DE102018207789A1 - Sensor arrangement for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space and method for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Sensoranordnung (110) zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Die Sensoranordnung (110) umfasst:• mindestens ein Sensorelement (112) mit mindestens einer ersten Elektrodenstruktur (116) und mindestens einer zweiten Elektrodenstruktur (120), wobei die erste Elektrodenstruktur (116) mindestens eine erste Zuleitung (118) aufweist;• mindestens eine Steuereinheit (124), wobei die Steuereinheit (124) mindestens eine Messvorrichtung (126) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (126) eingerichtet ist, um eine durch eine Anlagerung der Partikel zwischen der ersten Elektrodenstruktur (116) und der zweiten Elektrodenstruktur (120) bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements durch Messung eines Spannungsabfalls an mindestens einen Messwiderstand (145) an der ersten Elektrodenstruktur (116) zu erfassen; und die erste Elektrodenstruktur (116) mindestens eine zweite Zuleitung (122) aufweist, wobei die Steuereinheit (124) weiterhin mindestens eine erste Prüfvorrichtung (128) aufweist, wobei die erste Prüfvorrichtung (128) eingerichtet ist, die erste Elektrodenstruktur (116) über die zweite Zuleitung (122) mit einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein erstes Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur (116) über die erste Zuleitung (118) zu erfassen.A sensor arrangement (110) for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas space is proposed. The sensor arrangement (110) comprises: • at least one sensor element (112) having at least one first electrode structure (116) and at least one second electrode structure (120), wherein the first electrode structure (116) has at least one first supply line (118); Control unit (124), wherein the control unit (124) comprises at least one measuring device (126); characterized in that the measuring device (126) is set up in order to change the electrical properties of the sensor element caused by an accumulation of the particles between the first electrode structure (116) and the second electrode structure (120) by measuring a voltage drop across at least one measuring resistor (145). to detect at the first electrode structure (116); and the first electrode structure (116) has at least one second lead (122), the control unit (124) further comprising at least one first test device (128), the first test device (128) being arranged to connect the first electrode structure (116) over the first electrode second supply line (122) to act upon a first test signal and to detect a first response signal of the first electrode structure (116) via the first supply line (118).
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensoranordnungen zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Beispielsweise kann es sich bei dem Messgas um ein Abgas einer Brennkraftmaschine handeln. Insbesondere kann es sich bei den Partikeln um Ruß- oder Staubpartikel handeln. Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer Ausführungsformen und Anwendungen, insbesondere unter Bezugnahme auf Sensorelemente zur Detektion von Rußpartikeln beschrieben.The prior art discloses a multiplicity of sensor arrangements for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas space. For example, the measuring gas may be an exhaust gas of an internal combustion engine. In particular, the particles may be soot or dust particles. The invention will be described below without limiting further embodiments and applications, in particular with reference to sensor elements for the detection of soot particles.
Zwei oder mehrere metallische Elektroden können auf einem elektrisch isolierenden Träger angebracht sein. Die sich unter Einwirkung einer Spannung anlagernden Teilchen, insbesondere die Rußpartikel, bilden in einer sammelnden Phase des Sensorelements elektrisch leitfähige Brücken zwischen den beispielsweise als kammartig ineinandergreifende Interdigitalelektroden ausgestalteten Elektroden und schließen diese dadurch kurz. In einer regenerierenden Phase werden die Elektroden üblicherweise mit Hilfe eines integrierten Heizelementes freigebrannt. In der Regel werten die Partikelsensoren die aufgrund der Partikelanlagerung geänderten elektrischen Eigenschaften einer Elektrodenstruktur aus. Es kann beispielsweise ein abnehmender Widerstand oder ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung gemessen werden.Two or more metallic electrodes may be mounted on an electrically insulating support. The accumulating under the action of a voltage particles, in particular the soot particles, form in a collecting phase of the sensor element electrically conductive bridges between the example designed as a comb-like interdigitated interdigital electrodes and close this short. In a regenerating phase, the electrodes are usually baked by means of an integrated heating element. In general, the particle sensors evaluate the changed due to the particle accumulation electrical properties of an electrode structure. For example, a decreasing resistance or current at constant applied voltage can be measured.
