DE102018218918A1 - Partikelsensor und Betriebsverfahren hierfür - Google Patents

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Andy Tiefenbach
Christopher Henrik Schittenhelm
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Partikelsensor mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem im Bereich des Partikelsensors strömenden Fluidstrom, wobei die Partikelaufladeeinrichtung wenigstens eine Koronaelektrode zur Erzeugung einer Korona-Entladung aufweist, wobei der Partikelsensor eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode mit einem veränderbaren elektrischen Potential zu beaufschlagen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Offenbarung betrifft einen Partikelsensor mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem im Bereich des Partikelsensors strömenden Fluidstrom.
  • Die Offenbarung betrifft ferner ein Betriebsverfahren für einen derartigen Partikelsensor.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf einen Partikelsensor mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem im Bereich des Partikelsensors strömenden Fluidstrom, wobei die Partikelaufladeeinrichtung wenigstens eine Koronaelektrode zur Erzeugung einer Korona-Entladung aufweist, wobei der Partikelsensor eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode mit einem veränderbaren elektrischen Potential zu beaufschlagen. Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegegeben, die Partikelaufladeeinrichtung mit unterschiedlichen Koronaspannungen zu betreiben, wodurch eine Aufladung von Partikeln beeinflusst werden kann. Vorteilhaft kann auf diese Weise der Betrieb der Partikelaufladeeinrichtung bzw. des Partikelsensors an unterschiedliche Betriebszustände eines Zielsystems für den Partikelsensor (z.B. ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine) angepasst werden bzw. es kann eine Messgenauigkeit des Partikelsensors gesteigert werden.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Partikelsensor einen Grundkörper bzw. ein Substratelement auf. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper aus einem im wesentlichen planaren Keramiksubstrat gebildet. Der Grundkörper kann beispielsweise eine im Wesentlichen quaderförmige Grundform mit einer Breite und einer Länge aufweisen, wobei eine Höhenabmessung bezüglich der Breite und der Länge vergleichsweise klein ist. Weiter ist die Partikelaufladeeinrichtung bevorzugt auf einer ersten Außenoberfläche des Grundkörpers angeordnet.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ermöglicht die Partikelaufladeeinrichtung durch die Erzeugung einer Korona-Entladung eine elektrische Aufladung von Partikeln oder allgemein Teilchen, z.B. auch von Gasen, aus dem Fluidstrom bzw. Abgasstrom in einem Raum um die Koronaelektrode. Damit werden zum einen Partikel direkt beim Durchströmen eines im Bereich der ersten Oberfläche befindlichen Raumes geladen, in dem die Korona-Entladung stattfindet. Zum anderen werden Partikel über aufgeladene Teilchen des Gas- bzw. Abgasstroms geladen, wobei der Gas- bzw. Abgasstrom direkt beim Durchströmen des Raumes im Bereich der Hochspannungselektrode geladen wurde. Dies verbessert insgesamt die Wirksamkeit der Aufladung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Koronaelektrode wenigstens einen nadelförmigen Bereich bzw. eine Spitze auf.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Partikelaufladeeinrichtung eine Gegenelektrode zu der Koronaelektrode auf. Unter einer Gegenelektrode wird vorliegend eine von der Koronaelektrode verschiedene Elektrode verstanden, welche mit einem bezüglich der Koronaelektrode unterschiedlichen elektrischen Potenzial beaufschlagbar ist. Beispielsweise kann die Gegenelektrode zu der Koronaelektrode auf ein Bezugspotenzial wie beispielsweise ein Massepotenzial gelegt werden bzw. fest mit einem das Bezugspotenzial aufweisenden Schaltungsknotenpunkt verbunden sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Koronaelektrode mit einem positiven oder negativen elektrischen Potenzial gegenüber der Gegenelektrode beaufschlagt sein.
  • Besonders bevorzugt ist bei einer weiteren Ausführungsform die Gegenelektrode ebenfalls auf der ersten Oberfläche angeordnet, wodurch sich ein besonders einfacher Aufbau und eine effiziente Fertigung des Partikelsensors ergibt. Besonders bevorzugt ist die Gegenelektrode vollständig auf der ersten Oberfläche angeordnet.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Partikelaufladeeinrichtung wenigstens eine weitere Elektrode, z.B. die vorstehend bereits erwähnte Gegenelektrode zu der Koronaelektrode, aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode und die wenigstens eine weitere Elektrode (z.B. Gegenelektrode) mit einer veränderbaren elektrischen Spannung, die nachstehend auch als „Koronaspannung“ bezeichnet wird, zu beaufschlagen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Polarität des veränderbaren elektrischen Potentials und/oder der veränderbaren elektrischen Spannung zu ändern. Dadurch ergeben sich weitere Freiheitsgrade für den Betrieb des Partikelsensors.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, erste Daten von wenigstens einer externen Einheit zu empfangen und das elektrische Potential bzw. die elektrische Spannung, insbesondere Koronaspannung, in Abhängigkeit der ersten Daten zu ändern. Beispielsweise kann es sich bei der externen Einheit um ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine handeln, in deren Abgassystem der Partikelsensor eingesetzt wird.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass a) der Partikelsensor wenigstens eine Sensorelektrode aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Signal der Sensorelektrode auszuwerten, und/oder wobei der Partikelsensor wenigstens eine Ionenfalle, insbesondere in Form einer Trapelektrode, aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Ionenfalle mit einem vorgebbaren (ggf. auch zeitlich veränderlichem) elektrischen Potenzial bzw. einer vorgebbaren elektrischen Spannung zu beaufschlagen. Dadurch kann die Steuereinrichtung vorteilhaft gleichzeitig die Bereitstellung einer veränderbaren Koronaspannung bzw. eines entsprechenden veränderbaren Potentials für die Koronaelektrode bewirken sowie die weiteren genannten Größen des Partikelsensors auswerten bzw. bereitstellen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode zumindest zeitweise mit einer Gleichspannung unterschiedlichen Betrags zu beaufschlagen, beispielsweise in Form einer gestuften Gleichspannung, wobei ein jeweiliger einer Stufe der gestuften Gleichspannung entsprechender Betrag der Gleichspannung für eine vorgebbare Zeit eingestellt wird, wobei bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen für unterschiedliche Gleichspannungsstufen gleiche oder unterschiedliche vorgebbare Zeiten vorgesehen werden können.