DE10244702A1

DE10244702A1 - Method for the detection of particles in a gas stream and sensor therefor

Info

Publication number: DE10244702A1
Application number: DE10244702A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sprenger; Thomas Wahl; Reinhard Pfendtner; Thomas Brinz; Kai Baldenhofer; Thomas Grau
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2003-05-08

Abstract

The invention concerns a detector and a method for detecting particles in a gas stream, in particular of soot in an exhaust gas stream. Said detector comprises first and second electrodes, an electric voltage capable of being applied between the first electrode and the second electrode such that a gas discharge can be stimulated at least intermittently between the electrodes. The invention is characterized in that at least a dielectric layer (116; 138, 140) is interposed between the first electrode (2; 11; 112; 134) and the second electrode (3; 13; 114; 136) so that the electric discharge produced between the two electrodes is systematically dielectric hindered and the two electrodes are connected to a device for measuring an electric current or electric discharge pulses, so that the variation of an electrical measurement signal provides an indication of the density of particles in the gas stream based on the particles in the dielectric hindered discharge zone.

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren bzw. einem Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, gemäß der im Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche näher definierten Art aus. The invention is based on a method or a sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, according to the in Preamble of the independent patent claims defined in more detail out.

Insbesondere bei Diesel-Verbrennungsmaschinen ist es von großer Bedeutung, das Niveau von an die Umgebung abgeführten Rußpartikeln möglichst niedrig zu halten. Hierzu ist es zweckmäßig, den Ausstoß von Rußpartikeln im Betriebszustand der Verbrennungsmaschine durch Anordnung eines Sensors im Abgasstrang zu überwachen. Der Sensor kann dabei stromab oder stromauf eines in dem Abgasstrang angeordneten Rußfilters eingebracht sein. Wenn der Sensor stromab des Rußfilters in den Abgasstrang eingebracht ist, kann der Sensor auch zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Rußfilters herangezogen werden. In diesel combustion engines in particular, it is of great importance, the level of to the environment keep the soot particles removed as low as possible. This is it expedient, the emission of soot particles in the operating state the internal combustion engine by arranging a sensor in the Monitor exhaust system. The sensor can be downstream or arranged upstream of one in the exhaust line Soot filter. If the sensor is downstream of the Soot filter is introduced into the exhaust line, the sensor also to check the functionality of the soot filter be used.

Ferner ist es zweckmäßig, die Konzentration an Rußpartikeln in einem Abgas einer Verbrennungsmaschine kontinuierlich, d. h. im Standardbetrieb des Motors, zu messen, um Veränderungen im Motorverhalten, z. B. aufgrund einer Fehlfunktion unmittelbar detektieren zu können. It is also expedient to adjust the concentration of soot particles continuously in an exhaust gas of an internal combustion engine, d. H. in standard engine operation, to measure Changes in engine behavior, e.g. B. due to a malfunction to be able to detect immediately.

Ein Sensor zur Detektion von Rußpartikeln in einem Gasstrom ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 53 841 A1 bekannt. Dieser Sensor dient insbesondere zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Diesel-Verbrennungsmaschine und umfaßt eine erste Elektrode bzw. Mittelelektrode, die mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist, sowie eine zweite Elektrode bzw. Masseelektrode, die auf dem gleichen Potential wie der aus Metall gefertigte Abgasstrang liegt. Als Maß für die Konzentration von Rußpartikeln in dem Abgas wird entweder das Minimalniveau derjenigen elektrischen Spannung, bei der Funken zwischen den beiden Elektroden auftreten, oder aber bei konstant gehaltener elektrischer Spannung die Größe des zwischen den beiden Elektroden fließenden Ionisationsstroms herangezogen. A sensor for the detection of soot particles in a gas stream is from the German patent application DE 198 53 841 A1 known. This sensor is used in particular for the detection of Soot particles in an exhaust line of a motor vehicle a diesel internal combustion engine and comprises a first one Electrode or center electrode that with a High voltage source is connected, and a second electrode or Ground electrode that is at the same potential as that Metal-made exhaust system lies. As a measure of that Concentration of soot particles in the exhaust gas becomes either that Minimum level of the electrical voltage at which Sparks occur between the two electrodes, or at constant voltage the size of the ionization current flowing between the two electrodes used.