Nach diesem Prinzip arbeitende Sensoranordnungen werden im Allgemeinen als resistive Sensoren bezeichnet und existieren in einer Vielzahl von Ausführungsformen, wie z.B. aus
Aufgrund eines steigenden Umweltbewusstseins und auch zum Teil bedingt durch gesetzliche Vorschriften muss der Rußausstoß während des Fahrbetriebes überwacht und die Funktionalität der Überwachung sichergestellt werden. Diese Art der Überwachung der Funktionalität wird im Allgemeinen als On-board-Diagnose bezeichnet. Vorrichtungen und Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors sind beispielsweise aus
Trotz der Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoranordnungen zur Erfassung von Partikeln beinhalten diese noch Verbesserungspotential. So ist insbesondere die gesetzlich geforderte Eigenüberwachung des Rußsensors hinsichtlich elektrischer Funktionalität in der Regel schwierig umzusetzen. Insbesondere eine kontinuierliche Überwachung, vorzugsweise mit einer fest vorgegebenen, minimalen Frequenz, wie beispielsweise eine Überwachung mit mindestens 2 Hz, stellt häufig eine Herausforderung dar. Weiterhin werden in der Regel Teilschädigungen, die zu einem Empfindlichkeitsverlust führen können, nicht oder nicht als solche erkannt. Weiterhin können parasitäre Effekte, wie beispielsweise eine Überlagerung eines Signals der Sensoranordnung durch einen parasitären Strom, welcher von einer Temperatur und/oder einer Alterung eines verwendeten Widerstands abhängen kann, die Eigendiagnose erschweren. Häufig ist weiterhin eine Trennung des durch die Partikel bedingten Signals von einem Offset-Signal nicht eindeutig möglich, so dass die Eigendiagnose während der Beladung des Sensorelements mit Partikeln erschwert ist.Despite the advantages of the prior art sensor arrangements for detecting particles, these still contain room for improvement. Thus, in particular the legally required self-monitoring of the soot sensor in terms of electrical functionality is usually difficult to implement. In particular, a continuous monitoring, preferably with a fixed predetermined minimum frequency, such as a monitoring with at least 2 Hz, often presents a challenge. Furthermore, partial damage, which can lead to a loss of sensitivity, usually not or not recognized as such. Furthermore, parasitic effects, such as a superposition of a signal of the sensor array by a parasitic current, which may depend on a temperature and / or aging of a resistor used, complicate the self-diagnosis. Often a separation of the particle-related signal from an offset signal is still not clearly possible, so that the self-diagnosis is difficult during the loading of the sensor element with particles.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
In Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher eine Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Die Sensoranordnung umfasst mindestens ein Sensorelement mit mindestens einer ersten Elektrodenstruktur und mindestens einer zweiten Elektrodenstruktur. Die erste Elektrodenstruktur weist mindestens eine erste Zuleitung auf. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung mindestens eine Steuereinheit. Die Steuereinheit umfasst mindestens eine Messvorrichtung. Die Messvorrichtung ist eingerichtet, um eine durch eine Anlagerung der Partikel an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements durch Messung eines Spannungsabfalls an mindestens einem Messwiderstand an der ersten Elektrodenstruktur zu erfassen. Weiterhin umfasst die Steuereinheit mindestens eine erste Prüfvorrichtung. Die erste Prüfvorrichtung ist eingerichtet, die erste Elektrodenstruktur über die erste Zuleitung mit einem ersten Prüfsignal zu beaufschlagen, insbesondere schaltbar zu beaufschlagen, und ein erstes Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur über die zweite Zuleitung zu erfassen. Weiterhin kann die Steuereinheit mindestens eine zweite Prüfvorrichtung umfassen. Die zweite Prüfvorrichtung kann eingerichtet sein, die zweite Elektrodenstruktur insbesondere schaltbar mit einem zweiten Prüfsignal zu beaufschlagen und ein zweites Antwortsignal der zweiten Elektrodenstruktur zu erfassen.In the context of the present invention, therefore, a sensor arrangement for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space is proposed. The sensor arrangement comprises at least one sensor element with at least one first electrode structure and at least one second electrode structure. The first electrode structure has at least one first supply line. Furthermore, the sensor arrangement comprises at least one control unit. The control unit comprises at least one measuring device. The measuring device is set up to detect a change in electrical properties of the sensor element caused by an accumulation of the particles on the electrode structure by measuring a voltage drop across at least one measuring resistor on the first electrode structure. Furthermore, the control unit comprises at least a first test device. The first test device is set up to apply a first test signal to the first electrode structure via the first supply line, in particular to apply it in a switchable manner, and to detect a first response signal of the first electrode structure via the second supply line. Furthermore, the control unit may comprise at least a second test device. The second test device can be set up to act on the second electrode structure in particular switchably with a second test signal and to detect a second response signal of the second electrode structure.
Unter einer „Sensoranordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, um mindestens eine Messgröße des Messgases zu erfassen. Unter einer „Sensoranordnung zur Erfassung von Partikeln eines Messgases“ kann dementsprechend im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche geeignet ist, die Partikel in dem Messgas qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen und welche beispielsweise mit Hilfe einer geeigneten Ansteuereinheit und geeignet ausgestalteten Elektroden mindestens ein elektrisches Messsignal entsprechend der erfassten Partikel erzeugen kann, wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Bei den erfassten Partikeln kann es sich insbesondere um Rußpartikel und/oder Staubpartikel handeln. Hierbei können DC-Signale und/oder AC-Signale verwendet werden. Des Weiteren kann beispielsweise zur Signalauswertung aus der Impedanz ein resistiver Anteil und/oder ein kapazitiver Anteil verwendet werden. In the context of the present invention, a "sensor arrangement" can basically be understood to mean any device which is set up to detect at least one measured variable of the measurement gas. Accordingly, in the context of the present invention, a "sensor arrangement for detecting particles of a measuring gas" can basically be understood to mean any device which is suitable for qualitatively and / or quantitatively detecting the particles in the measuring gas and which, for example, with the aid of a suitable control unit and suitably designed electrodes can generate at least one electrical measurement signal corresponding to the detected particles, such as a voltage or a current. The detected particles may in particular be soot particles and / or dust particles. In this case, DC signals and / or AC signals can be used. Furthermore, for example, a resistive component and / or a capacitive component can be used for signal evaluation from the impedance.
Die Sensoranordnung kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sein. Insbesondere kann es sich bei dem Messgas um ein Abgas des Kraftfahrzeugs handeln. Auch andere Gase und Gasgemische sind grundsätzlich möglich. Unter einem Abgas im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere gasförmige Abfallprodukte in einem Verbrennungsprozess zu verstehen, welche auch feste und/oder flüssige Beimischungen, beispielsweise in Form von Partikeln und/oder Tröpfchen, beinhalten können. Bei dem Messgasraum kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen, offenen oder geschlossenen Raum handeln, in welchem das Messgas aufgenommen ist und/oder welcher von dem Messgas durchströmt wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Messgasraum um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, handeln.The sensor arrangement can be set up in particular for use in a motor vehicle. In particular, the measuring gas may be an exhaust gas of the motor vehicle. Other gases and gas mixtures are possible in principle. In the context of the present invention, an exhaust gas is understood in particular to mean gaseous waste products in a combustion process, which may also include solid and / or liquid admixtures, for example in the form of particles and / or droplets. In principle, the measurement gas space can be any, open or closed space in which the measurement gas is received and / or which is flowed through by the measurement gas. For example, the measuring gas space may be an exhaust gas tract of an internal combustion engine, for example an internal combustion engine.
