rohres 22 auf der proximalen Endseite GK weist einen kleineren Durchmesser auf als der distale Endabschnitt 22S. Eine Durchführungshülse 46, die aus isolierendem Gummi besteht, ist in den proximalen Endabschnitt 22K eingesetzt, und der Außenumfang des proximalen Endabschnitts 22K ist mit dem metallischen Flechtrohr-Halteelement 24, das eine Röhrenform aufweist, überzogen, wobei das geflochtene Rohr 23, das aus Metalldrähten besteht, dazwischen angeordnet ist. Das metallische Flechtrohr-Halteelement 24 ist so gequetscht, dass die Durchführungshülse 46, das geflochtene Rohr 23 und das metallische Flechtrohr-Halteelement 24 an dem proximalen Endabschnitt 22K des äußeren Rohres 22 gehalten werden.
Daher werden aufgrund des Anbringens des metallischen Montageelements 21 des Partikelsensors 10 an dem Abgasrohr EP, zusätzlich zu dem metallischen Montageelement 21, das äußere Rohr 22, das geflochtene Rohr 23 und das metallische Flechtrohr-Halteelement 24, die elektrisch mit dem metallischen Montageelement 21 verbunden sind, auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten.
Es ist anzumerken, dass sich das Entladungspotentialkabel 82, die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 und die Abstandshalter-Heizungsanschlussdrähte 92 und 94 durch die Durchführungshülse 46 erstrecken.
Auf der radial inneren Seite DI des metallischen Montageelements 21 wird ein zylindrischer isolierender Abstandshalter 41, der aus isolierender Keramik besteht, über einen isolierenden Halter 42, der aus isolierender Keramik besteht, einen Talkumkompaktkörper 43, eine isolierende Hülse 44, die aus isolierender Keramik besteht, und eine Drahtpackung 45 gehalten. Es ist anzumerken, dass der isolierende Halter 42, der Talkumkompaktkörper 43, die isolierende Hülse 44 und die Drahtpackung 45 in der axialen Richtung GH durch Quetschen eines proximalen Endes 21KK des metallischen Montageelements 21, genauer gesagt, durch Biegen des proximalen Endes 21KK in Richtung der radial inneren Seite DI, gepresst werden.
Zusätzlich zu dem isolierenden Abstandshalter 41 sind ein erstes zylindrisches inneres Rohr 39 und ein zweites zylindrisches inneres Rohr 38 auf der radial inneren Seite DI des äußeren Rohres 22 angeordnet. Die ersten und zweiten inneren Rohre 39 und 38 umgeben einen proximalen Element-Endseitenabschnitt 60K des Entladungselements 60 auf der proximalen Endseite GK.
Obgleich nicht im Detail beschrieben, ist der isolierende Abstandshalter 41 ein heizungsintegrierter isolierender Abstandshalter, der eine Abstandshalter-Heizungsschicht 41HT aufweist, die auf seiner Außenumfangsfläche ausgebildet ist. Die Temperatur eines distalen Endabschnitts 41S des isolierenden Abstandshalters 41 kann durch Energiebeaufschlagung der Abstandshalter-Heizungsschicht 41HT erhöht werden.
Das Entladungselement 60 wird im Inneren des isolierenden Abstandshalters 41 über den Protektor 31, die elektrisch leitfähige Abdichtung 37, das zweite innere Rohr 38, einen Elementhalter 71 usw. gehalten.
Das Entladungselement 60 ist eine mehrschichtige Verdrahtungsplatine, die aus isolierender Keramik besteht und das Entladungselektrodenelement 62 aufweist, das auf dem Entladungspotential DV gehalten wird, das sich von dem Sensor-Erdpotential SGND und dem Fahrgestell-Erdpotential CGND unterscheidet. Dieses Entladungselement 60 weist den distalen Element-Endabschnitt 60S auf, der sich auf der distalen Endseite GS befindet und in dem Protektor 31 angeordnet ist. Der distale Element-Endabschnitt 60S generiert Ionen CP durch Entladung zwischen dem Entladungselektrodenelement 62 (genauer gesagt, seinem nadelförmigen Elektrodenabschnitt 62D) und dem Protektor 31 und lädt die Partikel S auf, die in dem Messgas SG enthalten sind. Außerdem weist das Entladungselement 60 einen abgedichteten Abschnitt 60C auf, der sich auf der proximalen Endseite GK des distalen Element-Endabschnitts 60S befindet, in dem das Entladungselektrodenelement 62 (genauer gesagt, seine Entladungsverdrahtungsbahn 62L) angeordnet ist und von einer Außenfläche 60CS isoliert ist (siehe 2, 4 und 6).
Der Protektor 31 hat nicht nur eine Funktion des Schutzes des distalen Element-Endabschnitts 60S des Entladungselements 60 vor Wassertröpfchen und Fremdkörpern, sondern auch eine Funktion des Einleitens des Messgases SG in einen Raum um den distalen Element-Endabschnitt 60S des Entladungselements 60. Das Messgas SG ist ein Teil des Abgases EG, das durch das Abgasrohr EP strömt. Der Protektor 31, der ein metallisches röhrenförmiges Element ist, ist an dem Ende des Partikelsensors 10 auf der distalen Endseite GS angeordnet, um das Messgas SG durch Gaseinleitungsöffnungen 32I in seinen Innenraum K einzuleiten und dann das Messgas SG durch eine Gasablassöffnung 32O abzulassen. Der Protektor 31 weist einen Verjüngungsabschnitt 32c auf der distalen Endseite GS auf, der sich so verjüngt, dass sein Durchmesser in Richtung der distalen Endseite GS abnimmt.
Da ein Kabelverbindungsabschnitt 39C des ersten inneren Rohres 39 mit dem äußeren Leiter 82D verbunden ist, werden die ersten und zweiten inneren Rohre 39 und 38 auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten. Die ersten und zweiten inneren Rohre 39 und 38 umgeben den proximalen Element-Endseitenabschnitt 60K des Entladungselements 60, wobei sich dieser Abschnitt auf der proximalen Endseite GK des abgedichteten Abschnitts 60C befindet.
Die elektrisch leitfähige Abdichtung 37, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, steht in Kontakt mit, und ist elektrisch verbunden mit, dem zweiten inneren Rohr 38 und dem Protektor 31. Die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 steht auch in engem Kontakt mit der Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60, um das Entladungselement 60 gasdicht abzudichten.
Wie oben beschrieben, umgibt in diesem Partikelsensor 10 die elektrisch leitfähige Abdichtung 37, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, die Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60 und steht in gasdichtem engem Kontakt mit der Außenfläche 60CS. Daher wird das Entladungselement 60 durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 an dem abgedichteten Abschnitt 60C gasdicht gehalten.
Außerdem besteht diese elektrisch leitfähige Abdichtung 37 aus elektrisch leitfähigem Glas und stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Protektor 31 und dem zweiten inneren Rohr 38 her, das durch das erste innere Rohr 39 auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird. Daher wird kein Metallblock, wie zum Beispiel ein metallischer Mantel, benötigt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Protektor 31 und dem ersten inneren Rohr 39 oder dem zweiten inneren Rohr 38 herzustellen, um den Protektor 31 auf dem Sensor-Erdpotential SGND zu halten. Daher kann der Partikelsensor 10 das Entladungselement 60 trotz seiner einfachen Struktur darin gasdicht halten.
Als Nächstes wird die Beziehung zwischen dem isolierenden Abstandshalter 41 und der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 beschrieben. Die elektrisch leitfähige Abdichtung 37, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, steht in gasdichtem engem Kontakt mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche 41I des isolierenden Abstandshalters 41. Durch diese elektrisch leitfähige Abdichtung 37 werden ein distaler Endseitenabschnitt 38S des zweiten inneren Rohres 38 und ein Abschnitt des Protektors 31, der sich auf der proximalen Endseite GK befindet, wobei dieser Abschnitt als ein proximaler Rohr-Endseitenabschnitt 31K bezeichnet wird, an dem isolierenden Abstandshalter 41 befestigt.
Wie oben beschrieben, wird in diesem Partikelsensor 10 ein gasdichter enger Kontakt auch zwischen der Innenumfangsfläche 41I des isolierenden Abstandshalters 41 und der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 hergestellt. Daher kann die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 zusammen mit der Abdichtung zwischen dem Entladungselement 60 und der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 eine gasdichte Abdichtung zwischen der proximalen Endseite GK und der distalen Endseite GS innerhalb des isolierenden Abstandshalters 41 herstellen.
Außerdem kann der Partikelsensor 10 eine einfache Struktur aufweisen, bei welcher der distale Endseitenabschnitt 38S des zweiten inneren Rohres 38 und der proximale Rohr-Endseitenabschnitt 31K des Protektors 31 mittels der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 an dem isolierenden Abstandshalter 41 befestigt sind.
Der isolierende Abstandshalter 41, der Protektor 31 und die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 werden ausführlicher beschrieben. Der isolierende Abstandshalter 41 weist einen gestuften Abstandshalter-Simsabschnitt 41D auf, der in Richtung der radial inneren Seite DI vorsteht. Darüber hinaus weist ein Abschnitt des Protektors 31, der eine ungefähr zylindrische Form aufweist, wobei sich dieser Abschnitt auf der proximalen Endseite GK befindet und als ein proximaler Rohr-Endseitenabschnitt 31K bezeichnet wird, einen gestuften Rohrschulterabschnitt 31KD auf, der sich so verjüngt, dass sein Durchmesser auf der distalen Endseite GS kleiner ist als der auf der proximalen Endseite GK. Außerdem weist der proximale Rohr-Endseitenabschnitt 31K einen proximalen Rohr-Endabschnitt 31KK auf, der sich auf der proximalen Endseite GK des Rohrschulterabschnitts 31KD befindet und einen proximalen Endrand 31KF auf der proximalen Endseite GK umfasst. Der Rohrschulterabschnitt 31KD des Protektors 31 wird in Eingriff mit dem Abstandshalter-Simsabschnitt 41D des isolierenden Abstandshalters 41 gebracht, indem der Protektor 31 von der proximalen Endseite GK in Richtung der distalen Endseite GS bewegt wird. Und zwar wird der Protektor 31 an dem isolierenden Abstandshalter 41 befestigt.
Außerdem steht die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt 31KK des proximalen Rohr-Endseitenabschnitts 31K des Protektors 31 von der proximalen Endseite GK, der radial inneren Seite DI und der radial äußeren Seite DO her in gasdichtem engem Kontakt, so dass die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 elektrisch mit dem Protektor 31 verbunden ist (siehe 2 und 4).
Wie oben beschrieben, steht in diesem Partikelsensor 10 die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 in Kontakt mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt 31KK des Protektors 31, so dass der Protektor 31 zuverlässig durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten werden kann.
Das Entladungselement 60, das die Form einer rechteckigen Platte aufweist, wird durch den Elementhalter 71, der aus isolierender Keramik besteht, gehalten. Dieser Elementhalter 71 weist einen gestuften Halterschulterabschnitt 71D auf, der an seiner Außenumfangsfläche 71R angeordnet ist und sich so verjüngt, dass der Durchmesser auf der distalen Endseite GS kleiner ist als der auf der proximalen Endseite GK. Der Elementhalter 71 weist ebenfalls ein Einschubloch 71H auf, in das das Entladungselement 60 eingeschoben wird. Ein Elementeinschubabschnitt 60P des Entladungselements 60 befindet sich in dem Einschubloch 71H. Der Elementeinschubabschnitt 60P befindet sich zwischen dem distalen Element-Endabschnitt 60S, der in den Protektor 31 auf der distalen Endseite GS des Elementhalters 71 hinein vorsteht, und dem abgedichteten Abschnitt 60C, der von der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 umgeben ist und in gasdichtem engem Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 steht. Der Elementeinschubabschnitt 60P des Entladungselements 60 wird durch den Elementhalter 71 mittels eines Talkumkompaktkörpers 72 gehalten, der in das Einschubloch 71H eingebracht wird (siehe auch 6).