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode zumindest zeitweise mit einer sich zumindest in etwa linear über der Zeit ändernden Spannung zu beaufschlagen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann hierbei beispielsweise ein gewünschter Gradient (Maß der zeitlichen Änderung der Spannung) eingestellt werden.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode zumindest zeitweise mit einer pulsförmigen Spannung zu beaufschlagen.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelsensors mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem im Bereich des Partikelsensors strömenden Fluidstrom, wobei die Partikelaufladeeinrichtung wenigstens eine Koronaelektrode zur Erzeugung einer Korona-Entladung aufweist, wobei der Partikelsensor eine Steuereinrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung die wenigstens eine Koronaelektrode mit einem veränderbaren elektrischen Potential beaufschlagt.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Partikelaufladeeinrichtung wenigstens eine weitere Elektrode aufweist, wobei die Steuereinrichtung die wenigstens eine Koronaelektrode und die wenigstens eine weitere Elektrode mit einer veränderbaren elektrischen Spannung beaufschlagt.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung erste Daten von wenigstens einer externen Einheit empfängt und das elektrische Potential bzw. die Koronaspannung in Abhängigkeit der ersten Daten ändert.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung wenigstens eines Partikelsensors gemäß den Ausführungsformen und/oder wenigstens eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Ermittlung einer Anzahl von Partikeln unterschiedlicher Größen in dem Fluidstrom.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt:
    • 1 schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Partikelsensors,
    • 2, 3, 4, 5 schematisch jeweils die Anordnung des Partikelsensors gemäß 1 in einem Zielsystem,
    • 6 bis 12 jeweils schematisch einen zeitlichen Verlauf von Betriebsgrößen bevorzugter Ausführungsformen, und
    • 13 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen.
  • 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Partikelsensors 100. Der Partikelsensor 100 weist einen bevorzugt planaren Grundkörper 102 auf, der beispielsweise durch ein Substrat aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, wie beispielsweise einem Keramikwerkstoff, gebildet sein kann. Vorliegend weist der Grundkörper 102 eine in 1 vertikale Dicke auf, welche bevorzugt kleiner, insbesondere wesentlich kleiner (z.B. um wenigstens etwa 80% kleiner) ist als eine sich entlang der x-Achse erstreckende Länge und kleiner als eine sich in 1 senkrecht zur Zeichenebene erstreckende Bereite.
  • Der Partikelsensor 100 weist eine Partikelaufladeeinrichtung 110 zum elektrischen Aufladen von Partikeln auf, die sich in einem im Bereich des Partikelsensors 100 strömenden Fluidstrom A1 befinden, wobei die Partikelaufladeeinrichtung 110 wenigstens eine Koronaelektrode 112 zur Erzeugung einer Korona-Entladung C aufweist. Weiter weist der Partikelsensor 100 eine Steuereinrichtung 120 auf, die dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode 112 mit einem veränderbaren elektrischen Potential zu beaufschlagen, vgl. die Versorgungsleitung 121a. Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegegeben, die Partikelaufladeeinrichtung 110 zumindest zeitweise mit unterschiedlichen Koronaspannungen UC zu betreiben, wodurch eine Aufladung von Partikeln beeinflusst werden kann. Vorteilhaft kann auf diese Weise der Betrieb der Partikelaufladeeinrichtung 110 bzw. des Partikelsensors 100 an unterschiedliche Betriebszustände eines Zielsystems für den Partikelsensor 100 (z.B. ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine) angepasst werden bzw. es kann eine Messgenauigkeit des Partikelsensors 100 gesteigert werden.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom A1 um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ermöglicht die Partikelaufladeeinrichtung 110 durch die Erzeugung der Korona-Entladung C eine elektrische Aufladung von Partikeln oder allgemein Teilchen, z.B. auch von Gasen, aus dem Fluidstrom A1 bzw. Abgasstrom in einem Raum um die Koronaelektrode 112. Damit werden zum einen Partikel direkt beim Durchströmen eines im Bereich der Oberfläche 102a befindlichen Raumes geladen, in dem die Korona-Entladung C stattfindet. Zum anderen werden Partikel über aufgeladene Teilchen des Gas- bzw. Abgasstroms A1 geladen, wobei der Gas- bzw. Abgasstrom A1 direkt beim Durchströmen des Raumes im Bereich der Hochspannungselektrode 112 geladen wurde. Dies verbessert insgesamt die Wirksamkeit der Aufladung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Koronaelektrode 112 wenigstens einen nadelförmigen Bereich bzw. eine Spitze 112' auf.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Partikelaufladeeinrichtung 110 eine optionale Gegenelektrode 114 zu der Koronaelektrode 112 auf. Unter einer Gegenelektrode wird vorliegend eine von der Koronaelektrode 112 verschiedene Elektrode verstanden, welche mit einem bezüglich der Koronaelektrode 112 unterschiedlichen elektrischen Potenzial beaufschlagbar ist, vgl. die optionale Versorgungsleitung 121b. Beispielsweise kann die Gegenelektrode 114 zu der Koronaelektrode 112 auf ein Bezugspotenzial wie beispielsweise ein Massepotenzial gelegt werden bzw. fest mit einem das Bezugspotenzial aufweisenden Schaltungsknotenpunkt verbunden sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Koronaelektrode 112 zumindest zeitweise durch die Steuereinrichtung 120 mit einem positiven oder negativen elektrischen Potenzial gegenüber der Gegenelektrode beaufschlagt sein.