Aus der DE 195 18 970 C1 ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines Abgases bekannt, die zwei nach Art eines Plattenkondensators angeordnete Elektroden umfaßt, von denen mindestens eine mit einem Dielektrikum versehen ist. Die Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung. Mit dieser Vorrichtung kann jedoch nicht auf eine Konzentration an Teilchen in dem betreffenden Gasstrom geschlossen werden. DE 195 18 970 C1 describes a device for Treatment of an exhaust gas known, the two of a kind Plate capacitor comprises electrodes arranged, one of which at least one is provided with a dielectric. The Device works on the principle of dielectric disabled discharge. However, with this device not on a concentration of particles in the relevant gas flow are closed.

Advantages of the invention

Das Verfahren bzw. der Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche, haben demgegenüber den Vorteil, unter Ausnutzung der dielektrisch behinderten Entladung eine Messung einer Teilchenkonzentration, insbesondere einer Rußpartikelkonzentration, zu ermöglichen. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise Funken zwischen den Elektroden vermieden, wodurch beim Einsatz des Sensors z. B. in einem Abgasstrang eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Sensors im Gesamtsystem erzielt wird. Darüber hinaus regeneriert sich der verwendete Sensor durch den Meßvorgang selbst, d. h. den Vorgang der dielektrisch behinderten Entladung beeinflussende Teilchen, insbesondere Rußpartikel, die durch diese Beeinflussung des Entladevorgangs nachgewiesen werden können, werden durch die Entladung auch gleichzeitig verbrannt, so daß der Sensor stets in einem zur Messung bereiten Zustand bereit steht. The method or the sensor for the detection of particles in a gas flow, especially soot particles in one Exhaust gas flow, with the features according to the preamble of independent patent claims have the advantage using the dielectric barrier discharge a measurement of a particle concentration, especially one Allow soot particle concentration. This will advantageously sparks between the electrodes avoided, which when using the sensor z. B. in one Exhaust system has a high electromagnetic compatibility (EMC) of the sensor is achieved in the overall system. About that In addition, the sensor used regenerates itself through the Measuring process itself, d. H. the process of dielectric Particles affecting disabled discharge, in particular Soot particles caused by this influencing the discharge process can be detected by the discharge too burned at the same time so that the sensor is always in one ready for measurement state is ready.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren bzw. des angegebenen Sensors möglich. By those listed in the dependent claims Measures are advantageous further training and improvements the methods specified in the independent claims or the specified sensor possible.

Aufgrund eines als Isolierung mindestens einer der Elektroden ausgestaltbaren Dielektrikums gestaltet sich darüber hinaus der Einbau der Elektroden in einen Abgasstrang einfach, da im Wesentlichen keine Verunreinigungen der mit dem Überzug versehenen Elektrode durch das Abgas auftreten können. Die Ausgestaltung als Isolierungsschicht erhöht überdies die Betriebssicherheit des Verfahrens bzw. des Sensors. Because of at least one of the insulation The dielectric that can be configured with electrodes is designed above it the installation of the electrodes in an exhaust system simple because there is essentially no contamination with the Coated electrode can occur through the exhaust gas can. The design as an insulation layer increased moreover, the operational safety of the method or Sensor.

Der Sensor nach der Erfindung kann beispielsweise zur Anordnung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Dieselmotor oder einem Ottomotor oder auch zum Einsatz im Bereich der Haustechnik bei einer Ölheizung ausgelegt sein. Der Sensor ermöglicht auch eine einfache und kostengünstige Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Filtern, insbesondere von Rußfiltern. Je nach Einsatzgebiet kann der Sensor in einem entsprechend ausgebildeten bzw. angepaßten Gehäuse bzw. Halter angeordnet sein. The sensor according to the invention can for example Arrangement in an exhaust system of a motor vehicle with a diesel engine or a gasoline engine or also for use designed in the field of home automation for an oil heater his. The sensor also enables simple and inexpensive checking of the functionality of filters, especially of soot filters. Depending on the area of application, the Sensor in a suitably trained or adapted Housing or holder can be arranged.

Der isolierende Werkstoff ist zweckmäßig von einer Keramik gebildet. Eine Keramik stellt einen verschleißbeständigen Werkstoff dar. The insulating material is suitably of a ceramic educated. A ceramic represents a wear-resistant Material.

Besonders vorteilhaft gestaltet sich der Sensor nach der Erfindung, wenn sowohl die Masseelektrode als auch die weitere Elektrode jeweils mit einem Überzug aus einem isolierenden Werkstoff ausgebildet sind. The sensor is particularly advantageous according to the Invention when both the ground electrode and the further electrode each with a coating from a insulating material are formed.