Der Halterschulterabschnitt 71D des Elementhalters 71 wird durch seine Bewegung von der proximalen Endseite GK in Richtung der distalen Endseite GS mit dem Rohrschulterabschnitt 31KD des Protektors 31 in Eingriff gebracht. Außerdem kommt der Elementhalter 71 mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 von der distalen Endseite GS her in Kontakt, wodurch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 gehalten wird.
Wie oben beschrieben, steht in diesem Partikelsensor 10 der Halterschulterabschnitt 71D des Elementhalters 71 mit dem Rohrschulterabschnitt 31KD des Protektors 31 im Eingriff. Da der Rohrschulterabschnitt 31KD des Protektors 31 mit dem Abstandshalter-Simsabschnitt 41D des isolierenden Abstandshalters 41 im Eingriff steht, steht der Elementhalter 71 indirekt mit dem isolierenden Abstandshalter 41 im Eingriff. Da außerdem der Elementhalter 71 mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 von der distalen Endseite GS in Kontakt kommt, ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass sich die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 in Richtung der distalen Endseite GS innerhalb des isolierenden Abstandshalters 41 bewegt.
In dem Partikelsensor 10 der vorliegenden Ausführungsform wird das Entladungselement 60, das eine rechteckige plattenartige Form aufweist, in das Einschubloch 71H des Elementhalters 71 eingeschoben, der aus isolierender Keramik besteht, und ist an dem Elementhalter 71 mittels des komprimierten Talkumkompaktkörpers 72 befestigt, der in einen Aussparungsabschnitt 71P des Einschublochs 71H eingebracht ist, der einen größeren Durchmesser aufweist.
Jedoch kann das Entladungselement 60 an dem Elementhalter 71 auch ohne Verwendung des Talkumkompaktkörpers 72 befestigt sein. Zum Beispiel kann Zement in den Aussparungsabschnitt 71P des Elementhalters 71 eingebracht werden und wird so verfestigt, dass das Entladungselement 60 an dem Elementhalter 71 fixiert wird. Alternativ kann das elektrisch leitfähige Glas, das zum Bilden der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verwendet wird, in den Aussparungsabschnitt 71P des Elementhalters 71 so eingebracht werden, dass das Entladungselement 60 an dem Elementhalter 71 befestigt wird, und der Elementhalter 71 und die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 werden miteinander verbunden.
Das erste innere Rohr 39 und das zweite innere Rohr 38 bestehen aus Metall, und das zweite innere Rohr 38 weist die Form eines Rohres mit einem Boden auf, d. h. weist einen distalen End-Bodenabschnitt 38SS auf der distalen Endseite GS auf. Der distale End-Bodenabschnitt 38SS weist ein Einschubloch 38SH auf, in welches das Entladungselement 60 eingeschoben wird. Das zweite innere Rohr 38 umgibt den proximalen Element-Endseitenabschnitt 60K des Entladungselements 60 von der radial äußeren Seite DO her. Der distale End-Bodenabschnitt 38SS des zweiten inneren Rohres 38 kommt von der proximalen Endseite GK her in Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37.
Wie oben beschrieben, umfassen in diesem Partikelsensor 10 das erste innere Rohr 39 und das zweite innere Rohr 38 das zweite innere Rohr 38, das den distalen End-Bodenabschnitt 38SS aufweist, wodurch ein Faradayscher Käfig gebildet werden kann, indem der proximale Element-Endseitenabschnitt 60K des Entladungselements 60 durch das zweite innere Rohr 38 von der radial äußeren Seite DO her umgeben wird. Da außerdem der distale End-Bodenabschnitt 38SS des zweiten inneren Rohres 38 mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 in Kontakt steht, kann eine elektrische Verbindung zweckmäßig zwischen dem zweiten inneren Rohr und der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 hergestellt werden, wodurch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 auf dem Sensor-Erdpotential SGND beibehalten werden kann.
Eine Elementhülse 73, die aus isolierender Keramik besteht, ist in dem distalen Endseitenabschnitt 38S des zweiten inneren Rohres 38 auf der distalen Endseite GS angeordnet und wird infolge des Quetschens des distalen Endseitenabschnitts 38S fixiert. Das Entladungselement 60 erstreckt sich in Richtung der proximalen Endseite GK durch ein Einschubloch 73H der Elementhülse 73. Auf der proximalen Endseite GK des isolierenden Abstandshalters 41 und des zweiten inneren Rohres 38 sind ein äußerer Separator 74, ein unterer Separator 75 und ein oberer Separator 76, die aus isolierender Keramik bestehen, angeordnet, um den Umfang des proximalen Element-Endseitenabschnitts 60K des Entladungselements 60 zu umgeben.
Von diesen Separatoren wird der äußere Separator 74, der sich am weitesten in Richtung der distalen Endseite GS befindet, durch seine Bewegung von der proximalen Endseite GK in Richtung der distalen Endseite GS mit dem zweiten inneren Rohr 38 und indirekt mit dem isolierenden Abstandshalter 41 über das zweite innere Rohr 38 in Eingriff gebracht, dergestalt, dass der gesamte äußere Separator 74 in den isolierenden Abstandshalter 41 und das zweite innere Rohr 38 eingeschoben wird. Jeder der Separatoren 74 bis 76 wird durch das erste innere Rohr 39 oder das zweite innere Rohr 38 von der radial äußeren Seite DO her bedeckt, und der obere Separator 76, der sich am weitesten in Richtung der proximalen Endseite GK befindet, wird ebenfalls durch das erste innere Rohr 39 von der proximalen Endseite GK her bedeckt.
Das erste innere Rohr 39 weist den röhrenförmigen Kabelverbindungsabschnitt 39C auf, der in Richtung der proximalen Endseite GK vorsteht, und das Entladungspotentialkabel 82 wird in den Kabelverbindungsabschnitt 39C eingeschoben und wird aufgrund des Quetschens daran befestigt. Genauer gesagt, ist der äußere Leiter 82D des Entladungspotentialkabels 82 elektrisch mit dem ersten inneren Rohr 39 innerhalb des Kabelverbindungsabschnitts 39C des ersten inneren Rohres 39 verbunden. Infolge dessen ist das erste innere Rohr 39 elektrisch mit dem inneren Schaltungsgehäuse 170 und dem ersten Ausgangsanschluss 111 der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 der Steuereinheit 100 durch den äußeren Leiter 82D des Entladungspotentialkabels 82 verbunden. Infolge dessen werden das erste innere Rohr 39, das zweite innere Rohr 38, die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 und der Protektor 31 allesamt auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten und umgeben das Entladungselement 60, wodurch der Faradaysche Käfig implementiert wird.
Als Nächstes wird die Struktur des Entladungselements 60, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, mit Bezug auf 6 beschrieben. Das Entladungselement 60, das aus isolierender Keramik besteht und eine rechteckige plattenartige Form aufweist, weist eine Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P und eine Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 auf seiner ersten Fläche 60A (eine Oberseite in 6A) auf. Die Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P befindet sich auf der proximalen Endseite GK mit Bezug auf die longitudinale Mitte des Entladungselements 60, und die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 befindet sich auf der distalen Endseite GS mit Bezug auf die longitudinale Mitte. Wie in 3 gezeigt, ist der Entladungspotentialanschlussdraht 82L, der der Kerndraht des Entladungspotentialkabels 82 ist, mit der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P durch einen Entladungspotential-Verbindungsanschluss 81 verbunden. Infolge dessen wird das Entladungselektrodenelement 62, das die Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P umfasst, auf dem Entladungspotential DV gehalten, und die Zufuhr von Elektrizität dorthin wird durch die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 durch das Entladungspotentialkabel 82 gesteuert (siehe 7).
Die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 wird so ausgebildet, dass sie sich auf der Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60 befindet und elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verbunden ist, welche die Außenfläche 60CS umgibt und in gasdichtem engem Kontakt mit der Außenfläche 60CS steht (siehe 2). Dementsprechend wird der Abschirmelektrodenabschnitt 63, der die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 umfasst, auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten.
Das Entladungselement 60 weist ebenfalls Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 auf, die auf seiner zweiten Fläche 60B (Unterseite in 6A) ausgebildet sind, dergestalt, dass sich die Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 auf der proximalen Endseite GK mit Bezug auf die longitudinale Mitte befinden (siehe 6B). Wie in 3 gezeigt, sind die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 mit den Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 durch Elementheizungs-Verbindungsanschlüsse 83 und 85 verbunden. Infolge dessen wird die Zufuhr von Elektrizität zu der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64, einschließlich der Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2, durch die Elementheizungssteuerschaltung 150 über die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 gesteuert (siehe 7).
Das Entladungselement 60 umfasst keramische Schichten 61A bis 61E, die aus isolierender Keramik bestehen und jeweils die Form einer flachen Platte haben, und Bondungsschichten 65A bis 65D, von denen jede zwischen benachbarten keramischen Schichten liegt und welche die keramischen Schichten 61A bis 61E miteinander verbonden.
Eine allgemein flache, gerade Entladungsverdrahtungsbahn 62L und ein nadelförmiger Elektrodenabschnitt 62D sind zwischen der Bondungsschicht 65A und der keramischen Schicht 61A so angeordnet, dass sie sich in einer Region in Richtung der distalen Endseite GS befinden. Der nadelförmige Elektrodenabschnitt 62D erstreckt sich von der Entladungsverdrahtungsbahn 62L in Richtung der distalen Endseite GS und ragt von dem distalen Element-Endabschnitt 60S des Entladungselements 60 hervor. Die Entladungsverdrahtungsbahn 62L ist elektrisch mit der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 61A angeordnet ist (d. h. auf der ersten Fläche 60A des Entladungselements 60), durch eine Entladungselektroden-Durchkontaktierung 62V, die sich in der keramischen Schicht 61A befindet, verbunden.
Es ist aus 6B ohne Weiteres zu erkennen, dass die Entladungsverdrahtungsbahn 62L des Entladungselektrodenelements 62 nicht aus der Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60 frei liegt und sich im Inneren des Entladungselements 60 befindet. Daher besteht selbst dann, wenn die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 so ausgebildet wird, dass sie an der Außenfläche 60CS anhaftet, keine elektrische Verbindung zwischen der Entladungsverdrahtungsbahn 62L des Entladungselektrodenelements 62 und der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37, wodurch die Entladungsverdrahtungsbahn 62L und die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 voneinander isoliert sind.
Zwei flache, gerade Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 und ein Elementheizungsabschnitt 64HT sind zwischen der keramischen Schicht 61E und der Bondungsschicht 65D angeordnet. Die Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 verlaufen parallel zueinander und erstrecken sich in der axialen Richtung GH. Der Elementheizungsabschnitt 64HT wird durch eine mäanderförmige Verdrahtung gebildet, die Enden der Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 auf der distalen Endseite GS miteinander verbindet. Die Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 stehen elektrisch durch Elementheizungs-Durchkontaktierungen 64V1 und 64V2, die sich in der keramischen Schicht 61E befinden, mit Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 in Verbindung, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 61E, d. h. der zweiten Fläche 60B des Entladungselements 60, angeordnet sind.
Die daraus zusammengesetzte Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 dient dem Zweck, die Temperatur des distalen Element-Endabschnitts 60S des Entladungselements 60 anzuheben, wodurch ein Anhaften von Fremdkörpern, wie zum Beispiel Ruß, an dem distalen Element-Endabschnitt 60S, der dem Messgas SG ausgesetzt ist, verhindert wird und die Fremdkörper von dem distalen Element-Endabschnitt 60S entfernt werden.
Wie in 5 gezeigt, stehen die Elementheizungs-Verbindungsanschlüsse 83 und 85, mit denen die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 verbunden sind, mit den Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 in Kontakt. Wie oben beschrieben, ist der Elementheizungs-Anschlussdraht 86 mit dem zweiten Ausgangsanschluss 152 der Elementheizungssteuerschaltung 150 verbunden und wird auf dem Fahrgestell-Erdpotential CGND gehalten. Darüber hinaus ist der Elementheizungs-Anschlussdraht 84 mit dem ersten Ausgangsanschluss 151 der Elementheizungssteuerschaltung 150 verbunden und wird auf dem Elementheizungspotential EHV gehalten (siehe 7).