  • Besonders bevorzugt ist bei einer weiteren Ausführungsform die Gegenelektrode 114 ebenfalls auf der Oberfläche 102a angeordnet, wodurch sich ein besonders einfacher Aufbau und eine effiziente Fertigung des Partikelsensors 100 ergibt.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Partikelaufladeeinrichtung wenigstens eine weitere Elektrode, z.B. die vorstehend bereits erwähnte Gegenelektrode 114 zu der Koronaelektrode 112, aufweist, wobei die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode 112 und die wenigstens eine weitere Elektrode 114 (z.B. Gegenelektrode) mit einer veränderbaren elektrischen Spannung Uc, die nachstehend auch als „Koronaspannung“ bezeichnet wird, zu beaufschlagen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, eine Polarität des veränderbaren elektrischen Potentials und/oder der veränderbaren elektrischen Spannung UC zu ändern. Dadurch ergeben sich weitere Freiheitsgrade für den Betrieb des Partikelsensors 100.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, erste Daten D1 von wenigstens einer optionalen externen Einheit 200 zu empfangen und das elektrische Potential bzw. die elektrische Spannung UC in Abhängigkeit der ersten Daten D1 zu ändern. Beispielsweise kann es sich bei der externen Einheit 200 um ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine handeln, in deren Abgassystem der Partikelsensor 100 eingesetzt wird. Eine Datenverbindung zwischen der Steuereinrichtung 120 und der externen Einheit 200 kann beispielsweise über einen CAN-Bus und/oder eine vergleichbare Datenverbindung erfolgen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Partikelsensor 100 wenigstens eine optionale Sensorelektrode 130 aufweist, wobei insbesondere die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, ein Signal S1 der Sensorelektrode 130 auszuwerten, beispielsweise um eine Anzahl und/oder Konzentration von (insbesondere mittels der Partikelaufladeenirichtung 110 geladenen) Partikeln zu ermitteln. Bevorzugt ist die wenigstens eine Sensorelektrode 130 ebenfalls auf der Oberfläche 102a des Substrats 102 angeordnet.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Partikelsensor 100 wenigstens eine optionale Ionenfalle 140, insbesondere in Form einer Trapelektrode, aufweist, wobei insbesondere die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, die Ionenfalle 140 mit einem vorgebbaren elektrischen Potenzial bzw. einer vorgebbaren elektrischen Spannung zu beaufschlagen.
  • Die optionale Trapelektrode 140 ist zum Ablenken geladener Teilchen der Fluidströmung A1 vorgesehen, die beispielsweise mittels der Partikelaufladeeinrichtung 110 weiter stromaufwärts bezüglich der Fluidströmung A1 erzeugt worden sind. Beispielsweise kann die Trapelektrode 140, insbesondere durch die Steuereinrichtung 120, mit demselben (oder einem anderen) elektrischen Potenzial beaufschlagt werden, wie die Koronaelektrode 112, vgl. die Versorgungsleitung 121c. Besonders vorteilhaft können durch die Trapelektrode 140 geladene Teilchen, insbesondere Ionen, aus der Fluidströmung A1 abgelenkt bzw. „eingefangen“ werden, sodass diese nicht zu der weiter stromabwärts angeordneten, optionalen Sensorelektrode 130 gelangen.
  • Durch die vorstehenden optionalen Maßnahmen 130, 140, 121c, S1 kann die Steuereinrichtung 120 vorteilhaft gleichzeitig die Bereitstellung einer veränderbaren Koronaspannung bzw. eines entsprechenden veränderbaren Potentials für die Koronaelektrode 112 bewirken sowie die weiteren genannten Größen des Partikelsensors auswerten (Signal S1) bzw. bereitstellen (Spannung für die Trapelektrode 140).
  • Die Sensorelektrode 130 ist zur Erfassung von Informationen S1 über einen elektrischen Ladungsstrom vorgesehen, der durch aufgeladene Partikel aus dem Fluidstrom A1 verursacht wird. Beispielsweise kann es sich dabei um Partikel handeln, die mittels der Partikelaufladeeinrichtung 110 bzw. mittels der durch sie erzeugten Koronaentladung C weiter stromaufwärts bezüglich der Fluidströmung A1 elektrisch aufgeladen worden sind. Bevorzugt gelangen nur vergleichsweise schwere geladene Partikel in Richtung stromabwärts zu der Sensorelektrode 130, weil wie vorstehend bereits beschrieben vergleichsweise leichte geladene Teilchen wie beispielsweise Ionen durch die optionale Trapelektrode 140 abgelenkt bzw. eingefangen werden. Dadurch ermöglicht die Sensorelektrode 130 z.B. im Wege einer Messung der Ladungsinfluenz, die durch an der Sensorelektrode 130 vorbeiströmende geladene Partikel bewirkt wird, die Bestimmung einer Konzentration der geladenen Partikel in dem Fluidstrom A1. Beispielsweise kann es sich wie bereits erwähnt bei dem Fluidstrom A1 um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen ist es denkbar, keine optionale Sensorelektrode 130 vorzusehen. Bei diesen Erfindungsvarianten kann das sogenannte „escaping current“ - Prinzip zur Messung eines Ladungsstroms der geladenen Partikel genutzt werden. Hierzu kann bevorzugt das komplette, den Partikelsensor 100 enthaltende, System nach außen isoliert werden (insbesondere wird hierdurch die Gegenelektrode 114 der Koronaelektrode 112 und eine gegebenenfalls vorhandene, optionale Gegenelektrode für die Trapelektrode „virtuell“), und es wird ein elektrischer Strom gemessen, welchen die geladenen Partikel in Form ihrer elektrischen Aufladung aus dem ansonsten elektrisch isolierten und daher geschlossenen System 100 heraustragen. Beispielsweise fließt der betrachtete elektrische Strom von der Koronaelektrode 112 durch die Korona-Entladung C in die Gegenelektrode 114, und die Trapelektrode 140 bzw. ihre hier nicht gezeichnete Gegenelektrode fangen die übrigen Ionen. Der Strom, welcher von den geladenen Partikeln erzeugt wird, muss der Gegenelektrode 114 wieder hinzugefügt werden, damit ihr elektrisches Potential konstant bleibt. Er wird als „escaping current“ bezeichnet und ist ein Maß für die Konzentration von aufgeladenen Partikeln.