Unter einer Brennkraftmaschine im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine grundsätzlich beliebige Vorrichtung zu verstehen, welche einen Verbrennungsprozess unterstützen oder durchführen kann. Insbesondere kann es sich um eine Vorrichtung mit mindestens einer Brennkammer handeln. Insbesondere kann es sich um eine Wärmekraftmaschine handeln, mittels derer durch Verbrennung von mindestens einem Treibstoff chemische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Als Beispiel sind Verbrennungsmotoren zu nennen, insbesondere Dieselmotoren. Auch andere Arten von Verbrennungsmaschinen sind jedoch grundsätzlich einsetzbar.Under an internal combustion engine according to the present invention is a basically arbitrary device to understand, which can support or carry out a combustion process. In particular, it may be a device with at least one combustion chamber. In particular, it may be a heat engine, by means of which by combustion of at least one fuel chemical energy is converted into mechanical energy. As an example, internal combustion engines are mentioned, especially diesel engines. However, other types of combustion engines are basically usable.
Unter Partikeln im Sinne der vorliegenden Erfindung sind im Rahmen der Erfindung allgemein Teilchen zu verstehen, welche im Vergleich zu dem betrachteten System, insbesondere der Verbrennungsmaschine oder einem Abgassystem derselben, eine kleine Dimension aufweisen. Insbesondere können die Partikel eine Partikelgröße oder mittlere Partikelgröße von weniger als einem Millimeter aufweisen, typischerweise von weniger als 1 Mikrometer. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von 20 Nanometern bis 300 Nanometern handeln. Dabei kann es sich grundsätzlich um elektrisch isolierende und/oder auch um elektrisch leitfähige Partikel handeln, wie beispielsweise Ruß- oder Staubpartikel. Ruß kann insbesondere ein schwarzer Feststoff sein, der zum größten Teil aus Kohlenstoff besteht.For the purposes of the present invention, particles within the scope of the invention are generally particles which have a small dimension in comparison with the system under consideration, in particular the internal combustion engine or an exhaust system of the same. In particular, the particles may have a particle size or average particle size of less than one millimeter, typically less than 1 micrometer. For example, the particles may be particles with an average particle size of 20 nanometers to 300 nanometers. In principle, these may be electrically insulating and / or electrically conductive particles, such as soot or dust particles. In particular, carbon black can be a black solid that consists largely of carbon.
Unter einem „Sensorelement“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche als Funktionseinheit, beispielsweise für eine Sensoranordnung, dienen kann und als solche mindestens ein Messsignal erzeugen kann, beispielsweise das mindestens eine elektrische Messsignal entsprechend der erfassten Partikel.In the context of the present invention, a "sensor element" can in principle be understood as any device which can serve as a functional unit, for example for a sensor arrangement, and as such can generate at least one measuring signal, for example the at least one electrical measuring signal corresponding to the detected particles.
Unter einer „Elektrodenstruktur“ können im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein oder mehrere beliebige elektrische Leiter verstanden werden, welche für eine Strommessung und/oder eine Spannungsmessung geeignet sind, und/oder welche mindestens ein mit der Elektrodenstruktur in Kontakt stehendes Element mit einer Spannung und/oder einem Strom beaufschlagen können. Die Elektrodenstruktur kann insbesondere ein oder mehrere Elektrodenfinger aufweisen. Unter einem „Elektrodenfinger“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Ausformung der Elektrodenstruktur verstanden werden, deren Abmessung in einer Dimension eine Abmessung in mindestens einer anderen Dimension deutlich überschreitet, beispielsweise mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 3, besonders bevorzugt mindestens um einen Faktor 5. Der Elektrodenfinger kann insbesondere eine Elektrodenfingerform aufweisen. Beispielsweise kann die Elektrodenfingerform mindestens eine der folgenden Formen umfassen: eine Schleife, insbesondere eine offene oder geschlossene Schleife; eine Schlaufe, insbesondere eine offene oder geschlossene Schlaufe; eine Windung; eine Schlangenform; eine S-Form; eine Mäanderform. Unter einer Schleife kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Form verstanden werden, die eine Biegung aufweist. Insbesondere kann es sich dabei um eine starke Biegung handeln, so dass das die Biegung aufweisende Objekt eine Kreisform oder Spiralform aufweist. Die erste Elektrodenstruktur und/oder die zweite Elektrodenstruktur können insbesondere als durchgängige Schleifen ausgebildet sein.In the context of the present invention, an "electrode structure" can basically be understood as meaning any one or more electrical conductors which are suitable for current measurement and / or voltage measurement and / or which have at least one element in contact with the electrode structure with a voltage and / or can apply a current. The electrode structure may in particular comprise one or more electrode fingers. In the context of the present invention, an "electrode finger" can basically be understood to mean any shape of the electrode structure whose dimensions in one dimension clearly exceed a dimension in at least one other dimension, for example at least a factor of 2, preferably at least a factor of 3 preferably at least a factor of 5. The electrode finger may in particular have an electrode finger shape. For example, the electrode finger mold may comprise at least one of the following shapes: a loop, in particular an open or closed loop; a loop, in particular an open or closed loop; a turn; a snake shape; an S-shape; a meander shape. In the context of the present invention, a loop can basically be understood to mean a shape which has a bend. In particular, this may be a strong bend, so that the object having the bend has a circular or spiral shape. The first electrode structure and / or the second electrode structure may in particular be formed as continuous loops.