Es ist aus 6B ohne Weiteres zu erkennen, dass die Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 nicht von der Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60 frei liegen und sich im Inneren des Entladungselements 60 befinden. Daher besteht selbst dann, wenn die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 so ausgebildet wird, dass sie an der Außenfläche 60CS anhaftet, keine elektrische Verbindung zwischen den Elementheizungsanschlussdrähten 64L1 und 64L2 der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 und der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37, wodurch die Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 von der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 isoliert sind.
Eine Abschirmelektrodenschicht 63S, welche die Form einer flachen Platte aufweist, ist zwischen der keramischen Schicht 61B und der Bondungsschicht 65B so angeordnet, dass sie sich in einer Region in Richtung der distalen Endseite GS befindet. Diese Abschirmelektrodenschicht 63S ist elektrisch durch Abschirmelektroden-Durchkontaktierungen 63V2 und 63V1 und Abschirmelektroden-Kontaktinseln 63P3 und 63P2, die sich in und auf den keramischen Schichten 61B bzw. 61A befinden, mit einer Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 61A angeordnet ist, verbunden, d. h. der ersten Fläche 60A des Entladungselements 60. Die Bondungsschicht 65A weist ein Durchgangsloch 65ATH auf, das die Abschirmelektroden-Kontaktinseln 63P3 und 63P2 aufnimmt, und die Abschirmelektroden-Kontaktinseln 63P3 und 63P2 können miteinander in Kontakt kommen, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Wenn also die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 so ausgebildet wird, dass sie an der Außenfläche 60CS des Entladungselements 60 anhaftet, so ist die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verbunden. Infolge dessen ist der Abschirmelektrodenabschnitt 63, der aus der Abschirmelektrodenschicht 63S, den Abschirmelektroden-Durchkontaktierungen 63V1 und 63V2 und den Abschirmelektroden-Kontaktinseln 63P1, 63P2 und 63P3 zusammengesetzt ist, elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verbunden und wird auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten.
Wie oben beschrieben, weist in dem Partikelsensor 10 der vorliegenden Ausführungsform der distale Element-Endabschnitt 60S des Entladungselements 60, wobei dieser Abschnitt Kontakt mit dem Messgas SG hat, den Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 zum Erwärmen des distalen Element-Endabschnitts 60S auf. Ein Ende (die Elementheizungs-Kontaktinsel 64P2) der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 ist mit der Leitung des Fahrgestell-Erdpotentials CGND über den Elementheizungs-Anschlussdraht 86 verbunden.
Daher fließt für den Fall, dass die Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 zum Erwärmen des distalen Element-Endabschnitts 60S vorhanden ist, aufgrund einer Entladung an dem Entladungselektrodenelement 62 ein induzierter Strom durch die Elementheizungsverdrahtungsleitung 64. Daher ändert sich in der Steuereinheit 100 (siehe 7), die den Partikelsensor 10 steuert, das Fahrgestell-Erdpotential CGND der Leitung, an die ein Ende (die Elementheizungs-Kontaktinsel 64P2) der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 angeschlossen ist, und somit kann Rauschen auf das Ausgangssignal des Partikelsensors 10 (das Ausgangssignal von der Messsteuerschaltung 120) überlagert werden.
Um ein solches Problem zu überwinden, ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie ohne Weiteres aus 6B zu erkennen ist, die Abschirmelektrodenschicht 63S, die auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, zwischen der Entladungsverdrahtungsbahn 62L des Entladungselektrodenelements 62 und den Elementheizungsanschlussdrähten 64L1 und 64L2 und dem Elementheizungsabschnitt 64HT der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 angeordnet und stellt eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Entladungsverdrahtungsbahn 62L und den Elementheizungsanschlussdrähten 64L1 und 64L2 und dem Elementheizungsabschnitt 64HT bereit.
Infolge dessen ist es möglich zu verhindern, dass ein induzierter Strom durch die Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 fließt; ein solcher Fluss würde ansonsten aufgrund einer Entladung an dem Entladungselektrodenelement 62 stattfinden. Somit können Änderungen des Fahrgestell-Erdpotentials CGND und eine resultierende Überlagerung von Rauschen auf das Ausgangssignal des Partikelsensors 10 (das Ausgangssignal von der Messsteuerschaltung 120) unterdrückt werden.
Außerdem ist die Abschirmelektrodenschicht 63S elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verbunden, wodurch die Abschirmelektrodenschicht 63S auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird. Genauer gesagt, da die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1, die elektrisch mit der Abschirmelektrodenschicht 63S verbunden ist, auf der Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C angeordnet ist, kann die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 auf einfache Weise eine elektrische Verbindung mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 herstellen, um die Abschirmelektrodenschicht 63S auf dem Sensor-Erdpotential SGND zu halten. Daher es ist nicht notwendig, eine Verdrahtung innerhalb des Partikelsensors 10 bereitzustellen, um das Sensor-Erdpotential SGND an die Abschirmelektrodenschicht 63S des Entladungselements 60 anzulegen, wodurch die Abschirmelektrodenschicht 63S auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird. Da außerdem die Abschirmelektrodenschicht 63S mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1, die eine gewisse Fläche aufweist, verbunden ist, kann eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 und der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 und somit der Abschirmelektrodenschicht 63S hergestellt werden.
Als Nächstes werden die Struktur des Protektors 31 und die Detektion von Partikeln S in dem Partikelsensor 10 mit Bezug auf die 2, 4, 5 und 8 beschrieben. Der Protektor 31 besteht aus einem zylindrischem Protektor-Hauptkörper 32, der ein verjüngtes Ende auf der distalen Endseite GS aufweist, und mehreren (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Fangelementen 33 bis 36, die in dem Protektor-Hauptkörper 32 aufgenommen sind.
Die mehreren Gaseinleitungsöffnungen 32I sind in einem Abschnitt des Protektors 31 (des Protektor-Hauptkörpers 32) auf der proximalen Endseite GK in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet (siehe 5). Durch die Gaseinleitungsöffnungen 32I wird das Messgas SG, das die Partikel S enthält, in den Innenraum K des Protektors 31 eingeleitet. Die Gaseinleitungsöffnungen 32I befinden sich auf der radial inneren Seite DI des röhrenförmigen Wandabschnitts 21W des metallischen Montageelements 21. Die Gasablassöffnung 32O zum Ablassen des eingeleiteten Messgases SG ist in einem distalen Endabschnitt des Protektors 31 (des Protektor-Hauptkörpers 32) ausgebildet. Die Gasablassöffnung 32O ist eine einzelne kreisrunde Öffnung, deren Mitte mit der axialen Leitung AX des Partikelsensors 10 übereinstimmt.
Der distale Element-Endabschnitt 60S des Entladungselements 60 ragt in den Innenraum K des Protektors 31 (des Protektor-Hauptkörpers 32) hervor, der sich auf der distalen Endseite GS des Elementhalters 71 befindet. Wenn eine Koronaentladung (Gasentladung) zwischen dem nadelförmigen Elektrodenabschnitt 62D, der auf dem Entladungspotential DV gehalten wird, und dem Protektor 31, der auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, generiert wird, so werden in dem Innenraum K Ionen CP infolge der Ionisierung von Sauerstoffmolekülen oder dergleichen generiert. Wenn also das Messgas SG veranlasst wird, in den Innenraum K zu strömen, so haften die Ionen CP an den Partikeln S, die in dem Messgas SG enthalten sind, an, wodurch aufgeladene Partikel SC erzeugt werden. Die aufgeladenen Partikel SC werden zu dem Abgasrohr EP durch die Gasablassöffnung 32O ausgelassen. Die elektrische Ladung, die ausgelassenen Ionen CPH entspricht, welche die Ionen CP sind, die wie oben beschrieben ausgelassen wurden, wird als der Signalstrom Is detektiert.
Um zu verhindern, dass frei schwebende Ionen CPF, die sich nicht an die Partikel S angehaftet haben, durch die Gasablassöffnung 32O ausgelassen werden, bilden die Fangelemente 33 bis 36 einen labyrinthischen Strömungsdurchgang innerhalb des Protektors 31, durch den das Messgas SG strömt. Infolge dessen haften die frei schwebenden Ionen CPF in dem Messgas SG effizient an den Fangelementen 33 bis 36, die auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten werden.
Und zwar, wie aus den 5 und 8 zu erkennen ist, haben die Fangelemente 33 bis 36 plattenförmige Abschnitte 33b, 34b, 35b und 36b, die ein oder mehrere Durchgangslöcher 33d, 34d, 35d und 36d aufweisen. Die Durchgangslöcher 33d, 34d, 35d und 36d sind dergestalt angeordnet, dass, beim Blick in der axialen Richtung GH, das oder die Durchgangslöcher, die sich in einem bestimmten Fangelement befinden, nicht das oder die Durchgangslöcher überlappen, das sich in einem anderen Fangelement befinden, das sich neben dem betreffenden Fangelement befindet. Daher, wie durch Strichlinienpfeile in 8 angedeutet, wenn das Messgas SG durch die Durchgangslöcher 33d, 34d und 35d der Fangelemente 33 bis 35 strömt, so strömt das Messgas SG entlang Strömungsdurchgängen, in denen das Messgas SG gegen die plattenförmigen Abschnitte 34b, 35b und 36b der Fangelemente 34 bis 36 trifft. Daher wird es wahrscheinlicher, dass die frei schwebenden Ionen CPF in dem Messgas SG mit den plattenförmigen Abschnitten 34b bis 36b der Fangelemente 34 bis 36, die auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten werden, kollidieren oder durch diese angezogen werden, wodurch das Ablassen der frei schwebenden Ionen CPF durch die Gasablassöffnung 32O behindert wird.
In dem Partikeldetektionssystem 1, das den Partikelsensor 10 umfasst, der die oben angesprochene Struktur aufweist und mit der Steuereinheit 100 verbunden ist, wird der Partikelsensor 10, der das Entladungselement 60 unter Verwendung einer einfachen Struktur gasdicht darin hält, verwendet. Daher kann das Partikeldetektionssystem 1 ein kostengünstiges System sein.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Partikelsensors 10 mit Bezug auf 9 beschrieben. Das zuvor hergestellte Entladungselement 60 wird in das Einschubloch 71H des Elementhalters 71 eingeschoben, und Talkumpulver wird in den Aussparungsabschnitt 71P des Elementhalters 71 eingebracht und komprimiert, wodurch der Elementeinschubabschnitt 60P des Entladungselements 60 provisorisch an dem Elementhalter 71 befestigt wird.
Anschließend wird der Protektor 31 in den isolierenden Abstandshalter 41 dergestalt eingeschoben, dass der Rohrschulterabschnitt 31KD des Protektors 31 in Eingriff mit dem Abstandshalter-Simsabschnitt 41D des isolierenden Abstandshalters 41 gelangt. Des Weiteren wird der Elementhalter 71, an dem das Entladungselement 60 provisorisch befestigt ist, in den Protektor 31 dergestalt eingeschoben, dass der Halterschulterabschnitt 71D des Elementhalters 71 in Eingriff mit dem Rohrschulterabschnitt 31KD des Protektors 31 gelangt.
Nach der Herstellung eines Zustands, in dem der isolierende Abstandshalter 41 usw. dergestalt gehalten wird, dass sich der Protektor 31 auf der Unterseite befindet, d. h. nachdem die Lage des isolierenden Abstandshalters 41, des Protektors 31 usw. im Raum so bestimmt wurde, dass ihre Enden auf der distalen Endseite GS nach unten weisen, wird eine zuvor festgelegte Menge eines elektrisch leitfähigen Glaspulvers in den isolierenden Abstandshalter 41 eingebracht, und das elektrisch leitfähige Glaspulver, das um das Entladungselement 60 herum eingebracht wurde, wird in Richtung der distalen Endseite GS unter Verwendung einer nicht-veranschaulichten Presse komprimiert.
Infolge dessen ist die Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60, wobei sich dieser Abschnitt auf der proximalen Endseite GK des Elementeinschubabschnitts 60P befindet, von dem komprimierten elektrisch leitfähigen Glaspulver umgeben.