  • Bei der in 1 abgebildeten Ausführungsform kann als Gegenelektrode für die Trapelektrode 140 ein elektrisch leitfähiges Element (nicht gezeigt), beispielsweise ein Blech, vorgesehen sein, welches (gegen)über der Oberfläche 102a angeordnet ist. Bei manchen Ausführungsformen kann z.B. ein den Partikelsensor 100 umgebendes Schutzrohr (nicht in 1 gezeigt) aus einem elektrisch leitfähigen Material bzw. mit einer zumindest abschnittsweise vorhandenen elektrisch leitfähigen Oberfläche als Gegenelektrode für die optionale Trapelektrode 130 dienen.
  • 2 zeigt schematisch die Anordnung des Partikelsensors 100 gemäß 1 in einem Zielsystem Z, bei dem es sich vorliegend um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs handelt. Eine Abgasströmung ist vorliegend mit dem Bezugszeichen A2 bezeichnet. Ebenfalls abgebildet ist eine Schutzrohranordnung aus zwei zueinander konzentrisch angeordneten Rohren R1, R2, wobei der Partikelsensor 100 so in dem inneren Rohr R1 angeordnet ist, dass seine Oberfläche 102a im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse LA des inneren Rohres R1 verläuft. Aufgrund der unterschiedlichen Längen und der Anordnung der Rohre R1, R2 relativ zu einander ergibt sich durch den Venturi-Effekt ein Sog, bei dem die Abgasströmung A2 eine Fluidströmung P1 bzw. A1 aus dem inneren Rohr R1 heraus in 2 in vertikaler Richtung nach oben bewirkt. Die weiteren Pfeile P2, P3, P4 deuten die Fortsetzung dieser durch den Venturi-Effekt bewirkten Fluidströmung durch einen Zwischenraum zwischen den beiden Rohren R1, R2 hindurch zur Umgebung der Schutzrohranordnung hin an. Insgesamt wird durch die in 2 abgebildete Anordnung eine vergleichsweise gleichmäßige Überströmung des Partikelsensors 100 bzw. dessen entlang der Fluidströmung A1 ausgerichteter erster Oberfläche 102a bewirkt, was eine effiziente Erfassung von in der Fluidströmung A1, P1 befindlichen Partikeln ermöglicht. Darüber hinaus wird der Partikelsensor 100 vor einem direkten Kontakt mit dem HauptAbgasstrom A2 geschützt. Somit ist durch die Elemente 100, R1, R2 vorteilhaft eine Sensoreinrichtung 1000 zur Bestimmung einer Partikelkonzentration in dem Abgas A2 angegeben.
  • Das Bezugszeichen R2' deutet eine optionale elektrische Verbindung des äußeren Rohres R2 und/oder des inneren Rohres R1 mit einem Bezugspotenzial wie beispielsweise dem Massepotenzial an, sodass das betreffende Rohr bzw. beide Rohre vorteilhaft gleichzeitig zu ihrer fluidischen Leitfunktion als elektrische Gegenelektrode beispielsweise für die optionale Trapelektrode 130 (und/oder für die Koronaelektrode 112), vergleiche 1, verwendbar sind.
  • 3 zeigt schematisch ein Abgasrohr R und Teile der Sensoreinrichtung 1000 gemäß 2 in dem Abgasrohr R. Insbesondere ist aus 3 wiederum der Partikelsensor 100 innerhalb der Schutzrohranordnung R1, R2 (2) ersichtlich. Der Partikelsensor 100 ist so in der Schutzrohranordnung ausgerichtet, dass sich seine Oberfläche 102a entlang der x-Achse erstreckt, wohingegen die Strömungsrichtung des Abgases A2 in dem Abgasrohr R parallel zu der y-Achse ausgerichtet ist.
  • 4 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Konfiguration, bei der die Anordnung der Koronanadel 112' auf einem keramischen Träger 102 ersichtlich ist, sowie die bereits vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Schutzrohre R2, R3. In 4 links ist eine Halterung 1002 vorgesehen, an der die Schutzrohre R2, R3 und der Träger 102 befestigbar sind.