Dadurch, daß bei dem Sensor nach der Erfindung das Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung zur Anwendung kommt, kann der Sensor sehr unterschiedliche Geometrien aufweisen. So bestehen nach einer einfach zu konstruierenden Ausführungsform die Elektroden aus im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Platten. Diese beiden Platten sind beispielsweise jeweils mit einem Überzug aus dem isolierenden Werkstoff versehen. Characterized in that the principle of the sensor according to the invention the dielectric barrier discharge is used, the sensor can have very different geometries. So exist for an easy to construct Embodiment the electrodes from essentially parallel plates arranged to each other. These two plates are for example, each with a coating from the insulating material.

Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors kann die eine Elektrode zylindrisch ausgebildet sein, wobei die zweite Elektrode in der Achse der zylindrisch ausgebildeten ersten Elektrode angeordnet ist. Um zu gewährleisten, daß der Gasstrom den Sensor durchquert, weist die zylindrisch ausgebildete Masseelektrode bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise am Umfang ausgebildete, axiale Schlitze auf. In an alternative embodiment of the sensor according to the invention, the one electrode can be cylindrical be, the second electrode in the axis of cylindrical first electrode is arranged. In order to ensure that the gas flow passes through the sensor, exhibits the cylindrical ground electrode this embodiment expediently on the circumference trained, axial slots.

Zwischen den Elektroden liegt im Betrieb bevorzugt eine Wechselspannung an, welche zwischen 1 kV und 10 kV beträgt. Das Niveau der eingesetzten Hochspannung ist jedoch grundsätzlich abhängig vom Abstand der beiden Elektroden und der Dicke des als Dielektrikum wirkenden Überzugs. During operation, there is preferably one between the electrodes AC voltage, which is between 1 kV and 10 kV. However, the level of high voltage used is basically depends on the distance between the two electrodes and the Thickness of the coating acting as a dielectric.

Es erweist sich als vorteilhaft, eine hochfrequente Wechselspannung mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz einzusetzen. Dabei hat es sich gezeigt, daß insbesondere eine Frequenz, die in einem Bereich von 10 kHz liegt, günstige Meßwerte liefert. It proves to be advantageous to have a high frequency AC voltage with a frequency between 1 kHz and 100 kHz use. It has been shown that in particular a frequency that is in the range of 10 kHz, delivers favorable measured values.

Je nach Geometrie des Sensors nach der Erfindung liegen die mittels des Sensors gemessenen Teilchenströme im Mikroampere- oder im Milliamperebereich. Depending on the geometry of the sensor according to the invention, the particle flows measured by the sensor in Microampere or in the milliampere range.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen. Further advantages and advantageous developments of the Object according to the invention result from the Description, the drawing and the claims.

drawing

Ausführungsbeispiele des Sensors nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Rußsensors nach der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 2 eine Prinzipskizze einer alternativen Ausführungsform eines Rußsensors in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 3 eine detailliertere Darstellung eines Sensors nach der Erfindung, der in einer Halterung befestigt ist, in einem Längsschnitt, Fig. 4a bis c ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 5a bis c eine weitere alternative Ausführungsform und Fig. 6 eine Auswerteschaltung. Embodiments of the sensor according to the invention are shown schematically simplified in the drawing and are explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 is a schematic diagram of a soot sensor according to the invention in a perspective view, Fig. 2 is a schematic diagram of an alternative embodiment of a soot sensor in a perspective view, Fig. 3 is a detailed illustration of a sensor according to the invention, which is mounted in a holder , in a longitudinal section, Fig. 4a-c, another embodiment, Fig. 5a-c, a further alternative embodiment, and Fig. 6 is an evaluation circuit.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist ein Sensor 1 zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgasstrom eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Der gezeigte Sensor 1 ist somit zum Einbau in einen Abgasstrang ausgebildet und ist hierzu in einer hier nicht näher dargestellten Halterung aufgenommen, welche an dem Abgasstrang befestigt werden kann. Die Strömungsrichtung des Abgases in dem Abgasstrang ist mit einem Pfeil X dargestellt. In Fig. 1, a sensor 1 is shown for the detection of soot particles in an exhaust stream of an automobile. The sensor 1 shown is thus designed for installation in an exhaust line and is for this purpose accommodated in a holder, not shown here, which can be attached to the exhaust line. The direction of flow of the exhaust gas in the exhaust line is shown by an arrow X.