Die Bezeichnungen „erste Elektrodenstruktur“ und „zweite Elektrodenstruktur“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Elektrodenstrukturen und/oder zweiten Elektrodenstrukturen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Elektrodenstrukturen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Elektrodenstrukturen vorhanden sein.The terms "first electrode structure" and "second electrode structure" are as pure Describe descriptions without indicating an order or ranking and, for example, without precluding the possibility that several types of first electrode structures and / or second electrode structures or each of exactly one type may be provided. Furthermore, additional electrode structures, for example one or more third electrode structures may be present.
Die zweite Elektrodenstruktur kann eingerichtet sein für eine Temperaturmessung. Das Sensorelement kann weiterhin mindestens eine weitere Vorrichtung umfassen. Die weitere Vorrichtung kann insbesondere eine Heizvorrichtung sein. Weiterhin kann die weitere Vorrichtung mindestens eine Temperaturmessvorrichtung sein. Die zweite Elektrodenstruktur kann die weitere Vorrichtung ganz oder teilweise umfassen. Insbesondere können die zweite Elektrodenstruktur, und die weitere Vorrichtung in einen gemeinsamen Massezweig gelegt sein. Die zweite Elektrodenstruktur kann eingerichtet sein für eine Erfassung der Partikel des Messgases im Messgasraum. Weiterhin kann die zweite Elektrodenstruktur eingerichtet sein für eine Temperaturmessung. Eine jeweils gewünschte Funktionalität kann mittels Umschalten, beispielsweise mittels eines Schalters, insbesondere mittels eines Halbleiterschalters, eingestellt werden.The second electrode structure can be set up for a temperature measurement. The sensor element may further comprise at least one further device. The further device may in particular be a heating device. Furthermore, the further device may be at least one temperature measuring device. The second electrode structure may comprise all or part of the further device. In particular, the second electrode structure, and the further device may be placed in a common ground path. The second electrode structure may be configured for detecting the particles of the measurement gas in the measurement gas space. Furthermore, the second electrode structure can be set up for a temperature measurement. A particular desired functionality can be adjusted by means of switching, for example by means of a switch, in particular by means of a semiconductor switch.
Die Begriffe „erste Zuleitung“ und „zweite Zuleitung“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Zuleitungen und/oder zweiten Zuleitungen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Zuleitungen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Zuleitungen vorhanden sein. Der Begriff „Zuleitung“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige elektrische Leitung welche für einen Transport von elektrischer Energie eingerichtet ist. Insbesondere kann es sich um eine leitende Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen handeln. Die Zuleitung kann insbesondere ein oder mehrere metallische elektrische Leiter umfassen, in der Regel in Form von Drähten oder Litzen, aber auch von Bändern oder Schienen, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.The terms "first supply line" and "second supply line" are to be regarded as pure descriptions without indicating an order or ranking and excluding, for example, without the possibility that several types of first supply lines and / or second supply lines or just one type may be provided. Furthermore, additional supply lines, for example, one or more third leads may be present. The term "supply line" basically denotes any electrical line which is set up for the transport of electrical energy. In particular, it may be a conductive connection between electrical components. The supply line may in particular comprise one or more metallic electrical conductors, usually in the form of wires or strands, but also of strips or rails, for example of copper or aluminum. Other embodiments are conceivable in principle.
Unter einer „Messvorrichtung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, mindestens ein elektrisches Signal zu erfassen. Insbesondere kann es sich bei dem Messsignal um mindestens ein Messsignal der Sensoranordnung, insbesondere des Sensorelements, entsprechend der erfassten Messgröße handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Messsignal um mindestens ein elektrische Messsignal, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom, entsprechend der erfassten Partikel handeln. Die Messvorrichtung kann eingerichtet sein, um die erste Elektrodenstruktur mit einem elektrischen Basissignal zu beaufschlagen, wobei das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal dem elektrischen Basissignal überlagert ist. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können an die Messvorrichtung koppelbar sein, sodass über das elektrische Element an das Prüfsignal von einem von der Messvorrichtung erzeugten elektrischen Basissignal überlagerbar ist.In the context of the present invention, a "measuring device" can basically be understood to mean any device which is set up to detect at least one electrical signal. In particular, the measuring signal may be at least one measuring signal of the sensor arrangement, in particular of the sensor element, corresponding to the detected measured variable. In particular, the measuring signal may be at least one electrical measuring signal, for example a voltage or a current, corresponding to the detected particles. The measuring device can be set up to apply a basic electrical signal to the first electrode structure, wherein the first test signal and / or the second test signal is superimposed on the electrical base signal. The first test device and / or the second test device can be coupled to the measuring device, so that can be superimposed on the electrical signal to the test signal from an electrical base signal generated by the measuring device.
Unter einer „elektrischen Eigenschaft“ einer Vorrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Merkmal oder eine beliebige Beschaffenheit der Vorrichtung verstanden werden, welche mindestens eine elektrische Größe, beispielsweise eine Spannung oder einen Stromfluss, beeinflusst, wenn die Vorrichtung Teil eines elektrischen Stromkreises ist. Insbesondere kann es sich bei der elektrischen Eigenschaft um einen Widerstand oder um eine Impedanz handeln. So können insbesondere elektrisch leitfähige Rußbrücken zwischen den Elektrodeneinrichtungen die elektrischen Eigenschaften der Elektrodenstruktur, insbesondere ihren Widerstand, beeinflussen.In the context of the present invention, an "electrical property" of a device may in principle be understood to be any feature or arbitrary nature of the device which influences at least one electrical variable, for example a voltage or a current flow, if the device is part of an electrical circuit , In particular, the electrical property may be a resistor or an impedance. In particular, electrically conductive soot bridges between the electrode devices can influence the electrical properties of the electrode structure, in particular its resistance.