  • 5 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Konfiguration. Ersichtlich ist das Abgasrohr R mit Partikeln P in dem Abgasstrom A1, der Partikelsensor 100, und die vorliegend mittels Datenverbindung (z.B. Verbindungsleitungen) 121 mit dem Partikelsensor 100 bzw. mit wenigstens einer seiner Komponenten 110, 112, 114, 130, 140 verbundene Steuereinrichtung 120. Weiter ersichtlich ist die Steuereinrichtung 120 mittels einer CAN-Busverbindung 122 mit dem Steuergerät 200a verbunden, bei dem es sich beispielsweise um ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs handelt, die den Abgasstrom A1 erzeugt.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 120 (1) dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode 112 zumindest zeitweise mit einer Gleichspannung unterschiedlichen Betrags zu beaufschlagen, beispielsweise in Form einer gestuften Gleichspannung, vgl. Kurve K1 aus 6, wobei ein jeweiliger einer Stufe U0 , U1 , U2 , U3 , U4 der gestuften Gleichspannung K1 entsprechender Betrag der Gleichspannung für eine vorgebbare Zeit eingestellt wird, wobei bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen für unterschiedliche Gleichspannungsstufen U0 , U1 , U2 , U3 , U4 gleiche (wie beispielhaft in 6 abgebildet) oder unterschiedliche (nicht abgebildet) vorgebbare Zeiten T01, T12, T23, T34 vorgesehen werden können.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind auch Wechsel der Polarität der Koronaspannung UC (1) möglich, vgl. z.B Kurve K2 aus 7, bei der die vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Stufung mit einem Polaritätswechsel kombiniert ist.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 120 (1) dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode 112 zumindest zeitweise mit einer sich zumindest in etwa linear über der Zeit ändernden Spannung zu beaufschlagen, vgl. z.B. Kurve K3 aus 8. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann hierbei beispielsweise ein gewünschter Gradient (Maß der zeitlichen Änderung der Spannung, „Steilheit“) eingestellt werden, insbesondere auch zeitlich variiert werden, vgl. die Zeitbereiche T1, T2.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode 112 (1) zumindest zeitweise mit einer pulsförmigen Spannung zu beaufschlagen, vgl. Kurve K4 aus 9. Ein Betrag (und/oder eine Polarität) der Spannung für die jeweiligen Pulse p01, p02, p03 kann beispielsweise in Abhängigkeit eines jeweiligen Betriebspunkts des Abgassystems bzw. der den Partikelsensor 100 enthaltenden Brennkraftmaschine vorgegeben und durch die Steuereinrichtung 120 eingestellt werden.
  • 10 zeigt beispielhaft einen weiteren durch die Steuereinrichtung 120 vorgegebenen zeitlichen Verlauf der Koronaspannung, vgl. Kurve K5, bei dem in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebspunkten (z.B. signalisiert durch die externe Einheit 200 (1) mittels der Daten D1) ein sägezahnartiges Spannungsprofil mit bereichsweise unterschiedlichen Steigungen vorgegeben ist, vgl. die verschiedenen Betriebspunkte BP1, BP2, BP3.
  • 11 zeigt beispielhaft einen weiteren durch die Steuereinrichtung 120 vorgegebenen zeitlichen Verlauf der Koronaspannung, vgl. Kurve K6, bei dem in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsphasen BPH1, BPH2 (z.B. wiederum signalisiert durch die externe Einheit 200 (1) mittels der Daten D1) unterschiedlich gepulste Gleichspannungen vorgesehen werden. 12 zeigt eine vergleichbare Ausführungsform mit den beiden unterschiedlichen Betriebsphasen BPH1', BPH2', wobei zusätzlich zu dem Spannungsverlauf nach 11 noch ein Wechsel der Polarität des Spannungsverlaufs K7 zwischen den Betriebsphasen BPH1', BPH2' vorgesehen ist.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelsensors 100 (1), vgl. das Flussdiagramm nach 13. In Schritt 300 beaufschlagt die Steuereinrichtung 120 die wenigstens eine Koronaelektrode 112 mit einem ersten elektrischen Potential, und in den nachfolgenden optionalen Schritt 310 beaufschlagt die Steuereinrichtung 120 die wenigstens eine Koronaelektrode 112 mit einem zweiten elektrischen Potential, das von dem ersten Potential verschieden ist.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung wenigstens eines Partikelsensors 100 gemäß den Ausführungsformen und/oder wenigstens eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Ermittlung einer Anzahl von Partikeln unterschiedlicher Größen in dem Fluidstrom A1 ( 1).
  • Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft eine gezielte Variation der Koronaspannung UC insbesondere im Betrieb des Partikelsensors 100, wodurch einen Präzision bei der Ermittlung einer Anzahl bzw. Konzentration der Partikel gegenüber konventionellen Systemen gesteigert werden kann.
  • Generell kann der Partikelsensor 100 z.B. zur Rußmassenbestimmung im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine genutzt werden, z.B. zur Überwachung von Diesel-Partikelfiltern oder vergleichbare Partikelfilter für Benzin-betriebene Fahrzeuge. Nachteilig an konventionellen Systemen ist insbesondere, dass prinzipbedingt die elektrische Ladung einer vergleichsweise geringen Anzahl an kleinen, aber unterschiedlich großen, Partikeln gemessen wird, was sehr kleine Messströme (z.B. Signal S1 der Sensorelektrode 130) zur Folge hat.
  • Insbesondere weisen die zu messenden Partikel P (5) unterschiedliche Größen im Bereich von z.B. wenigen Nanometern (nm) bis typischerweise etwa 300 nm auf und tragen unterschiedliche positive oder negative, natürliche elektrische Ladungen oder sind neutral. Das Kollektiv dieser Partikel P weist Untersuchungen der Anmelderin zufolge eine Größenverteilung und eine Ladungsverteilung auf, welche von vielen Randbedingungen abhängen: von einem Betriebspunkt der Verbrennungsmaschine die den Abgasstrom A1 erzeugt, von einer Applikation dieser Verbrennungsmaschine, von der Art und dem Betrieb der eingesetzten Abgasnachbehandlungskomponenten wie Katalysatoren, die abgasseitig z.B. vor einem Partikelfilter angeordnet sind, von der Alterung dieser gesamten Einrichtung und weiteren Punkten wie z.B. der Umgebungstemperatur.