Wie oben beschrieben, weist der proximale Rohr-Endseitenabschnitt 31K des Protektors 31 den gestuften Rohrschulterabschnitt 31KD auf und weist außerdem den proximalen Endabschnitt 31KK auf, der sich auf der proximalen Endseite GK des Rohrschulterabschnitts 31KD befindet und den proximalen Endrand 31KF auf der proximalen Endseite GK aufweist. Daher kommt das elektrisch leitfähige Glaspulver mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt 31KK des Protektors 31 von der radial äußeren Seite DO her in Kontakt.
Die Elementhülse 73 wird separat in den distalen Endseitenabschnitt 38S des zweiten inneren Rohres 38 eingeschoben, und der distale Endseitenabschnitt 38S wird durch Quetschen verformt, wodurch die Elementhülse 73 im Inneren des distalen Endseitenabschnitts 38S fixiert wird. Das Entladungselement 60 wird in die Einschublöcher 38SH und 73H des zweiten inneren Rohres 38 eingeschoben, und die Elementhülse 73 und der distale End-Bodenabschnitt 38SS des zweiten inneren Rohres 38 werden in Kontakt mit dem komprimierten elektrisch leitfähigen Glaspulver gebracht, das in den isolierenden Abstandshalter 41 eingebracht wurde.
Des Weiteren wird ein Abdichtungsbildungsschritt in einem Zustand ausgeführt, in dem das komprimierte, elektrisch leitfähige Glaspulver, das in den isolierenden Abstandshalter 41 eingebracht wurde, in engem Kontakt mit der Außenfläche 60CS des abgedichteten Abschnitts 60C des Entladungselements 60 und in Kontakt mit dem distalen End-Bodenabschnitt 38SS des zweiten inneren Rohres 38 und dem proximalen Rohr-Endabschnitt 31KK des Protektors 31 steht. In dem Abdichtungsbildungsschritt wird die Baugruppe der oben erwähnten Komponenten in einen (nicht gezeigten) röhrenförmigen Brennofen eingeschoben. Dann wird der isolierende Abstandshalter 41 von der radial äußeren Seite her erwärmt, um die Temperatur des elektrisch leitfähigen Glases auf eine Temperatur anzuheben, die geringfügig höher ist als der Erweichungspunkt, wodurch das elektrisch leitfähige Glaspulver geschmolzen wird, wodurch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 des elektrisch leitfähigen Glases gebildet wird.
Als Nächstes wird die Anordnung des isolierenden Abstandshalters 41 usw. aus dem röhrenförmigen Brennofen herausgenommen, und innerhalb eines Zeitraums, während dem sich die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 in einem schmelzflüssigen Zustand befindet (das elektrisch leitfähige Glas weich ist), wie durch einen Pfeil in 9 angedeutet, wird eine abwärts gerichtete Presskraft FP (d. h. eine Presskraft FP in Richtung der distalen Endseite GS) an die Elementhülse 73 unter Verwendung einer nicht-veranschaulichten Presse angelegt. Anschließend wird die Anordnung allmählich mit beibehaltener Presskraft abgekühlt, wodurch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 verfestigt wird. Infolge dessen haftet die elektrisch leitfähige Abdichtung 37, die aus dem elektrisch leitfähigen Glas gebildet wurde, an dem Protektor 31, dem isolierenden Abstandshalter 41, dem Elementhalter 71, dem Talkumkompaktkörper 72, dem zweiten inneren Rohr 38 und dem Entladungselement 60 an.
Wie oben beschrieben, ist es ohne Verwendung eines eigenen Gesenks zum Bilden der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 möglich, auf einfache Weise den Partikelsensor 10 herzustellen, bei dem die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 zuverlässig in Kontakt mit dem zweiten inneren Rohr 38 und dem Protektor 31 gebracht wird, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen, und die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 in engen Kontakt mit dem abgedichteten Abschnitt 60C des Entladungselements 60 gebracht wird.
Außerdem wird in dem oben angesprochenen Abdichtungsbildungsschritt die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 aus elektrisch leitfähigem Glas dergestalt gebildet, dass die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 in engem Kontakt mit der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 steht, die auf dem Entladungselement 60 angeordnet ist.
Daher ist die Abschirmelektrodenschicht 63S ausfallsicher elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 verbunden, wodurch die Abschirmelektrodenschicht 63S ausfallsicher auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten werden kann.
Darüber hinaus wird in dem oben angesprochenen Abdichtungsbildungsschritt die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 dergestalt gebildet, dass die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 ebenfalls in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 41I des isolierenden Abstandshalters 41, dem distalen Endseitenabschnitt 38S des zweiten inneren Rohres 38 und dem proximalen Rohr-Endseitenabschnitt 31K des Protektors 31 steht.
Daher ist es möglich, den Partikelsensor 10, bei dem die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 in gasdichtem engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 41I des isolierenden Abstandshalters 41 steht, herzustellen, wodurch auf der radial inneren Seite DI des isolierenden Abstandshalters 41 eine gasdichte Abdichtung zwischen der proximalen Endseite GK und der distalen Endseite GS durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 gebildet wird.
Des Weiteren können der distale Endseitenabschnitt 38S des zweiten inneren Rohres 38 und der proximale Rohr-Endseitenabschnitt 31K des Protektors 31 über die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 auf einfache Weise und zuverlässig an der Innenumfangsfläche 41I des isolierenden Abstandshalters 41 befestigt werden.
Nachdem die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 wie oben beschrieben gebildet wurde, wird der isolierende Abstandshalter 41 in das metallische Montageelement 21 eingeschoben. Anschließend werden der ringförmige isolierende Halter 42, der ringförmige Talkumkompaktkörper 43, der aus Talkumpulver besteht, die ringförmige isolierende Hülse 44 und die Drahtpackung 45 in den Raum zwischen dem metallischen Montageelement 21 und dem isolierenden Abstandshalter 41 eingesetzt, und das proximale Ende 21KK des metallischen Montageelements 21 wird dergestalt gequetscht, dass das proximale Ende 21KK einwärts gebogen wird, wodurch der isolierende Abstandshalter 41 im Inneren des metallischen Montageelements 21 gehalten wird.
Als Nächstes werden der äußere Separator 74 und der untere Separator 75 in dieser Reihenfolge in das zweite innere Rohr 38 eingesetzt. Des Weiteren wird der Entladungspotential-Verbindungsanschluss 81, der an das Ende des Entladungspotentialanschlussdrahtes 82L des Entladungspotentialkabels 82 angequetscht wurde, an einer zuvor festgelegten Position in dem unteren Separator 75 so angeordnet, dass der Entladungspotential-Verbindungsanschluss 81 in Kontakt mit der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P des Entladungselements 60 gebracht wird (siehe 3). Infolge dessen kann das Entladungspotential DV, das an dem zweiten Ausgangsanschluss 112 der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 in der Steuereinheit 100 generiert wird, an das Entladungselektrodenelement 62 des Entladungselements 60 angelegt werden.
Anschließend wird der obere Separator 76 auf die proximale Endseite GK des unteren Separators 75 gesetzt, und die Elementheizungs-Verbindungsanschlüsse 83 und 85, die an die Enden der Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 angequetscht wurden, werden an zuvor festgelegten Positionen in dem oberen Separator 76 so angeordnet, dass die Elementheizungs-Verbindungsanschlüsse 83 und 85 in Kontakt mit den Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 bzw. 64P2 des Entladungselements 60 gebracht werden (siehe 3). Infolge dessen kann die Elementheizungssteuerschaltung 150 in der Steuereinheit 100 eine Spannung an den Elementheizungsabschnitt 64HT der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 des Entladungselements 60 anlegen.
Anschließend wird das erste innere Rohr 39 außen auf den oberen Separator 76 von der proximalen Endseite GK her montiert, und überlappende Abschnitte des ersten inneren Rohres 39 und des zweiten inneren Rohres 38 werden zum Zweck der Integration gequetscht.
Des Weiteren wird der Umfang des Kabelverbindungsabschnitts 39C des ersten inneren Rohres 39, durch das sich das Entladungspotentialkabel 82 erstreckt, gequetscht, um das Entladungspotentialkabel 82 an dem Kabelverbindungsabschnitt 39C zu fixieren und eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Leiter 82D des Entladungspotentialkabels 82 und dem Kabelverbindungsabschnitt 39C herzustellen. Infolge dessen sind die Sensorerdungselemente 30 (das erste innere Rohr 39 usw.) elektrisch mit dem ersten Ausgangsanschluss 111 (der auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird) der Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 in der Steuereinheit 100 verbunden.
Darüber hinaus werden die Abstandshalter-Heizungsverbindungsanschlüsse 91 und 93, die an den Enden der Abstandshalter-Heizungsanschlussdrähte 92 bzw. 94 angeordnet sind, mit der Abstandshalter-Heizungsschicht 41HT des isolierenden Abstandshalters 41 verbunden (genauer gesagt, mit nicht-veranschaulichten Verbindungskontaktinseln der Abstandshalter-Heizungsschicht 41HT).
Des Weiteren wird das äußere Rohr 22 außen an dem metallischen Montageelement 21 dergestalt montiert, dass der distale Endabschnitt 22S des äußeren Rohres 22 den proximalen Endabschnitt 21K des metallischen Montageelements 21 überlappt, und der distale Endabschnitt 22S des äußeren Rohres 22 wird an den proximalen Endabschnitt 21K des metallischen Montageelements 21 lasergeschweißt.
Anschließend wird die Durchführungshülse 46 in den proximalen Endabschnitt 22K des äußeren Rohres 22 eingeschoben, das geflochtene Rohr 23 und das metallische Flechtrohr-Halteelement 24 werden auf der Umfangsfläche des proximalen Endabschnitts 22K des äußeren Rohres 22 auf der radial äußeren Seite DO montiert, und der Umfang des metallischen Flechtrohr-Halteelements 24 wird gequetscht. Infolge dessen werden das Entladungspotentialkabel 82, die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 und die Abstandshalter-Heizungsanschlussdrähte 92 und 94, die sich durch die Durchführungshülse 46 erstrecken, durch die Durchführungshülse 46 gehalten.
Somit sind das Partikeldetektionssystem 1 und der Partikelsensor 10, der mit der Steuereinheit 100 durch das Entladungspotentialkabel 82, die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86, die Abstandshalter-Heizungsanschlussdrähte 92 und 94 und das geflochtene Rohr 23 verbunden ist, vollendet.
Nachfolgend wird ein Partikelsensor 210 gemäß einer ersten Modifizierung mit Bezug auf 10 und die 2, 4 und 9 beschrieben. Der Partikelsensor 210 der vorliegenden ersten Modifizierung ist mit dem Partikelsensor 10 der Ausführungsform identisch, bis auf den Punkt, dass ein Entladungselement 260 eine andere Form aufweist als der Partikelsensor 10 (10), und den Punkt, dass eine elektrisch leitfähige Abdichtung 237 eine Zweischichtstruktur aufweist ( 2, 4 und 9). Daher werden hauptsächlich Abschnitte, die sich von denen des Partikelsensors 10 unterscheiden, beschrieben. Abschnitte, die mit denen des Partikelsensors 10 identisch sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibungen werden weggelassen oder vereinfacht.
Als Erstes wird die Struktur des Entladungselements 260, das in dem Partikelsensor 210 der vorliegenden ersten Modifizierung verwendet wird, mit Bezug auf 10 beschrieben. Das Entladungselement 260 weist die gleiche Form wie das Entladungselement 60 auf und ist eine mehrschichtige Verdrahtungsplatine, die aus isolierender Keramik besteht und die Form einer rechteckigen Platte aufweist. Auch in diesem Entladungselement 260 wird eine Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P der gleichen Form an der gleichen Position gebildet wie in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform. Dementsprechend wird das Entladungselektrodenelement 62, einschließlich der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P, auf dem Entladungspotential DV gehalten, und die Zufuhr von Elektrizität zu dem Entladungselektrodenelement 62 wird durch die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 über das Entladungspotentialkabel 82 gesteuert (siehe 7). Des Weiteren werden Elementheizungs-Kontaktinseln 264P1 und 264P2 an den gleichen Positionen gebildet wie die Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform. Daher wird die Zufuhr von Elektrizität zu einer Elementheizungsverdrahtungsleitung 264, einschließlich der Elementheizungs-Kontaktinseln 264P1 und 264P2, durch die Elementheizungssteuerschaltung 150 über die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 gesteuert.