Unter einer „Prüfvorrichtung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist mindestens eine Eigenschaft, insbesondere den Funktionszustand, einer anderen Vorrichtung, insbesondere einer mit der Prüfvorrichtung elektrisch verbundenen Vorrichtung, zu kontrollieren oder zu überwachen. Die Bezeichnungen „erste Prüfvorrichtung“ und „zweite Prüfvorrichtung“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Prüfvorrichtungen und/oder zweiten Prüfvorrichtungen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Prüfvorrichtungen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Prüfvorrichtungen vorhanden sein.In the context of the present invention, a "test device" may in principle be understood as any device which is set up to control or monitor at least one property, in particular the functional state, of another device, in particular a device electrically connected to the test device. The terms "first tester" and "second tester" are to be considered as pure descriptions without indicating an order or ranking, for example, without precluding the possibility that several types of first test devices and / or second test devices, or each of exactly one type, may be provided. Furthermore, additional test devices, for example, one or more third test devices may be present.
Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können eingerichtet sein, Defekte der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten Elektrodenstruktur zu detektieren. Unter einem „Defekt“ einer Vorrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Einschränkung oder ein Ausfall der Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung verstanden werden. Dementsprechend kann unter einem „Defekt der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten Elektrodenstruktur“ verstanden werden, dass das Sensorelement das mindestens eine Messsignal, beispielsweise das mindestens eine elektrische Messsignal entsprechend der erfassten Partikel, nicht oder nur eingeschränkt erzeugen kann, beispielsweise verzögert, nicht in der vorgesehenen Stärke oder nicht entsprechend der zu erfassenden Partikel. Insbesondere kann ein Bruch oder eine Beschädigung des mindestens einen ersten Elektrodenfingers oder des mindestens einen zweiten Elektrodenfingers oder eine fehlerhafte Anordnung der Elektrodenfinger zueinander, beispielsweise in Form eines Kurzschlusses, zu dem Defekt des Sensorelements führen.The first test device and / or the second test device can be set up to detect defects of the first electrode structure or of the second electrode structure. In the context of the present invention, a "defect" of a device can basically be understood to mean a restriction or a failure of the functional capability of the device. Accordingly, a "defect of the first electrode structure or of the second electrode structure" can be understood as meaning that the sensor element can not produce the at least one measurement signal, for example the at least one electrical measurement signal corresponding to the detected particles, for example delayed, not in the provided strength or not according to the particles to be detected. In particular, a break or a Damage to the at least one first electrode finger or the at least one second electrode finger or a faulty arrangement of the electrode fingers to one another, for example in the form of a short circuit, lead to the defect of the sensor element.
Unter einem „Prüfsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges elektrisches Signal, insbesondere ein Spannungssignal oder ein Stromsignal, verstanden werden, mit dem eine Vorrichtung zum Zweck einer Überprüfung des Funktionszustands der Vorrichtung beaufschlagt wird. Das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal können zeitlich veränderbar oder auch konstant sein. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können eingerichtet sein, um ein Antwortsignal der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten Elektrodenstruktur zu erfassen und aus dem Antwortsignal auf einen Funktionszustand der ersten Elektrodenstruktur bzw. der zweiten Elektrodenstruktur zu schließen. Unter einem „Antwortsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein elektrisches Signal einer Vorrichtung verstanden werden, welches durch ein dem Antwortsignal zeitlich vorausgehendes elektrisches Signal hervorgerufen wird, mit welchem die Vorrichtung oder eine andere mit ihr in elektromagnetischem Kontakt stehende Vorrichtung beaufschlagt wurde. Insbesondere kann es sich bei dem zeitlich dem Antwortsignal vorausgehenden elektrischen Signal um das Prüfsignal handeln.In the context of the present invention, a "test signal" can basically be understood to mean any electrical signal, in particular a voltage signal or a current signal, with which a device is subjected for the purpose of checking the functional state of the device. The first test signal and / or the second test signal can be time-changeable or even constant. The first test device and / or the second test device may be configured to detect a response signal of the first electrode structure or of the second electrode structure and to close the response signal to a functional state of the first electrode structure or of the second electrode structure. In the context of the present invention, a "response signal" can basically be understood as meaning an electrical signal of a device which is caused by an electrical signal which precedes the response signal, with which the device or another device in electromagnetic contact with it was subjected. In particular, the electrical signal preceding the response signal in time may be the test signal.