  • All diese Einflüsse wirken sich negativ auf die Genauigkeit der konventionellen Partikelsensoren aus und können bei den bekannten Ansätzen nicht bzw. ggf. nur mit extrem hohen applikativen Aufwand und dann auch nur teilweise kompensiert werden.
  • Weiterhin wird bei den bekannten System immer nur das gesamte Kollektiv der Partikel P als Summensignal erfasst, und es lässt sich insbesondere nicht für einen bestimmten, eingeschränkten Größenbereich von Partikeln die entsprechende Anzahl von Partikeln selektiv bestimmen. Insbesondere zur direkten Überwachung von Partikelfiltern von Fahrzeugen mit Benzin-Verbrennungsmotor, wo die Anzahl kleiner Partikel von besonderer Relevanz ist, bieten die bekannten Systeme daher bisher keine geeignete Lösung.
  • Das vorstehend beispielhaft anhand der 1 bis 13 beschriebene Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft, die genannten Einflussfaktoren auf die Genauigkeit einer Messung von Partikeln zu kompensieren und somit die Signalqualität zu erhöhen. Weiterhin lassen sich unter Anwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen nicht nur eine Partikelanzahl für das Kollektiv aller auftretenden Partikel P detektieren, sondern selektiv eine oder mehrere bestimmte Größenanzahlverteilungen in Teilbereichen, also definierte Teilbereiche aus dem Gesamtbereich des zu erfassenden Partikelkollektivs, z.B. die Anzahl der Kleinstpartikel im Bereich von 1 nm bis 23 nm oder der Bereich darüber von 23 nm bis 40 nm, usw. ermitteln. Dies kann vorteilhaft durch zumindest zeitweise Variation der Koronaspannung UC bzw. des elektrischen Potentials bewirkt werden, mit dem die Koronaelektrode 112 beaufschlagt wird.
  • Besonders vorteilhaft kann unter Anwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen z.B. ein bestimmtes Spannungsprofil gesteuert vorgegeben werden, vgl. z.B. die beispielhaften Verläufe K1, K2, K3 aus 6, 7, 8, oder es kann sogar abhängig von vorgegebenen Randbedingungen z.B. von einem Fahrzeugsteuergerät (VCU) 200, 200a die aktuell anliegende Koronaspannung UC (1) in der Höhe und/oder der Polarität anpasst werden, insbesondere abhängig z.B. von bestimmten Betriebszuständen BP1, BP2 ( 9) des Fahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine. Diese Informationen können der Steuereinrichtung 120 beispeislweise mittels der ersten Daten D1 (1) signalisiert werden, die daraufhin die Höhe und/oder Polarität der Koronaspannung UC einstellen bzw. ändern kann.
  • Somit wird bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine selektive, bevorzugte elektrische Beladung der Partikel P (5) in Abhängigkeit der Größe / Durchmesser / Oberfläche und Vorbeladung aus dem Verbrennungsprozess ermöglicht. Durch diese definierte Variation der elektrischen Beladungsbedingungen kann die Größenverteilung der Partikel bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen selektiv gemessen werden. Dies erlaubt dann z.B., das Transmissionsverhalten bzw. den Wirkungsgrad eines Partikelfilters größenselektiv zu ermitteln, was eine deutlich verbesserte Überwachungsfunktion bzw. -tiefe darstellt.
  • Weiterhin könnten Partikelanzahlgrenzwerte für Brennkraftmaschinen seitens eines Gesetzgebers auch größenselektiv vorgegeben werden um z.B. eine gezielte Überwachung besonders schädlicher Partikel in einem bestimmten Größenfenster, also einem definierten Teilbereich des Partikelkollektivs, nach den vorliegenden Erkenntnisse insbesondere die kleinen Partikel, zu fordern, z.B. durch die Vorgabe eines bestimmten Grenzwertes für diese bestimmte Größenklasse. Auch eine derartige Überwachung ist effizient ausführbar unter Anwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann eine Messung bzw. Ermittlung von Signalen S1 durch die Messelektroden 130 schnell (also mit einer hohen Messrate) bzw. in Echtzeit erfolgen, wobei vorzugsweise während einer Phase von konstanten Betriebsbedingungen des Abgasstroms A1 bzw. des den Abgasstrom A1 erzeugenden Fahrzeugs bzw. der Verbrennungskraftmaschine die Koronaspannung UC variiert wird, z.B. zur Erfassung von z.B. 3 oder mehr bestimmte Größenklassen aus dem Kollektiv, vgl. beispielsweise die Kurve K5 aus 10.
  • Die jeweils gemessenen Ströme oder Ladungsmengen (Signal S1) der Erfassungselektroden 130 werden bei weiteren Ausführungsformen dann z.B. verglichen mit Ergebnissen aus einer vorangegangen Messung bei ähnlichen Betriebsbedingungen oder mit entsprechenden Werten, die z.B. in einem Modell hinterlegt sind, welches z.B. für einen Grenz-Filter ermittelt wurde. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere während konstanter Betriebsbedingungen die Messzeit für eine bestimmte Größenklasse von Partikeln verlängert werden, um durch Mittelung die Genauigkeit zu erhöhen.