Jedoch wird im Gegensatz zu dem Entladungselement 60 der Ausführungsform, bei der die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 auf der ersten Fläche 60A (der Oberseite in 6A) gebildet wird, in dem Entladungselement 260 der vorliegenden ersten Modifizierung eine Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 auf einer zweiten Fläche 260B (der Unterseite in 10A, der Oberseite in 10B) gegenüber einer ersten Fläche 260A gebildet.
Es ist anzumerken, dass die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 - wie die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 des Entladungselements 60 der Ausführungsform - so ausgebildet wird, dass sie sich auf einer Außenfläche 260CS eines abgedichteten Abschnitts 260C des Entladungselements 260 befindet und elektrisch mit einer elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 verbunden ist, welche die Außenfläche 260CS umgibt und in gasdichtem engem Kontakt mit der Außenfläche 260CS steht (siehe 2). Dementsprechend wird der Abschirmelektrodenabschnitt 263, einschließlich der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1, auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten.
Es wird nun die Struktur des Entladungselements 260 beschrieben. Das Entladungselement 260 umfasst keramische Schichten 261A bis 261E, die aus isolierender Keramik bestehen und jeweils die Form einer flachen Platte aufweisen, und Bondungsschichten 265A bis 265D, von denen jede zwischen benachbarten keramischen Schichten liegt und welche die keramischen Schichten 261A bis 261E miteinander verbonden.
Wie im Fall des Entladungselements 60 der Ausführungsform sind die allgemein flache, gerade Entladungsverdrahtungsbahn 62L und der nadelförmige Elektrodenabschnitt 62D zwischen der keramischen Schicht 261A, welche die oberste Schicht in 10C ist, und der Bondungsschicht 265A, die in einer Region in Richtung der distalen Endseite GS anzuordnen ist, angeordnet. Der nadelförmige Elektrodenabschnitt 62D erstreckt sich von der Entladungsverdrahtungsbahn 62L in Richtung der distalen Endseite GS und ragt von dem distalen Element-Endabschnitt 260S des Entladungselements 260 hervor. Die Entladungsverdrahtungsbahn 62L ist elektrisch mit der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 261A angeordnet ist (d. h. auf der ersten Fläche 260A des Entladungselements 260), durch die Entladungselektroden-Durchkontaktierung 62V, die sich in der keramischen Schicht 261A befindet, verbunden.
Wie im Fall der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 des Entladungselements 60 der Ausführungsform sind zwei flache, gerade Elementheizungsanschlussdrähte 264L1 und 264L2 und ein Elementheizungsabschnitt 264HT zwischen der Bondungsschicht 265D und der keramischen Schicht 261D, welche die zweite von unten ist, angeordnet. Die Elementheizungsanschlussdrähte 264L1 und 264L2 verlaufen parallel zueinander und erstrecken sich in der axialen Richtung GH. Der Elementheizungsabschnitt 264HT wird durch eine mäanderförmige Verdrahtung gebildet, die Enden der Elementheizungsanschlussdrähte 264L1 und 264L2 auf der distalen Endseite GS miteinander verbindet. Jedoch sind - im Gegensatz zu der Ausführungsform - die Elementheizungsanschlussdrähte 264L1 und 264L2 elektrisch durch Elementheizungs-Kontaktinseln 264P3 und 264P4, die sich in Durchgangslöchern 265DTH2 und 265DTH3 der Bondungsschicht 265D befinden, und die Elementheizungs-Durchkontaktierungen 64V1 und 64V2, die sich in der keramischen Schicht 261E befinden, mit Elementheizungs-Kontaktinseln 264P1 und 264P2 verbunden, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 261E angeordnet sind, d. h. der zweiten Fläche 260B des Entladungselements 260.
Wie im Fall der Abschirmelektrodenschicht 63S der Ausführungsform ist eine Abschirmelektrodenschicht 263S, welche die Form einer rechteckigen flachen Platte aufweist, zwischen der keramischen Schicht 261B und der Bondungsschicht 265B angeordnet. Jedoch weist die Abschirmelektrodenschicht 263S in der vorliegenden ersten Modifizierung die Form einer rechteckigen flachen Platte auf, die sich weiter in Richtung der proximalen Endseite GK erstreckt als die Abschirmelektrodenschicht 63S der Ausführungsform.
Diese Abschirmelektrodenschicht 263S ist elektrisch durch Abschirmelektroden-Durchkontaktierungen 263V1, 263V2 und 263V3 und Abschirmelektroden-Kontaktinseln 263P2, 263P3 und 263P4, die sich jeweils in und auf den keramischen Schichten 261C bis 261E befinden, und durch eine allgemein flache, gerade Abschirmverdrahtungsbahn 263L, die zwischen der Bondungsschicht 265D und der keramischen Schicht 261E angeordnet ist, mit einer Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 verbunden, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 261E angeordnet ist, d.h. der zweiten Fläche 260B des Entladungselements 260. Die Bondungsschichten 265B, 265C und 265D weisen jeweils Durchgangslöcher 265BTH, 265CTH und 265DTH1 auf, die jeweils die Abschirmelektroden-Kontaktinseln 263P4, 263P3 und 263P2 aufnehmen, und die Abschirmelektroden-Kontaktinseln 263P4, 263P3 und 263P2 können elektrisch durch die Abschirmelektroden-Durchkontaktierungen 263V3 und 263V2 miteinander verbunden sein. Ein proximaler Endabschnitt 263LK der Abschirmverdrahtungsbahn 263L ist mit der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P2 verbunden, und eine Abschirmelektroden-Kontaktinseln 263LS, die an der distalen Endseite der Abschirmverdrahtungsbahn 263L angeordnet ist, ist mit der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 über die Abschirmelektroden-Durchkontaktierung 263V1 verbunden.
Dementsprechend, wenn die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 so ausgebildet wird, dass sie an der Außenfläche 260CS des abgedichteten Abschnitts 260C des Entladungselements 260 anhaftet, ist die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 verbunden. Infolge dessen ist der Abschirmelektrodenabschnitt 263, der aus der Abschirmelektrodenschicht 263S, den Abschirmelektroden-Durchkontaktierungen 263V1, 263V2 und 263V3, den Abschirmelektroden-Kontaktinseln 263P1, 263P2, 263P3 und 263P4 und der Abschirmverdrahtungsbahn 263L zusammengesetzt ist, elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 verbunden und wird auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten.
Somit wird die Abschirmelektrodenschicht 263S auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten und stellt eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung 264 und dem Entladungselektrodenelement 62 bereit. Infolge dessen ist es möglich zu verhindern, dass ein induzierter Strom durch die Elementheizungsverdrahtungsleitung 264 fließt. Ein solcher Fluss würde anderenfalls aufgrund einer Entladung an dem Entladungselektrodenelement 62 auftreten. Somit können Änderungen des Fahrgestell-Erdpotentials CGND und eine resultierende Überlagerung von Rauschen auf das Ausgangssignal des Partikelsensors 210 unterdrückt werden.
Es ist anzumerken, dass im Fall des Entladungselements 60 der oben beschriebenen Ausführungsform (siehe 6), da die Entladungsverdrahtungsbahn 62L des Entladungselektrodenelements 62, an das eine hohe Spannung angelegt wird, und die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P2 der Abschirmelektrodenabschnitt 63, die auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, nahe beieinander liegen, ein Kurzschluss dazwischen gebildet werden kann.
Um diesen Nachteil zu überwinden, ist in dem Partikelsensor 210 der vorliegenden ersten Modifizierung, wie oben beschrieben, die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1, die elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 verbunden ist, auf der zweiten Fläche 260B des Entladungselements 260 angeordnet, wobei diese Fläche der ersten Fläche 260A, auf der die Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P angeordnet ist, gegenüber liegt. Des Weiteren ist das Entladungselektrodenelement 62 zwar so ausgestaltet, dass sich ein elektrischer Pfad von der Entladungsverdrahtungsbahn 62L in Richtung der ersten Fläche 260A (der Oberseite in 10C) durch die Entladungselektroden-Durchkontaktierung 62V und die Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P erstreckt, doch der Abschirmelektrodenabschnitt 263 ist so ausgestaltet, dass sich ein elektrischer Pfad von der Abschirmelektrodenschicht 263S in Richtung der zweiten Fläche 260B (der Unterseite in 10C) erstreckt. Da die Distanz zwischen dem Entladungselektrodenelement 262, an das eine hohe Spannung angelegt wird, und der Abschirmelektrodenabschnitt 263, der auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, größer ist als die Distanz zwischen dem Entladungselektrodenelement 62 und dem Abschirmelektrodenabschnitt 63 in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform, kann die Möglichkeit der Entstehung eines Kurzschlusses zwischen dem Entladungselektrodenelement 262 und dem Abschirmelektrodenabschnitt 263 verringert werden.
Als Nächstes wird die Struktur der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 in dem Partikelsensor 210 der vorliegenden ersten Modifizierung beschrieben. In dem Partikelsensor 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform besteht die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 aus elektrisch leitfähigem Glas, dessen Zusammensetzung einheitlich ist.
Die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 in dem Partikelsensor 210 der vorliegenden ersten Modifizierung weist die gleiche Form auf wie die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 gemäß der Ausführungsform. Jedoch unterscheidet sich, wie durch durchbrochene Linien in den 2, 4 und 9 angedeutet, die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 von der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 der Ausführungsform in dem Punkt, dass die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 einen Zweischichtstruktur hat, d. h. sie ist in der axialen Richtung GH unterteilt in eine erste elektrisch leitfähige Abdichtung 237A, die sich auf der distalen Endseite GS befindet, und eine zweite elektrisch leitfähige Abdichtung 237B, die sich auf der proximalen Endseite GK der ersten elektrisch leitfähigen Abdichtung 237A befindet und aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, das sich von dem der ersten elektrisch leitfähigen Abdichtung 237A unterscheidet.
Genauer gesagt, ist bei der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237, die eine Zweischichtstruktur aufweist, die erste elektrisch leitfähige Abdichtung 237A auf der distalen Endseite GS aus einem elektrisch leitfähigen Glas gebildet, das einen relativ niedrigen Erweichungspunkt und ein hohes Haftvermögen besitzt, um das Anhaften an dem proximalen Rohr-Endabschnitt 31KK des Protektors 31, der aus Metall besteht, zu verbessern und das Anhaften an dem Entladungselement 260, das aus Keramik besteht, zu verbessern, die Innenumfangsfläche 41I des isolierenden Abstandshalters 41 besteht aus Keramik, und der Elementhalters 71 besteht aus Keramik.
Darüber hinaus besteht die zweite elektrisch leitfähige Abdichtung 237B auf der proximalen Endseite GK aus einem elektrisch leitfähigen Glas, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit besitzt als das elektrisch leitfähige Glas, das für die erste elektrisch leitfähige Abdichtung 237A verwendet wird, um das elektrische Leiten zu dem distalen End-Bodenabschnitt 38SS des zweiten inneren Rohres 38, das aus Metall besteht, und das elektrische Leiten an dem Abschirmelektrodenabschnitt 263 (genauer gesagt, der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1), der von der Außenfläche 260CS des abgedichteten Abschnitts 260C des Entladungselements 260 frei liegt, zu verbessern.
Es ist anzumerken, dass eine solche elektrisch leitfähige Abdichtung 237 durch Erwärmen und Schmelzen eines elektrisch leitfähigen Glaspulvers und durch Komprimieren des schmelzflüssigen Glases wie im Fall der Bildung der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 während der Herstellung des Partikelsensors 10 der Ausführungsform gebildet wird.