Der Begriff „schaltbar“ bezeichnet grundsätzlich, dass ein beliebiger Zusammenschluss von elektrischen Einzelelementen und/oder elektromechanischen Einzelelementen zu einer funktionsrechten Anordnung steuerbar ist. Der Zusammenschluss kann verwendbar sein durch einen elektrischen Strom durch die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente. Dabei können die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente durch ein oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden sein und mittels eines elektrischen Schalters kann zwischen zwei verschiedenen Zuständen gewechselt werden. In einem ersten Zustand können die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente durch ein oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden sein und der Zusammenschluss kann derart eingerichtet sein, dass ein Strom durch die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente fliest. In einem zweiten Zustand können die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente nicht durch ein oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden sein und der Zusammenschluss kann derart eingerichtet sein, dass ein Stromfluss durch die elektrischen Einzelelemente und/oder elektromechanische Einzelelemente nicht stattfindet oder zumindest reduziert ist. Die Bezeichnungen „erster Zustand“ und „zweiter Zustand“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Zuständen und/oder zweiten Zuständen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Zustände, beispielsweise ein oder mehrere dritte Zustände vorhanden sein. Die erste Prüfvorrichtung kann mindestens einen elektrischen Schalter aufweisen. Die erste Prüfvorrichtung kann mindestens einen Lastwiderstand aufweisen. Der Begriff „Lastwiderstand“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen elektrischen Widerstand, welcher eingerichtet ist, eine elektrische Energiequelle und/oder eine elektrische Signalquelle zu belasten. Der Lastwiderstand kann eingerichtet sein, einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Leistung, die von einer Quelle geliefert werden, zu bestimmen und/oder einzustellen. Der Lastwiderstand kann daher auch ein Wechselstromwiderstand und/oder eine Impedanz sein, die sich aus einem Wirkwiderstand und einem Blindwiderstand zusammensetzt. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.The term "switchable" basically means that any combination of individual electrical elements and / or individual electromechanical elements can be controlled to form a functionally correct arrangement. The combination may be usable by an electric current through the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements. In this case, the individual electrical elements and / or electromechanical individual elements can be connected to one another by one or more electrical lines and by means of an electrical switch can be changed between two different states. In a first state, the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements can be connected to one another by one or more electrical lines and the connection can be set up in such a way that a current flows through the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements. In a second state, the individual electrical elements and / or electromechanical individual elements can not be connected to one another by one or more electrical lines and the combination can be set up such that a current flow through the individual electrical elements and / or individual electromechanical elements does not take place or is at least reduced. The terms "first state" and "second state" are to be regarded as pure descriptions without indicating a sequence or precedence and, for example, without precluding the possibility that several types of first states and / or second states or in each case exactly one species may be provided. Furthermore, additional states, for example one or more third states may be present. The first test device may have at least one electrical switch. The first test device may have at least one load resistor. The term "load resistance" basically refers to any electrical resistance that is set up to load an electrical energy source and / or an electrical signal source. The load resistor may be configured to determine and / or adjust an electrical current and / or electrical power supplied by a source. The load resistor may therefore also be an AC resistor and / or an impedance which is composed of an effective resistance and a reactance. Other embodiments are conceivable in principle.
Wie bereits oben ausgeführt, kann die Steuereinheit weiterhin die zweite Prüfvorrichtung aufweisen. Die zweite Prüfvorrichtung kann eingerichtet sein die zweite Elektrodeneinrichtung mit dem zweiten Prüfsignal zu beaufschlagen, insbesondere schaltbar zu beaufschlagen, und ein zweites Antwortsignal der zweiten Elektrodeneinrichtung zu erfassen. Die zweite Prüfvorrichtung kann mindestens einen weiteren Lastwiderstand aufweisen.As already stated above, the control unit can continue to have the second test device. The second test device can be set up to apply the second test signal to the second test signal, in particular to apply it in a switchable manner, and to detect a second response signal of the second electrode device. The second test device may have at least one further load resistor.
Die Steuereinheit kann weiterhin mindestens einen Messwiderstand umfassen. Der Begriff „Messwiderstand“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen Widerstand, welcher für eine Messung einer elektrischen Stromstärke verwendet werden kann. Ein elektrischer Strom, welcher eingerichtet ist, durch den Messwiderstand zu fliesen, kann daher einen zu einer Stärke des elektrischen Stroms proportionalen Spannungsabfall verursachen. Der Messwiderstand kann einen Wechselstromwiderstand von 100 Ω bis 100 kΩ aufweisen, vorzugsweise von 1 kΩ bis 10 kΩ. Der Messwiderstand kann daher auch als Messwiderstand, Shunt oder als Messshunt bezeichnet werden. Weiterhin kann der Messwiderstand mindestens einen Operationsverstärker umfassen. Der Begriff „Operationsverstärker“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen elektronischen Verstärker mit einer Verstärkung von 1 oder größer als 1. Die Messvorrichtung kann eingerichtet sein, den Spannungsabfall mittels des Operationsverstärkers zu erfassen.The control unit may further comprise at least one measuring resistor. The term "measuring resistor" basically refers to any resistor which can be used for measuring an electric current. Therefore, an electric current which is set to be tiled by the measuring resistor may cause a voltage drop proportional to a magnitude of the electric current. The measuring resistor may have an AC resistance of 100 Ω to 100 kΩ, preferably 1 kΩ to 10 kΩ. The measuring resistor can therefore also be called a measuring resistor, shunt or measuring shunt. Furthermore, the measuring resistor may comprise at least one operational amplifier. The term "operational amplifier" basically refers to any electronic amplifier having a gain of 1 or greater than 1. The measuring device may be configured to detect the voltage drop by means of the operational amplifier.