Der Sensor 1 ist nach Art eines Plattenkondensators aufgebaut und umfaßt eine erste, als Platte ausgebildete Elektrode 2 sowie eine zweite, ebenfalls als Platte ausgebildete Elektrode 3. Die Elektroden bestehen beispielsweise aus Stahl. Alternativ kann Platin verwendet werden, oder es können mit Platin überzogene Elektroden eingesetzt werden. The sensor 1 is constructed in the manner of a plate capacitor and comprises a first electrode 2 formed as a plate and a second electrode 3 also formed as a plate. The electrodes are made of steel, for example. Alternatively, platinum can be used, or electrodes coated with platinum can be used.

Im Betriebszustand des Sensors 1 liegt an der ersten Elektrode 2 über eine Hochspannungsleitung 4 eine Hochspannung von etwa 5 kv an. Die anliegende Hochspannung ist hier eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 10 kHz. In the operating state of the sensor 1 , a high voltage of approximately 5 kv is applied to the first electrode 2 via a high-voltage line 4 . The applied high voltage is an AC voltage with a frequency of approximately 10 kHz.

Die zweite Elektrode 3 liegt über eine Masseleitung 5 auf Masse und bildet daher die sogenannte Masseelektrode. The second electrode 3 is connected to ground via a ground line 5 and therefore forms the so-called ground electrode.

Die beiden Elektroden 2 und 3 des Sensors 1 weisen jeweils einen als Dielektrikum wirkenden Überzug auf, der aus einer elektrisch isolierenden Keramik besteht und in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist; dieser Überzug bedeckt die einander zugewandten Seiten der Elektroden 2 und 3. Die Kantenflächen und die von der jeweils anderen Elektrode abgewandte Seite der Elektroden sind nicht oder nur teilweise mit dem Überzug versehen. The two electrodes 2 and 3 of the sensor 1 each have a coating acting as a dielectric, which consists of an electrically insulating ceramic and is not shown in the drawing; this coating covers the mutually facing sides of the electrodes 2 and 3 . The edge surfaces and the side of the electrodes facing away from the other electrode are not or only partially provided with the coating.

In einer Ausführungsvariante sind die Elektroden zum Schutz vor aggressiven Bestandteilen des Abgases mit einer korrosionsbeständigen Schicht, zum Beispiel Aluminiumoxidkeramik oder Glas, auch an den Stellen bedeckt, die nicht durch dielektrisches Material von der Umgebung abgeschirmt sind. Der Einfachheit halber kann die korrosionsbeständige Schicht aus dem gleichen Material wie das Dielektrikum bestehen, so daß die Elektroden auf allen Seiten mit dem Dielektrikum von dem umgebenden Gas elektrisch isoliert sind. In one embodiment, the electrodes are for protection against aggressive components of the exhaust gas with a corrosion-resistant layer, for example aluminum oxide ceramic or glass, even in places not covered by dielectric material are shielded from the environment. For the sake of simplicity, the corrosion-resistant Layer made of the same material as the dielectric exist so that the electrodes on all sides with the Dielectric are electrically isolated from the surrounding gas.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Sensors 10 zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgasstrom eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die Strömungsrichtung des Abgases in einem Abgasstrang ist wiederum mit einem Pfeil X dargestellt. FIG. 2 shows an alternative embodiment of a sensor 10 for the detection of soot particles in an exhaust gas stream of a motor vehicle. The direction of flow of the exhaust gas in an exhaust line is again shown by an arrow X.

Der Sensor 10 weist eine erste Elektrode 11 auf, welche über eine Leitung 12 mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist. Des weiteren weist der Sensor 10 eine zweite Elektrode 13 auf, die zylindrisch ausgebildet ist und über eine Leitung 14 auf Masse liegt. Folglich bildet die zweite Elektrode 13 eine Masseelektrode. The sensor 10 has a first electrode 11 , which is connected to a high-voltage source via a line 12 . Furthermore, the sensor 10 has a second electrode 13 which is cylindrical and is connected to ground via a line 14 . As a result, the second electrode 13 forms a ground electrode.

Die Elektrode 11 und die einen Ringraum um diese bildende Masseelektrode 13 sind koaxial zueinander angeordnet. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, verläuft hier die Strömungsrichtung X des Abgases rechtwinklig zur Achse der Masseelektrode 13 bzw. der Elektrode 11. The electrode 11 and the ground electrode 13 forming an annular space are arranged coaxially to one another. As can be seen in FIG. 2, the flow direction X of the exhaust gas here is perpendicular to the axis of the ground electrode 13 or the electrode 11 .