  • Besonders vorteilhaft erweist sich das Prinzip gemäß den Ausführungsformen zur selektiven Detektion der Anzahl von bestimmten kleinen Partikeln. Somit kann das Prinzip gemäß den Ausführungsformen nicht nur z.B. für die Überwachung von Diesel-Partikelfiltern sondern insbesondere auch von vergleichbaren Filtern von Fahrzeugen mit Benzin-Verbrennungsmotor in besonders effektiver Weise genutzt werden, sowie für viele andere Anwendungsfelder.
  • Unter Anwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen können ferner eine Erkennung von Alterung / Drift von Prozessen / Komponenten, z.B. Kraftstoff-Einspritzvorgänge realisiert werden, z.B. wenn in bestimmten Größenbereichen unter bestimmten sich wiederholenden Betriebsbedingungen bzw. Phasen Änderungen in der Anzahl in einem oder mehreren, bestimmten Größenbereichen auftreten und dabei eine Abgrenzung zu einem etwaigen veränderten Transmissionsverhalten des Partikelfilters in diesem Größenbereich sichergestellt werden kann, z.B. durch die Bewertung des zeitlichen Verhaltens der Änderung.
  • Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann auf Basis einer erkennbaren Drift in einem vorbestimmten Größenbereich von Partikeln ferner eine Anpassung z.B. der Verbrennungsprozessparameter der Brennkraftmaschine vorgenommen werden, um dieser Drift entgegen zu wirken, diese also zu kompensieren.
  • Ferner kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine stromabwärts der Koronaelektrode 112 platzierte optionale Ionenfalle 140 (1), bei welcher Ggf. ebenfalls eine Variation der Betriebsspannung bei bestimmten Betriebspunkten vorgenommen wird, eingesetzt werden. Somit lässt sich eine Korrelation zu dem vorstehend beschriebenen Ansatz herstellen, um die Signalschärfe weiter zu erhöhen, z.B. um die Hintergrundbeladung der Partikel zu reduzieren, indem größenselektiv Partikel aus dem Fluidstrom A1 genommen (also mittels der Ionenfalle 140 gefangen) werden.
  • Wie vorstehend bereits beschrieben, kann ein zeitlicher Verlauf des Potentials der Koronaelektrode 112 bzw. der Koronaspannung Uc, beispielsweise einem vorgebbaren zeitlichen Muster entsprechend, also gesteuert, vorgegeben werden. Weiter bevorzugt kann eine Kopplung der Koronaspannung UC an aktuelle Betriebsbedingungen der den Abgasstrom A1 erzeugenden Verbrennungskraftmaschine bzw. der Abgasanlage vorgenommen werden, also der zeitliche Verlauf der Koronaspannung UC z.B. in Abhängigkeit von aktuellen Betriebsbedingungen bzw. Betriebsparametern der den Abgasstrom A1 erzeugenden Brennkraftmaschine vorgegeben werden, die z.B. über das Motorsteuergerät 200, 200a in Form der ersten Daten D1 bereitgestellt werden.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, Zeitbereiche mit konstanten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine auszunutzen, um während solcher Zeitbereiche (z.B. Betriebsphase BPH1, BPH2 aus 11) nacheinander folgende Spannungssprünge unterschiedlicher Höhe und/oder Polarität für die Koronaspannung UC einzustellen, wodurch z.B. unterschiedliche Größenklassen aus der Gesamtheit aller Partikel P detektierbar sind. Dabei werden z.B. weiterhin die Länge (Zeitdauer) der Spannungssprünge und deren zeitliche Abstände gegeneinander gezielt eingestellt. Da der Partikelsensor 100 bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen quasi in Echtzeit misst (z.B. Erfassung und Auswertung des Signals S1 der Sensorelektrode 130, z.B. bevorzugt auch mittels der Steuereinrichtung 120), reichen bevorzugt kurze, konstante Betriebsphasen BPH1, BPH2 von z.B. wenigen Sekunden schon aus für eine präzise Ermittlung von Partikelanzahlen bzw. Partikelkonzentrationen unterschiedlicher Partikelgrößenklassen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Koronaspannung UC betragsmäßig typischerweise im Bereich von mehreren 100 Volt (V) bis mehreren kV (Kilovolt) liegen. Die Koronaspannung UC kann z.B. direkt durch die bzw. in der Steuereinrichtung 120 erzeugt werden oder durch eine externe Spannungsquelle, die mittels der Steuereinrichtung 120 im Sinne des Prinzips gemäß den Ausführungsformen steuerbar ist.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird durch die Anpassung bzw. Variation der Koronaspannung UC eine unipolare Diffusionsaufladung zur Ionisierung von vorhandenen, gasförmigen Luft- oder Abgasbestandteilen gezielt gesteuert und somit die aus dem Verbrennungsprozess resultierende Ladungsträgerverteilung des zu messenden Partikelkollektivs P, welches letztlich an der relevanten Messstelle, typischerweise hinter einem Partikelfilter, ankommt, gezielt gestört bzw. verändert. An den nachfolgenden Erfassungselektroden 130 wird der gemessene Strom (Signal S1, 1) bzw. eine bestimmte erfasste Ladungsmenge über eine bestimmte Zeitdauer bei einem bestimmten Betriebspunkt für verschiedene Werte der Koronasspannung ermittelt und gegeneinander verglichen bzw. mit vorangegangen Zuständen bei analogen Betriebsbedingungen verglichen. Alternativ oder zusätzlich erfolgt ein Vergleich mit Werten, die z.B. für einen Grenz-Filter oder neuwertigen Filter ermittelt wurden und in einem Kennfeld oder Modell hinterlegt sind.