Die Sensoranordnung umfasst, wie bereits oben ausgeführt, die Steuereinheit. Die Steuereinheit umfasst, wie bereits oben ausgeführt, die Messvorrichtung, die erste Prüfvorrichtung und die zweite Prüfvorrichtung. Weiterhin kann die Steuereinheit mindestens eine elektrische Energiequelle sowie mindestens einen Prozessor oder Schaltkreis aufweisen, welcher eine Steuerungsfunktion und/oder Auswertungsfunktion mindestens eines mit der Sensoranordnung, insbesondere mit dem Sensorelement, erzeugten Messsignals und/oder Antwortsignals ausüben kann. Insbesondere kann die Messvorrichtung eingerichtet sein, um die erste Elektrodenstruktur und/oder die zweite Elektrodenstruktur mit einem elektrischen Basissignal zu beaufschlagen, wobei das erste Prüfsignal bzw. das zweite Prüfsignal dem elektrischen Basissignal überlagert sein kann. Unter einem „elektrischen Basissignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges elektrisches Signal verstanden werden, insbesondere ein Spannungssignal oder ein Stromsignal, mit dem eine Elektrodenstruktur beaufschlagt wird, insbesondere zu dem Zweck, ein elektrisches Messsignal gemäß der erfassten Partikel zu erzeugen. Insbesondere kann das elektrische Basissignal dazu dienen, die elektrischen Eigenschaften des Sensorelements, insbesondere der Elektrodenstruktur, und damit auch die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorelements, insbesondere der Elektrodenstruktur, zu erfassen. Da die durch die Anlagerung der Partikeln an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorelements, insbesondere der Elektrodenstruktur, dem Erfassen der Partikel dienen, kann das elektrische Basissignal insbesondere dem Zweck dienen, ein elektrisches Messsignal gemäß der erfassten Partikel zu erzeugen. Das elektrische Basissignal kann insbesondere ein kontinuierliches elektrisches Signal sein. Ferner kann die Messvorrichtung mindestens eine Spannungsquelle zur Beaufschlagung der Elektrodenstruktur mit einer Basisspannung und mindestens eine Strommessvorrichtung zur Messung eines Stroms der Elektrodenstruktur aufweisen. Insbesondere kann es sich bei der Basisspannung um das elektrische Basissignal handeln.The sensor arrangement comprises, as already stated above, the control unit. The control unit comprises, as already stated above, the Measuring device, the first test device and the second test device. Furthermore, the control unit can have at least one electrical energy source and at least one processor or circuit which can exert a control function and / or evaluation function of at least one measurement signal and / or response signal generated with the sensor arrangement, in particular with the sensor element. In particular, the measuring device can be designed to apply an electrical base signal to the first electrode structure and / or the second electrode structure, wherein the first test signal or the second test signal can be superimposed on the electrical base signal. In the context of the present invention, an "electrical base signal" can basically be understood to mean any electrical signal, in particular a voltage signal or a current signal applied to an electrode structure, in particular for the purpose of generating an electrical measurement signal according to the detected particles. In particular, the electrical base signal can serve to detect the electrical properties of the sensor element, in particular of the electrode structure, and thus also the change in the electrical properties of the sensor element, in particular of the electrode structure. Since the changes in the electrical properties of the sensor element, in particular the electrode structure, caused by the attachment of the particles to the electrode structure serve to detect the particles, the electrical base signal can serve in particular for generating an electrical measurement signal according to the detected particles. The basic electric signal may in particular be a continuous electrical signal. Furthermore, the measuring device can have at least one voltage source for acting on the electrode structure with a base voltage and at least one current measuring device for measuring a current of the electrode structure. In particular, the base voltage may be the electrical base signal.
Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können mindestens eine elektrische Energiequelle aufweisen. Insbesondere können erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung mindestens eine Stromquelle und/oder Spannungsquelle aufweisen, insbesondere eine gepulste elektrische Energiequelle, zur Erzeugung des Prüfsignals. Insbesondere kann das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal mindestens ein Spannungssignal umfassen. Insbesondere können das erste Prüfsignal und/oder das zweite Prüfsignal eine Frequenz von mindestens 2 Hz aufweisen. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können weiterhin mindestens eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Antwortsignals aufweisen, insbesondere eine Spannungsmessvorrichtung und/oder eine Strommessvorrichtung. Die erste Prüfvorrichtung und/oder die zweite Prüfvorrichtung können ferner mindestens ein elektrisches Element umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kondensator; einer Kapazität; einem Widerstand; einer Spule; einem Spulenpaar. Insbesondere kann das elektrische Element die Prüfvorrichtung an die Messvorrichtung und/oder die Elektrodenstruktur koppeln, so dass über das elektrische Element das Prüfsignal dem von der Messvorrichtung erzeugten elektrischen Basissignal überlagerbar ist.The first test device and / or the second test device may have at least one electrical energy source. In particular, the first test apparatus and / or the second test apparatus can have at least one current source and / or voltage source, in particular a pulsed electrical energy source, for generating the test signal. In particular, the first test signal and / or the second test signal may comprise at least one voltage signal. In particular, the first test signal and / or the second test signal may have a frequency of at least 2 Hz. The first test device and / or the second test device may further comprise at least one detection device for detecting the response signal, in particular a voltage measuring device and / or a current measuring device. The first test device and / or the second test device may further comprise at least one electrical element selected from the group consisting of: a capacitor; a capacity; a resistance; a coil; a coil pair. In particular, the electrical element can couple the test device to the measuring device and / or the electrode structure, so that the test signal can be superimposed on the electrical base signal generated by the measuring device via the electrical element.
Unter einem mäanderförmigen Verlauf kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Verlauf verstanden werden, der mindestens eine S-Form oder mindestens eine Schlangenform oder mindestens eine Windung aufweist. Die Elektrodenfinger können insbesondere als durchgängige Schleifen ausgeführt sein. Die Sensoranordnung kann eingerichtet sein, einen elektrischen Durchgang der Elektroden zu überwachen.In the context of the present invention, a meander-shaped course can basically be understood to mean any course which has at least one S-shape or at least one snake-shape or at least one turn. The electrode fingers can be designed in particular as continuous loops. The sensor assembly may be configured to monitor an electrical continuity of the electrodes.
Weiterhin kann das Sensorelement einen Heizer umfassen. Insbesondere kann der Heizer eingerichtet sein, das Sensorelement, insbesondere die erste Elektrodeneinrichtung und die zweite Elektrodeneinrichtung von den Partikeln, insbesondere den Rußpartikeln, freizubrennen.Furthermore, the sensor element may comprise a heater. In particular, the heater can be set up to free the sensor element, in particular the first electrode device and the second electrode device, from the particles, in particular the soot particles.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst eine Verwendung der Sensoranordnung, wie sie bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle der Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.In a further aspect of the present invention, a method for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas space is proposed. The method comprises a use of the sensor arrangement, as has already been described or will be described below. The method comprises the following steps, preferably in the order given. Also a different order is possible. Furthermore, one or more or all of the method steps can also be carried out repeatedly. Furthermore, two or more of the method steps may also be performed wholly or partially overlapping in time or simultaneously. The method may, in addition to the method steps mentioned, also comprise further method steps.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a) Erfassen mindestens eines Messsignals, wobei mittels des Messsignals eine durch eine Anlagerung der Partikel an der Elektrodenstruktur bedingte Änderung elektrischer Eigenschaften des Sensorelements erfassbar ist; und
- b) Durchführung mindestens einer Überprüfung eines Funktionszustands mindestens einer Elektrodenstruktur ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: der ersten Elektrodenstruktur, der zweiten Elektrodenstruktur.