Jedoch werden die erste elektrisch leitfähige Abdichtung 237A und die zweite elektrisch leitfähige Abdichtung 237B separat gebildet. Genauer gesagt, wird, nachdem die Lage des isolierenden Abstandshalters 41, des Protektors 31 usw. im Raum so bestimmt wurden, dass ihre Enden auf der distalen Endseite GS nach unten weisen, das elektrisch leitfähige Glaspulver für die erste elektrisch leitfähige Abdichtung 237A zuerst in den isolierenden Abstandshalter 41 eingebracht. Anschließend wird das elektrisch leitfähige Glaspulver für die erste elektrisch leitfähige Abdichtung 237A, das um das Entladungselement 60 herum eingebracht wurde, unter Verwendung einer nicht-veranschaulichten Presse in Richtung der distalen Endseite GS gepresst. Des Weiteren wird das elektrisch leitfähige Glaspulver für die zweite elektrisch leitfähige Abdichtung 237B in den isolierenden Abstandshalter 41 eingebracht. Anschließend werden die zwei Schichten aus elektrisch leitfähigem Glaspulver unter Verwendung der Presse in Richtung der distalen Endseite GS gepresst, wodurch die komprimierten zwei Schichten aus elektrisch leitfähigem Glaspulver erhalten werden. Anschließend werden, wie im Fall der Bildung der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37, die komprimierten zwei Schichten aus elektrisch leitfähigem Glaspulver durch Anwenden von Wärme erweicht und werden komprimiert, wodurch die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 gebildet wird.
Auch in dem Partikelsensor 210 der vorliegenden ersten Modifizierung wird das Entladungselement 260 durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 gasdicht an dem abgedichteten Abschnitt 260C gehalten. Außerdem wird durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten inneren Rohr 38 und dem Protektor 31 hergestellt. Daher wird kein Metallblock, wie zum Beispiel ein metallischer Mantel, benötigt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Protektor 31 und dem ersten inneren Rohr 39 oder dem zweiten inneren Rohr 38 herzustellen, um den Protektor 31 auf dem Sensor-Erdpotential SGND zu halten. Daher kann der Partikelsensor 210 das Entladungselement 260 darin trotz seiner einfachen Struktur gasdicht halten.
Da außerdem die Abschirmelektrodenschicht 263S durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1, die elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 verbunden ist, auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, braucht keine Verdrahtung zum Zuführen des Sensor-Erdpotentials SGND zu der Abschirmelektrodenschicht 263S des Entladungselements 260 in dem Partikelsensor 210 angeordnet zu werden.
Da außerdem die Abschirmelektrodenschicht 263S mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 durch die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1, die eine gewisse Fläche aufweist, verbunden ist, kann eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der elektrisch leitfähigen Abdichtung 237 und der Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 und somit der Abschirmelektrodenschicht 263S hergestellt werden.
Nachfolgend wird ein Partikelsensor 310 gemäß einer zweiten Modifizierung mit Bezug auf 11 beschrieben. Der Partikelsensor 310 der vorliegenden zweiten Modifizierung ist mit dem Partikelsensor 10 der Ausführungsform und dem Partikelsensor 210 der ersten Modifizierung bis auf die Form eines Entladungselements 360 identisch. Daher werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen der Partikelsensoren 10 und 210 unterscheiden. Abschnitte, die mit denen der Partikelsensoren 10 und 210 identisch sind, werden durch die gleichen Bezugseichen bezeichnet, und ihre Beschreibungen werden weggelassen oder vereinfacht.
Als Erstes wird die Struktur des Entladungselements 360, das in dem Partikelsensor 310 der vorliegenden zweiten Modifizierung verwendet wird, mit Bezug auf 11 beschrieben. Das Entladungselement 360 weist die gleiche Form wie das Entladungselement 60 auf und ist eine mehrschichtige Verdrahtungsplatine, die aus isolierender Keramik besteht und die Form einer rechteckigen Platte aufweist. Auch in diesem Entladungselement 360 wird eine Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P von der gleichen Form an der gleichen Position wie in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform gebildet. Dementsprechend wird das Entladungselektrodenelement 62, einschließlich der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P, auf dem Entladungspotential DV gehalten, und die Zufuhr von Elektrizität zu dem Entladungselektrodenelement 62 wird durch die Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung 110 über das Entladungspotentialkabel 82 gesteuert (siehe 7). Des Weiteren werden die Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2, welche die gleiche Form aufweisen, an den gleichen Positionen wie die Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2 in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform gebildet (siehe 6). Daher wird die Zufuhr von Elektrizität zu der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64, einschließlich der Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2, durch die Elementheizungssteuerschaltung 150 über die Elementheizungsanschlussdrähte 84 und 86 gesteuert.
Jedoch wird in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 63P1 auf der ersten Fläche 60A (der Oberseite in 6A) gebildet, und in dem Entladungselement 260 der ersten Modifizierung wird die Abschirmelektroden-Kontaktinsel 263P1 auf der zweiten Fläche 260B (der Unterseite in 10A, der Oberseite in 10B) gegenüber der ersten Fläche 260A gebildet.
Im Gegensatz dazu wird in dem Entladungselement 360 der vorliegenden zweiten Modifizierung keine Abschirmelektroden-Kontaktinsel auf der ersten Fläche 360A und der zweiten Fläche 360B (den Ober- und Unterseiten in 11A) gebildet, und Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S liegen von den Seitenabschnitten 360CSS der Außenfläche 360CS des abgedichteten Abschnitts 360C des Entladungselements 360 her frei, wobei diese Abschnitte teilweise die Seitenflächen des Entladungselements 360 bilden.
Daher ist die Abschirmelektrodenschicht 363S der vorliegenden zweiten Modifizierung an ihren Verlängerungsabschnitten 363SE elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verbunden, welche die Außenfläche 360CS des abgedichteten Abschnitts 360C des Entladungselements 360 umgibt und in gasdichtem engem Kontakt mit der Außenfläche 360CS steht (siehe 2). Dementsprechend wird die Abschirmelektrodenschicht 363S direkt auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten.
Es wird nun die Struktur des Entladungselements 360 beschrieben (siehe 11). Wie im Fall des Entladungselements 60 der Ausführungsform umfasst das Entladungselement 360 keramische Schichten 361A bis 361E, die aus isolierender Keramik bestehen und jeweils die Form einer flachen Platte aufweisen, und Bondungsschichten 365A bis 365D, von denen jede zwischen benachbarten keramischen Schichten liegt und welche die keramischen Schichten 361A bis 361E miteinander verbonden.
Wie im Fall des Entladungselements 60 der Ausführungsform sind die allgemein flache, gerade Entladungsverdrahtungsbahn 62L und der nadelförmige Elektrodenabschnitt 62D zwischen der keramischen Schicht 361A, welche die oberste Schicht in 11C ist, und der Bondungsschicht 365A, die in einer Region in Richtung der distalen Endseite GS anzuordnen ist, angeordnet. Der nadelförmige Elektrodenabschnitt 62D erstreckt sich von der Entladungsverdrahtungsbahn 62L in Richtung der distalen Endseite GS und ragt von dem distalen Element-Endabschnitt 360S des Entladungselements 360 hervor. Die Entladungsverdrahtungsbahn 62L ist elektrisch mit der Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 361A angeordnet ist (d. h. auf der ersten Fläche 360A des Entladungselements 360), durch die Entladungselektroden-Durchkontaktierung 62V, die sich in der keramischen Schicht 361A befindet, verbunden.
Wie im Fall des Entladungselements 60 der Ausführungsform sind die zwei Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 und der Elementheizungsabschnitt 64HT, der Enden der Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 auf der distalen Endseite GS miteinander verbindet, zwischen der untersten keramischen Schicht 361E und der Bondungsschicht 365D angeordnet. Die Elementheizungsanschlussdrähte 64L1 und 64L2 sind elektrisch durch die Elementheizungs-Durchkontaktierungen 64V1 und 64V2, die sich in der keramischen Schicht 361E befinden, mit den Elementheizungs-Kontaktinseln 64P1 und 64P2, die auf der äußeren Seitenfläche der keramischen Schicht 61E angeordnet sind, d. h. der zweiten Fläche 360B des Entladungselements 360, verbunden.
Wie im Fall der Abschirmelektrodenschicht 63S der Ausführungsform ist eine Abschirmelektrodenschicht 363S, welche die Form einer allgemein rechteckigen flachen Platte aufweist, zwischen den keramischen Schicht 361B und der Bondungsschicht 365B angeordnet. Jedoch hat die Abschirmelektrodenschicht 363S in der vorliegenden zweiten Modifizierung eine vergrößerte Breite in einer Region, die in dem abgedichteten Abschnitt 360C des Entladungselements 360 enthalten ist, wodurch die Verlängerungsabschnitte 363SE bereitgestellt werden.
Die Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S liegen von den Seitenabschnitten 360CSS der Außenfläche 360CS des abgedichteten Abschnitts 360C des Entladungselements 360 her frei (siehe 11B).
Wenn also die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 so ausgebildet wird, dass sie an der Außenfläche 360CS des abgedichteten Abschnitts 360C des Entladungselements 360 anhaftet, so kommen die Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 in Kontakt, um eine elektrische Verbindung damit zu bilden (siehe 2). Infolge dessen wird die Abschirmelektrodenschicht 363S auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden zweiten Modifizierung der Abschirmelektrodenabschnitt 363 nur aus dem Abschirmelektrodenschicht 363S, einschließlich der Verlängerungsabschnitte 363SE, besteht.
Somit wird die Abschirmelektrodenschicht 363S auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten und stellt eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 und dem Entladungselektrodenelement 62 bereit. Infolge dessen ist es möglich zu verhindern, dass ein induzierter Strom durch die Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 fließt. Zu einem solchen Fluss würde es ansonsten aufgrund einer Entladung an dem Entladungselektrodenelement 62 kommen. Somit können Änderungen des Fahrgestell-Erdpotentials CGND und eine resultierende Überlagerung von Rauschen auf das Ausgangssignal des Partikelsensors 310 unterdrückt werden.
Es ist anzumerken, dass in dem Partikelsensor 310 der vorliegenden zweiten Modifizierung, wie oben beschrieben, die Abschirmelektrodenschicht 363S die Verlängerungsabschnitte 363SE aufweist, die von den Seitenabschnitten 360CSS her frei liegen und von der ersten Fläche 360A des Entladungselements 360, auf dem die Entladungselektroden-Kontaktinsel 62P angeordnet ist, nicht frei liegen. Da die Distanz zwischen dem Entladungselektrodenelement 362, an das eine hohe Spannung angelegt wird, und dem Abschirmelektrodenabschnitt 363 (die Abschirmelektrodenschicht 363S), die auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, größer ist als die Distanz zwischen dem Entladungselektrodenelement 62 und der Abschirmelektrodenabschnitt 63 in dem Entladungselement 60 der Ausführungsform, kann die Möglichkeit der Entstehung eines Kurzschlusses zwischen dem Entladungselektrodenelement 362 und dem Abschirmelektrodenabschnitt 363 verringert werden.
Auch in dem Partikelsensor 310 der vorliegenden zweiten Modifizierung wird das Entladungselement 360 durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 an dem abgedichteten Abschnitt 360C gasdicht gehalten. Außerdem wird eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten inneren Rohr 38 und dem Protektor 31 durch die elektrisch leitfähige Abdichtung 37 hergestellt. Daher wird kein Metallblock, wie zum Beispiel ein metallischer Mantel, benötigt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Protektor 31 und dem ersten inneren Rohr 39 oder dem zweiten inneren Rohr 38 herzustellen, um den Protektor 31 auf dem Sensor-Erdpotential SGND zu halten. Daher kann der Partikelsensor 310 das Entladungselement 360 darin trotz seiner einfachen Struktur gasdicht halten.
Da außerdem die Abschirmelektrodenschicht 363S durch die Verlängerungsabschnitte 363SE, die elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 verbunden sind, auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird, braucht keine Verdrahtung zum Zuführen des Sensor-Erdpotentials SGND zu der Abschirmelektrodenschicht 363S des Entladungselements 360 in dem Partikelsensor 310 angeordnet zu werden.