  • Untersuchungen der Anmelderin zufolge ist die Wahrscheinlichkeit zur Aufnahme von Ladungsträgern der Partikel u.a. größenabhängig und abhängig von der vorhandenen Beladung der Partikel P. Weiterhin kann es eine Rolle spielen, welche Luft- oder Abgasmoleküle in welcher Form ionisiert werden, und wie hoch deren Anzahl ist. Durch eine gezielte Anpassung der Koronaspannung nach Betrag und Polarität lässt sich bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ein gewünschtes Plasma einstellen, also entweder eine negative oder positive Korona C, z.B. kann gezielt Stickstoff ionisiert werden oder Sauerstoff, welche in einem nachgelagerten Schritt ihre Ladungen auf bestimmte Partikel übertragen und deren resultierende Beladung gezielt einstellen.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird eine Anzahl der erzeugten Ionen über die Dauer der angelegten nichtverschwindenden Koronaspannung mit einem bestimmten Wert gesteuert. Die vorhandene Ladungsträgerverteilung des Kollektivs der Partikel P kann also gezielt gestört werden. Diese Störung der vorliegenden Größenverteilung kann im gesamten denkbaren Bereich erfolgen, also dass alle Partikel ihre maximal mögliche negative Ladung aufgenommen haben oder ihre maximal mögliche positive Ladung aufgenommen haben, sowie alle Mischformen von unterschiedlich geladenen Zuständen bzw. teilgeladenen Zuständen und auch Zustände mit einem bestimmten Anteil an elektrisch neutralen Partikeln, wobei dies bevorzugt größenabhängig erfolgen kann, also gezieltes Ein- bzw. Ausblenden bestimmter Größenbereiche. Neutrale Partikel werden nicht durch die nachgelagerte Messelektrode 130 erfasst.
  • Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die optionale Trapelektrode 140 (1), die die Ionenfalle bildet, ebenfalls mit einer variablen einstellbaren Spannungsversorgung betrieben werden, z.B. um gezielt elektrisch geladene Partikel bis zu einer bestimmten Größe aus dem Fluidstrom A1 („Messstrom“) zu eliminieren. Insoweit gelten die vorstehend Ausführungen bezüglich des Potentials bzw. der Koronaspannung für die Trapelektrode 140 entsprechend.

Claims (12)

  1. Partikelsensor (100) mit einer Partikelaufladeeinrichtung (110) zum Aufladen von Partikeln (P) in einem im Bereich des Partikelsensors (100) strömenden Fluidstrom (A1), wobei die Partikelaufladeeinrichtung (110) wenigstens eine Koronaelektrode (112) zur Erzeugung einer Korona-Entladung (C) aufweist, wobei der Partikelsensor (100) eine Steuereinrichtung (120) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode (112) mit einem veränderbaren elektrischen Potential zu beaufschlagen.
  2. Partikelsensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Partikelaufladeeinrichtung (110) wenigstens eine weitere Elektrode (114) aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Koronaelektrode (112) und die wenigstens eine weitere Elektrode (114) mit einer veränderbaren elektrischen Spannung (Uc) zu beaufschlagen.
  3. Partikelsensor (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, eine Polarität des veränderbaren elektrischen Potentials und/oder der veränderbaren elektrischen Spannung zu ändern.
  4. Partikelsensor (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, erste Daten (D1) von wenigstens einer externen Einheit (200) zu empfangen und das elektrische Potential bzw. die elektrische Spannung in Abhängigkeit der ersten Daten (D1) zu ändern.
  5. Partikelsensor (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei a) der Partikelsensor (100) wenigstens eine Sensorelektrode (130) aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, ein Signal (S1) der Sensorelektrode (130) auszuwerten, und/oder wobei der Partikelsensor (100) wenigstens eine Ionenfalle (140), insbesondere in Form einer Trapelektrode, aufweist, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, die Ionenfalle (140) mit einem vorgebbaren elektrischen Potenzial bzw. einer vorgebbaren elektrischen Spannung zu beaufschlagen.
  6. Partikelsensor (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode (112) zumindest zeitweise mit einer Gleichspannung unterschiedlichen Betrags zu beaufschlagen.
  7. Partikelsensor (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode (112) zumindest zeitweise mit einer sich zumindest in etwa linear über der Zeit ändernden Spannung zu beaufschlagen.
  8. Partikelsensor (100) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, die Koronaelektrode (112) zumindest zeitweise mit einer pulsförmigen Spannung zu beaufschlagen.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Partikelsensors (100) mit einer Partikelaufladeeinrichtung (110) zum Aufladen von Partikeln in einem im Bereich des Partikelsensors (100) strömenden Fluidstrom (A1), wobei die Partikelaufladeeinrichtung (110) wenigstens eine Koronaelektrode (112) zur Erzeugung einer Korona-Entladung (C) aufweist, wobei der Partikelsensor (100) eine Steuereinrichtung (120) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (120) die wenigstens eine Koronaelektrode (112) mit einem veränderbaren elektrischen Potential beaufschlagt (300, 310).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Partikelaufladeeinrichtung (110) wenigstens eine weitere Elektrode (114) aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (120) die wenigstens eine Koronaelektrode (112) und die wenigstens eine weitere Elektrode (114) mit einer veränderbaren elektrischen Spannung (Uc) beaufschlagt.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Steuereinrichtung (120) erste Daten (D1) von wenigstens einer externen Einheit (200) empfängt und das elektrische Potential in Abhängigkeit der ersten Daten (D1) ändert.
  12. Verwendung wenigstens eines Partikelsensors (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder wenigstens eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11 zur Ermittlung einer Anzahl von Partikeln (P) unterschiedlicher Größen in dem Fluidstrom (A1).
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DE102021202020A1 (de) 2021-03-03 2022-09-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Recheneinheit zum Überwachen eines Partikelfilters

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