- a) detecting at least one measuring signal, wherein by means of the measuring signal a caused by an accumulation of the particles on the electrode structure change of electrical properties of the sensor element can be detected; and
- b) performing at least one check of a functional state of at least one electrode structure selected from the group consisting of: the first electrode structure, the second electrode structure.
Schritt b) kann insbesondere folgende Schritte umfassen:
- i. Beaufschlagen der ersten Elektrodenstruktur mit einem ersten Prüfsignal;
- ii. Erfassen eines Antwortsignals auf das erste Prüfsignal;
- iii. Auswerten des Antwortsignals und Erzeugen mindestens einer Information bezüglich eines Funktionszustands der ersten Elektrodenstruktur.
- i. Applying a first test signal to the first electrode structure;
- ii. Detecting a response signal to the first test signal;
- iii. Evaluating the response signal and generating at least one information regarding a functional state of the first electrode structure.
Weiterhin kann Schritt b) folgende Schritte umfassen:
- I. Beaufschlagen der zweiten Elektrodenstruktur mit einem zweiten Prüfsignal;
- II. Erfassen eines Antwortsignals auf das zweite Prüfsignal;
- III. Auswerten des Antwortsignals und Erzeugen mindestens einer Information bezüglich eines Funktionszustands der zweiten Elektrodenstruktur.
- I. applying the second electrode structure with a second test signal;
- II. Detecting a response signal to the second test signal;
- III. Evaluating the response signal and generating at least one information regarding a functional state of the second electrode structure.
Die Schritte
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung und die beschriebenen Verfahren weisen gegenüber herkömmlichen Sensoranordnungen und Verfahren der genannten Art zahlreiche Vorteile auf. Die Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann grundsätzlich die gesetzliche CARB-Vorgabe „2 Hz Diagnose“ erfüllen. Weiterhin kann eine Rußmessstrecke überprüft werden. Bereits bekannte Sensoranordnungen können grundsätzlich einen Abschlusswiderstand für eine Durchführung der 2 Hz Diagnose aufweisen. Hierbei kann grundsätzlich ein eigentliches Sensorsignal überlagert werden einen mit hohen Leckstrom bzw. Offset aufweisen, welcher durch den Abschlusswiderstand bedingt sein kann. Dies kann zu einer höheren Varianz einer Sensorauslösezeit führen. Das Verfahren zur Erfassung von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Möglichkeit aufweisen, die zweite Elektrodeneinrichtung, insbesondere eine negative IDE-Elektrode in einen gemeinsamen Massezweig zu legen, insbesondere einen Heizer- und/oder Temperaturmäander-Massezweig und zweite Zuleitung der ersten Elektrodeneinrichtung kann als freiwerdende Leitung für eine IDE-Schleifendiagnose verwendet werden. Eine jeweils gewünschte Funktionalität wie eine Rußmessung, eine Temperaturmessung, ein Heizen, kann mittels Umschaltungen, beispielsweise mittels eines Halbleiterschalters, ermöglicht werden. Eine weitere gesetzliche Forderung ist grundsätzlich die sogenannte „Monitoring capability“. Hiernach soll grundsätzlich per Eigendiagnose erkannt werden, ob eine Rußmessfähigkeit und damit die Empfindlichkeit der Sensorvorrichtung eingeschränkt ist. Die Elektrodeneinrichtung kann grundsätzlich als durchgängige Schlangenstruktur ausgeführt werden. Eine mögliche Unterbrechung einzelner Teilbereiche kann dadurch grundsätzlich sofort erkannt werden.The sensor arrangement according to the invention and the described methods have numerous advantages over conventional sensor arrangements and methods of the type mentioned. The sensor arrangement according to the present invention can basically meet the legal CARB specification "2 Hz diagnosis". Furthermore, a Rußmessstrecke be checked. Already known sensor arrangements can in principle have a terminating resistor for carrying out the 2 Hz diagnosis. In this case, in principle, an actual sensor signal can be superposed on having a high leakage current or offset, which may be due to the terminating resistor. This can lead to a higher variance of a sensor trip time. The method for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas chamber according to the present invention may have the possibility to place the second electrode device, in particular a negative IDE electrode in a common ground branch, in particular a heater and / or temperature meander ground branch and second supply line The first electrode device can be used as a liberated line for an IDE loop diagnosis. A particular desired functionality, such as a soot measurement, a temperature measurement, a heating, can be made possible by means of switching, for example by means of a semiconductor switch. Another legal requirement is basically the so-called "monitoring capability". After this, it should always be recognized by self-diagnosis whether a soot measurement capability and thus the sensitivity of the sensor device is limited. The electrode device can in principle be designed as a continuous snake structure. A possible interruption of individual subregions can be recognized immediately.
Figurenlistelist of figures
Weitere Einzelheiten und optionale Merkmale der Erfindung sind in den Ausführungsbeispielen dargestellt, welche in den nachfolgenden Zeichnungen schematisch gezeigt sind.Further details and optional features of the invention are shown in the embodiments which are shown schematically in the following drawings.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, und -
2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von Partikeln eines Messgases in einem Messgasraum.
-
1 an embodiment of a sensor arrangement according to the invention, and -
2 a flow chart of a method according to the invention for detecting particles of a sample gas in a sample gas space.
Weiterhin kann die Steuereinheit
Durch die Anlagerung der Partikeln, insbesondere der elektrisch leitfähigen Rußpartikel, können sich zwischen der ersten Elektrodenstruktur
Auch die erste Prüfvorrichtung
In Schritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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