Außerdem es ist in dem Entladungselement 360 des Partikelsensors 310 der vorliegenden zweiten Modifizierung nicht notwendig, eine Durchkontaktierung oder dergleichen im Inneren des Entladungselements 360 für eine Verbindung mit der Abschirmelektrodenschicht 363S bereitzustellen, da die Abschirmelektrodenschicht 363S selbst die Verlängerungsabschnitte 363SE hat und mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 durch die Verlängerungsabschnitte 363SE verbunden ist. Daher kann die Abschirmelektrodenschicht 363S mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 durch eine einfache Struktur verbunden werden.
Nachfolgend wird ein Partikelsensor 410 gemäß einer dritten Modifizierung mit Bezug auf 12 beschrieben. Der Partikelsensor 410 der vorliegenden dritten Modifizierung ist mit dem Partikelsensor 310 der zweiten Modifizierung bis auf den Punkt identisch, dass sich die Form eines Entladungselements 460 teilweise von dem Entladungselement 360 unterscheidet. Daher werden hauptsächlich Abschnitte, die sich von denen des Partikelsensors 310 unterscheiden, beschrieben, und Beschreibungen von Abschnitten, die mit denen des Partikelsensors 310 identisch sind, werden weggelassen oder vereinfacht. Des Weiteren werden nur die Abschnitte, die sich von denen des Partikelsensors 310 unterscheiden, durch andere Bezugszeichen bezeichnet, und die Abschnitte, die mit denen des Partikelsensors 310 identisch sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Und zwar weist in dem Entladungselement 460 in dem Partikelsensor 410 der vorliegenden dritten Modifizierung die Bondungsschicht 465B auf, die sich auf der Unterseite der Abschirmelektrodenschicht 363S befindet, längliche Aussparungen 465BC an Positionen, die den Verlängerungsabschnitten 363SE entsprechen. Des Weiteren weist die keramische Schicht 461C, die sich auf der Unterseite der Bondungsschicht 465B befindet, halbkreisförmige Aussparungen 461CC an Positionen auf, die den länglichen Aussparungen 465BC entsprechen (in der vorliegenden dritten Modifizierung drei Positionen auf jeder Seite) (siehe 12C).
Wie im Fall des Entladungselements 360 der vorliegenden zweiten Modifizierung liegen in dem Entladungselement 460 der vorliegenden dritten Modifizierung die Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S an den Seitenabschnitten 460CSS der Außenfläche 460CS des abgedichteten Abschnitts 460C des Entladungselements 460 frei (siehe 12B). Die Seitenabschnitte 460CSS sind zwischen einer ersten Oberfläche 460A und einer zweiten Oberfläche 460B der Außenoberfläche 460CS angeordnet.
Daher ist die Abschirmelektrodenschicht 363S an ihren Verlängerungsabschnitten 363SE elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37, welche die Außenfläche 460CS des abgedichteten Abschnitts 460C des Entladungselements 460 umgibt, verbunden und steht in gasdichtem unmittelbarem Kontakt mit der Außenfläche 460CS, wodurch die Abschirmelektrodenschicht 363S direkt auf dem Sensor-Erdpotential SGND gehalten wird.
Dementsprechend ist es, wie im Fall des Entladungselements 360 der zweiten Modifizierung, nicht notwendig, eine Durchkontaktierung oder dergleichen im Inneren des Entladungselements 460 für eine Verbindung mit der Abschirmelektrodenschicht 363S bereitzustellen. Daher kann die Abschirmelektrodenschicht 363S mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 durch eine einfache Struktur verbunden werden.
Außerdem weisen - im Gegensatz zu dem Entladungselement 360 der zweiten Modifizierung - in dem Entladungselement 460 der vorliegenden dritten Modifizierung die Bondungsschicht 465B und die keramische Schicht 461C jeweils die länglichen Aussparungen 465BC und die halbkreisförmigen Aussparungen 461CC auf, die sich unter den Verlängerungsabschnitten 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S befinden. Daher liegen an den Seitenabschnitten 460CSS des Entladungselements 460 die Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S durch die länglichen Aussparungen 465BC und die halbkreisförmigen Aussparungen 461CC hindurch nach draußen frei (siehe 12B).
Daher steht im Gegensatz zu dem Entladungselement 360 der zweiten Modifizierung, bei dem die Abschirmelektrodenschicht 363S nur durch die Endflächen der Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 in Kontakt steht, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen, in dem Entladungselement 460 der vorliegenden dritten Modifizierung die Abschirmelektrodenschicht 363S nicht nur durch die Endflächen der Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S in Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen, sondern auch durch Teile der Verlängerungsabschnitte 363SE, wobei diese Teile durch die länglichen Aussparungen 465BC und die halbkreisförmigen Aussparungen 461CC nach draußen frei liegen. Somit können die Verlängerungsabschnitte 363SE der Abschirmelektrodenschicht 363S zuverlässiger in Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 gebracht werden, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis ihrer Ausführungsform und erster bis dritter Modifizierungen beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform usw. beschränkt ist und in einer zweckmäßig modifizierten Form implementiert werden kann, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel ist in der Ausführungsform der Abschirmelektrodenabschnitt 63 (die Abschirmelektrodenschicht 63S usw.) in dem Entladungselement 60 so angeordnet, dass eine elektromagnetische Abschirmung zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 und dem Entladungselektrodenelement 62 bereitgestellt wird. Jedoch kann für den Fall, dass der Pegel des generierten Rauschens niedrig ist, der Abschirmelektrodenabschnitt 63 (die Abschirmelektrodenschicht 63S usw.) von dem Entladungselement 60 weggelassen werden.
Darüber hinaus können für den Fall, dass eine zuverlässigere elektromagnetische Abschirmung zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung 64 und dem Entladungselektrodenelement 62 bereitgestellt werden muss, mehrere Abschirmelektrodenschichten 63S angeordnet werden, oder die Entladungsverdrahtungsbahn 62L des Entladungselektrodenelements 62 kann von einer Abschirmelektrodenschicht umgeben sein.
In der ersten Modifizierung besteht die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 aus der ersten elektrisch leitfähigen Abdichtung 237A und der zweiten elektrisch leitfähigen Abdichtung 237B, die unter Verwendung von elektrisch leitfähigen Glassorten gebildet werden, die unterschiedliche Eigenschaften haben und in der axialen Richtung GH gestapelt sind. Jedoch kann die elektrisch leitfähige Abdichtung 237 auch aus drei oder mehr elektrisch leitfähigen Abdichtungsschichten zusammengesetzt werden.
In der dritten Modifizierung weist die keramische Schicht 461C drei halbkreisförmige Aussparungen 461CC auf jeder Seite auf. Jedoch kann die Anzahl der Aussparungen gemäß der Zweckmäßigkeit bestimmt werden. Zum Beispiel kann die keramische Schicht 461C eine einzige Aussparung 461CC auf jeder Seite oder eine zweckdienliche Anzahl von Aussparungen 461CC auf jeder Seite aufweisen. Des Weiteren kann die keramische Schicht 461C Aussparungen aufweisen, deren Form derjenigen der länglichen Aussparungen 465BC der Bondungsschicht 465B ähnelt.
Alternativ können Abschirmelektroden-Kontaktinseln auf den Seitenabschnitten 360CSS oder 460CSS des Entladungselements 360 oder 460 der zweiten oder dritten Modifizierung an Positionen, die den Verlängerungsabschnitten 363SE entsprechen, angeordnet werden, wodurch die Verlängerungsabschnitte 363SE zuverlässiger mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung 37 in Kontakt kommen, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen.
Zusammenfassend wird somit ein Partikelsensor bereitgestellt, welcher ein Gasein-und-auslassrohr 31 und ein Entladungselement 60 umfasst, das ein Entladungselektrodenelement 62 umfasst, das auf einem Entladungspotential DV gehalten wird. Das Entladungselement weist einen distalen Element-Endabschnitt 60S, der die in dem Messgas enthaltenen Partikel mittels Entladung auflädt, und einen abgedichteten Abschnitt 60C auf, der von der Außenfläche 60CS isoliert ist. Ein umgebendes Element 38, 39 liegt auf einem ersten Potential SGND. Eine elektrisch leitfähige Abdichtung 37, die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element und dem Gasein-und-auslassrohr her und steht in engem Kontakt mit der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts des Entladungselements, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen.
Bezugszeichenliste

1:: Partikeldetektionssystem
10, 210, 310, 410:: Partikelsensor
30:: Sensorerdungselement
31:: Protektor (Gasein-und-auslassrohr)
31K:: proximaler Rohr-Endseitenabschnitt (des Protektors)
31KD:: Rohrschulterabschnitt (des Protektors)
31KK:: proximaler Rohr-Endabschnitt (des Protektors)
31KF:: proximaler Endrand (des Protektors) (Endrand auf der proximalen Endseite)
37, 237:: elektrisch leitfähige Abdichtung
237A:: erste elektrisch leitfähige Abdichtung
237B:: zweite elektrisch leitfähige Abdichtung
38:: zweites inneres Rohr (umgebendes Element, inneres Rohr)
38S:: distaler Endseitenabschnitt (des zweiten inneren Rohres)
38SS:: distaler End-Bodenabschnitt (des zweiten inneren Rohres)
38SH:: Einschubloch (des distalen End-Bodenabschnitts des zweiten inneren Rohres)
39:: erstes inneres Rohr (umgebendes Element)
39C:: Kabelverbindungsabschnitt
41:: (des ersten inneren Rohres) isolierender Abstandshalter
411:: Innenumfangsfläche (des isolierenden Abstandshalters)
41D:: Simsabschnitt (des isolierenden Abstandshalters)
41HT:: Abstandshalter-Heizungsschicht
60, 260, 360, 460:: Entladungselement
60S, 260S, 360S, 460S:: distaler Element-Endabschnitt (des Entladungselements)
60P, 260P, 360P, 460P:: Elementeinschubabschnitt (des Entladungselements)
60C, 260C, 360C, 460C:: abgedichteter Abschnitt (des Entladungselements)
60CS, 260CS, 360CS, 460CS:: Außenfläche (des abgedichteten Abschnitts)
360CSS, 460CSS:: Seitenabschnitt (der Außenfläche des abgedichteten Abschnitts)
60K, 260K, 360K, 460K:: proximaler Element-Endseitenabschnitt (des Entladungselements)
461CC:: Aussparung (der keramischen Schicht)
62:: Entladungselektrodenelement
62L:: Entladungsverdrahtungsbahn
62D:: nadelförmiger Elektrodenabschnitt
63, 263, 363:: Abschirmelektrodenabschnitt
63S, 263S, 363S:: Abschirmelektrodenschicht
363SE:: Verlängerungsabschnitt (der Abschirmelektrodenschicht)
63P1, 63P2, 63P3, 263P1, 263P2, 263P3:: Abschirmelektroden-Kontaktinsel
64,264:: Elementheizungsverdrahtungsleitung
64P1, 64P2, 264P1, 264P2, 264P3, 264P4:: Elementheizungs-Kontaktinsel
64HT, 264HT:: Elementheizungsabschnitt
71:: Elementhalter
71R:: Außenumfangsfläche (des Elementhalters)
71D:: Halterschulterabschnitt (des Elementhalters)
71H:: Einschubloch (des Elementhalters)
82:: Entladungspotentialkabel
82L:: Entladungspotentialanschlussdraht
82D:: äußerer Leiter
84, 86:: Elementheizungs-Anschlussdraht
92, 94:: Abstandshalter-Heizungs-Anschlussdraht
AM:: Fahrzeug
ENG:: Motor
EP:: Abgasrohr (Gasströmungsrohr)
EG:: Abgas (zu messenden Gas)
SG:: Messgas
CGND:: Fahrgestell-Erdpotential (Erdpotential)
SGND:: Sensor-Erdpotential (erstes Potential)
DV:: Entladungspotential
Is:: Signalstrom
100:: Steuereinheit
110:: Ionenquellen-Stromversorgungsschaltung
130:: Trenntransformator
140:: Signalstromdetektionsschaltung
150:: Elementheizungssteuerschaltung
160:: Abstandshalter-Heizungssteuerschaltung
S:: Partikel
SC:: aufgeladene Partikel
CP:: Ion
CPF:: frei schwebendes Ion
CPH:: entladenes Ion
GH:: axiale Richtung
GS:: distale Endseite (distale Endseite in axialer Richtung)
GK:: proximale Endseite (proximale Endseite in axialer Richtung)
DO:: radial äußere Seite
DI:: radial innere Seite

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

WO 2016/027894 [0004]

Claims

Partikelsensor (10, 210, 310, 410), der an einem metallischen Gasströmungsrohr (EP) angebracht ist, durch das ein zu messendes Gas (EG), das Partikel (S) enthält, strömt, und das auf einem Erdpotential (CGND) gehalten wird, wobei der Partikelsensor (10) die Partikel (S), die in dem zu messenden Gas (EG) enthalten sind, detektiert, wobei der Partikelsensor (10) umfasst: ein Gasein-und-auslassrohr (31), in das ein Messgas (SG), das ein Teil des zu messenden Gases (EG) ist, eingelassen wird und aus dem das Messgas (SG) dann ausgelassen wird; ein Entladungselement (60, 260, 360, 460), das aus isolierender Keramik besteht und ein Entladungselektrodenelement (62) umfasst, das auf einem Entladungspotential (DV) gehalten wird, das von dem Erdpotential (CGND) verschieden ist, wobei das Entladungselement (60, 260, 360, 460) umfasst: einen distalen Element-Endabschnitt (60S, 260S, 360S, 460S), der sich auf einer distalen Endseite (GS) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) befindet, in dem Gasein-und-auslassrohr (31) angeordnet ist und die Partikel (S), die in dem Messgas (SG) enthalten sind, mittels Entladung zwischen dem Entladungselektrodenelement (62) und dem Gasein-und-auslassrohr (31) auflädt, und einen abgedichteten Abschnitt (60C, 260C, 360C, 460C), der sich auf einer proximalen Endseite (GK) des distalen Element-Endabschnitts (60S, 260S, 360S, 460S) befindet und in dem das Entladungselektrodenelement (62) angeordnet und von einer Außenfläche (60CS, 260CS, 360CS, 460CS) davon isoliert ist; wobei der Partikelsensor (10) ferner umfasst: ein umgebendes Element (38, 39), das auf einem ersten Potential (SGND) gehalten wird, das sich von dem Erdpotential (CGND) und dem Entladungspotential (DV) unterscheidet, und das einen proximalen Element-Endseitenabschnitt (60K, 260K, 360K, 460K) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) umgibt, der sich auf der proximalen Endseite (GK) mit Bezug auf den abgedichteten Abschnitt (60C, 260C, 360C, 460C) befindet; und eine elektrisch leitfähige Abdichtung (37, 237), die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element (38, 39) und dem Gasein-und-auslassrohr (31) bereitstellt, und in engem Kontakt mit der Außenfläche (60CS, 260CS, 360CS, 460CS) des abgedichteten Abschnitts (60C, 260C, 360C, 460C) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) steht, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen.
Partikelsensor (10, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, wobei das Entladungselement (60, 260, 360, 460) eine Elementheizungsverdrahtungsleitung (64) umfasst, die an einem Ende mit dem Erdpotential (CGND) verbunden ist und die den distalen Element-Endabschnitt (60S, 260S, 360S, 460S) erwärmt, und eine Abschirmelektrodenschicht (63S, 263S, 363S) umfasst, die zwischen der Elementheizungsverdrahtungsleitung (64) und dem Entladungselektrodenelement (62) angeordnet ist, um sie elektromagnetisch voneinander abzuschirmen; und wobei die Abschirmelektrodenschicht (63S, 263S, 363S) elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung (37, 237) verbunden ist.
Partikelsensor (10, 210) nach Anspruch 2, wobei das Entladungselement (60, 260) eine Abschirmelektroden-Kontaktinsel (63P1, 263P1) aufweist, die auf der Außenfläche (60CS, 260CS) des abgedichteten Abschnitts (60C, 260C) ausgebildet ist und elektrisch mit der Abschirmelektrodenschicht (63S, 263S) verbunden ist; und wobei die Abschirmelektrodenschicht (63S, 263S) über die Abschirmelektroden-Kontaktinsel (63P1, 263P1) elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung (37, 237) verbunden ist.
Partikelsensor (310, 410) nach Anspruch 2, wobei die Abschirmelektrodenschicht (363S) einen Verlängerungsabschnitt (363SE) aufweist, der sich zu der Außenfläche (360CS) des Entladungselements (360) erstreckt; und wobei die Abschirmelektrodenschicht (363S) mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung (37) an dem Verlängerungsabschnitt (363SE) verbunden ist.
Partikelsensor (10, 210, 310, 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen röhrenförmigen isolierenden Abstandshalter (41), der aus isolierender Keramik besteht und der radial auswärts (DO) eines distalen Endseitenabschnitts (38S) des umgebenden Elements (38, 39) auf der distalen Endseite (GS) angeordnet ist, die elektrisch leitfähige Abdichtung (37, 237), und einen proximalen Rohr-Endseitenabschnitt (31K), der ein Abschnitt des Gasein-und-auslassrohres (31) auf der proximalen Endseite (GK) ist; wobei die elektrisch leitfähige Abdichtung (37, 237) in gasdichtem unmittelbarem Kontakt mit einer Innenumfangsfläche (41I) des isolierenden Abstandshalters (41) steht; und wobei der distale Endseitenabschnitt (38S) des umgebenden Elements (38) und der proximale Rohr-Endseitenabschnitt (31K) des Gasein-und-auslassrohres (31) an dem isolierenden Abstandshalter (41) durch die elektrisch leitfähige Abdichtung (37, 237) befestigt sind.
Partikelsensor (10, 210, 310, 410) nach Anspruch 5, wobei der isolierende Abstandshalter (41) einen gestuften Abstandshalter-Simsabschnitt (41D) aufweist, der radial einwärts vorsteht (DI); wobei der proximale Rohr-Endseitenabschnitt (31K) des Gasein-und-auslassrohres (31) einen gestuften Rohrschulterabschnitt (31KD) aufweist, dessen Durchmesser auf der distalen Endseite (GS) kleiner ist als der auf der proximalen Endseite (GK) und der mit dem Abstandshalter-Simsabschnitt (41D) im Eingriff steht, und einen proximalen Rohr-Endabschnitt (31KK) aufweist, der sich auf der proximalen Endseite (GK) des Rohrschulterabschnitts (31KD) befindet und einen Endrand (31KF) auf der proximalen Endseite (GK) aufweist; und wobei die elektrisch leitfähige Abdichtung (37, 237) in Kontakt mit dem proximalen Rohr-Endabschnitt (31KK) steht.
Partikelsensor (10, 210, 310, 410) nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Elementhalter (71), der aus isolierender Keramik besteht und der auf seiner Außenumfangsfläche (71R) einen gestuften Halterschulterabschnitt (71D) aufweist, dessen Durchmesser auf der distalen Endseite (GS) kleiner ist als der auf der proximalen Endseite (GK) und der mit dem Rohrschulterabschnitt (31KD) des Gasein-und-auslassrohres (31) im Eingriff steht, und ein Einschubloch (71H), durch das ein Elementeinschubabschnitt (60P, 160P, 260P) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) zwischen dem distalen Element-Endabschnitt (60S, 260S, 360S, 460S) und dem abgedichtetem Abschnitt (60C, 160C, 260C) eingeschoben wird, wobei der Elementhalter (71) das Entladungselement (60, 260, 360, 460) an dem Durchgangsloch (71H) hält und an der elektrisch leitfähigen Abdichtung (37,237) von der distalen Endseite (GS) her anliegt.
Partikelsensor (10, 210, 310, 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das umgebende Element (38, 39) ein inneres Rohr (38) umfasst, das aus Metall besteht und die Form eines Rohres mit einem Boden aufweist, wobei das innere Rohr einen geschlossenen distalen End-Bodenabschnitt (38SS) auf der distalen Endseite (GS) und ein Einschubloch (38SH) aufweist, das in dem distalen End-Bodenabschnitt (38SS) ausgebildet ist und durch das das Entladungselement (60, 260, 360, 460) eingeschoben wird, wobei das innere Rohr (38) den proximalen Element-Endseitenabschnitt (60K, 260K, 360K, 460K) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) von der radial äußeren Seite (DO) her umgibt; und wobei der distale End-Bodenabschnitt (38SS) des inneren Rohres (38) mit der elektrisch leitfähigen Abdichtung (37, 237) von der proximalen Endseite (GK) her in Kontakt kommt.
Verfahren zur Herstellung eines Partikelsensors (10, 210, 310, 410), der an einem metallischen Gasströmungsrohr (EP) angebracht ist, durch das ein zu messendes Gas (EG), das Partikel (S) enthält, strömt, und das auf einem Erdpotential (CGND) gehalten wird, wobei der Partikelsensor (10, 210, 310, 410) die Partikel (S), die in dem zu messenden Gas (EG) enthalten sind, detektiert, wobei der Partikelsensor (10, 210, 310, 410) umfasst: ein Gasein-und-auslassrohr (31), in das ein Messgas (SG), das ein Teil des zu messenden Gases (EG) ist, eingeleitet wird und aus dem das Messgas (SG) dann ausgelassen wird; ein Entladungselement (60, 260, 360, 460), das aus isolierender Keramik besteht und ein Entladungselektrodenelement (62) umfasst, das auf einem Entladungspotential (DV) gehalten wird, das sich von dem Erdpotential (CGND) unterscheidet, wobei das Entladungselement (60, 260, 360, 460) umfasst: einen distalen Element-Endabschnitt (60S, 260S, 360S, 460S), der sich auf einer distalen Endseite des Entladungselements (60, 260, 360, 460) befindet, in dem Gasein-und-auslassrohr (31) angeordnet ist und die Partikel (S), die in dem Messgas (SG) enthalten sind, mittels Entladung zwischen dem Entladungselektrodenelement (62) und dem Gasein-und-auslassrohr (31) auflädt, und einen abgedichteten Abschnitt (60C, 260C, 360C, 460C), der sich auf einer proximalen Endseite (GK) des distalen Element-Endabschnitts (60S, 260S, 360S, 460S) befindet und in dem das Entladungselektrodenelement (62) angeordnet und von einer Außenfläche (60CS) davon isoliert ist; wobei der Partikelsensor (10, 210, 310, 410) ferner umfasst: ein umgebendes Element (38, 39), das auf einem ersten Potential (SGND) gehalten wird, das sich von dem Erdpotential (CGND) und dem Entladungspotential (DV) unterscheidet und das einen proximalen Element-Endseitenabschnitt (60K, 260K, 360K, 460K) des Entladungselements (60, 260, 360, 460), der sich auf der proximalen Endseite (GK) mit Bezug auf den abgedichteten Abschnitt (60C, 260C, 360C, 460C) befindet, umgibt; und eine elektrisch leitfähige Abdichtung (37), die aus elektrisch leitfähigem Glas besteht, eine elektrische Verbindung zwischen dem umgebenden Element (38, 39) und dem Gasein-und-auslassrohr (31) herstellt und in unmittelbarem Kontakt mit der Außenfläche (60CS, 260CS, 360CS, 460CS) des abgedichteten Abschnitts (60C, 260C, 360C, 460C) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) steht, um eine gasdichte Abdichtung bereitzustellen, wobei das Verfahren einen Abdichtungsbildungsschritt umfasst, um erweichtes elektrisch leitfähiges Glas in unmittelbaren Kontakt mit Außenflächen (60CS, 260CS, 360CS, 460CS) des umgebenden Elements (38), des Gasein-und-auslassrohres (31) und des abgedichteten Abschnitts (60C, 260C, 360C, 460C) des Entladungselements (60, 260, 360, 460) zu bringen, um dadurch die elektrisch leitfähige Abdichtung (37) zu bilden.