Damit das Abgas in den zwischen der Elektrode 11 und der Masseelektrode 13 liegenden ringförmigen Raum eintreten kann, ist die Masseelektrode 11 mit axialen Schlitzen 15 ausgebildet. So that the exhaust gas can enter the annular space lying between the electrode 11 and the ground electrode 13 , the ground electrode 11 is formed with axial slots 15 .

Die Elektrode 11 sowie die Masseelektrode 13 sind jeweils mit einem Überzug aus einem keramischen Werkstoff versehen, wobei Teilbereiche der Elektroden beim Versehen eines Überzugs ausgespart worden sein können, so dass sich an Teilbereichen ein direkter elektrischer Kontakt zwischen dem umgebenden Gas bzw. Abgas und der jeweiligen Elektrode ausbilden kann. Die Anordnung funktioniert jedoch auch, wenn die Elektroden komplett mit elektrisch isolierendem Material bedeckt sind. The electrode 11 and the ground electrode 13 are each provided with a coating made of a ceramic material, partial areas of the electrodes being able to be left out when a covering is provided, so that direct electrical contact between the surrounding gas or exhaust gas and the respective area occurs at partial areas Can form electrode. However, the arrangement also works if the electrodes are completely covered with electrically insulating material.

In Fig. 3 ist ein Sensor 20 zur Detektion von Rußpartikel in einem Abgas eines Kraftfahrzeuges dargestellt, der nach dem Prinzip des in Fig. 2 dargestellten Rußsensors aufgebaut ist und wiederum eine erste, als Mittelelektrode ausgebildete Elektrode 11 aufweist, welche koaxial zu einer zweiten Elektrode 13 angeordnet ist, die mit Schlitzen 15 ausgebildet ist und die sogenannte Masseelektrode bildet. FIG. 3 shows a sensor 20 for the detection of soot particles in an exhaust gas of a motor vehicle, which is constructed according to the principle of the soot sensor shown in FIG. 2 and in turn has a first electrode 11 designed as a central electrode, which is coaxial with a second electrode 13 is arranged, which is formed with slots 15 and forms the so-called ground electrode.

Die beiden Elektroden 11 und 13 sind auch hier entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform jeweils mit einem Überzug aus einem isolierenden keramischen Werkstoff ausgebildet. Here, too, the two electrodes 11 and 13 are each formed with a coating of an insulating ceramic material in accordance with the embodiment shown in FIG. 2.

Die beiden Elektroden 11 und 13 des in Fig. 3 dargestellten Sensors 20 sind an einer Sensorhalterung 21 befestigt, welche wiederum mit einem Flansch 22 verbunden ist, über den der Sensor 20 mit geeignetem Bauteil des Abgasstranges eines Kraftfahrzeuges verbindbar ist. Zur Fixierung der Sensorhalterung 21 in dem Flansch 22 durchgreift eine Feststellschraube 23 eine radiale Bohrung 24 eines Schaltungsgehäuses 25. Die Feststellschraube 23 greift in eine Ringnut 26, welche am äußeren Umfang der Sensorhalterung 21 ausgebildet ist, ein. The two electrodes 11 and 13 of the sensor 20 shown in FIG. 3 are attached to a sensor holder 21 , which in turn is connected to a flange 22 , via which the sensor 20 can be connected to a suitable component of the exhaust system of a motor vehicle. To fix the sensor holder 21 in the flange 22, a locking screw 23 passes through a radial bore 24 of a circuit housing 25 . The locking screw 23 engages in an annular groove 26 which is formed on the outer circumference of the sensor holder 21 .

Der Sensor 20 weist des weiteren einen Sensorfuß 27 auf, der elektrisch isolierend ausgebildet ist und von einer an die Elektrode 11 führenden Zuleitung 12 durchgriffen ist, an welcher ein Kontaktpunkt 31 zum Anschluß einer hier nicht dargestellten Meßleitung ausgebildet ist. Die Elektrode 11 ist über den Sensorfuß 27 an der Sensorhalterung 21 fixiert. The sensor 20 also has a sensor base 27 , which is electrically insulating and is penetrated by a lead 12 leading to the electrode 11 , on which a contact point 31 is formed for connecting a measuring line, not shown here. The electrode 11 is fixed to the sensor holder 21 via the sensor foot 27 .

An der den beiden Elektroden 11 und 13 abgewandten Seite ist das Schaltungsgehäuse 25 mittels einer Bodenplatte 28 verschlossen, die über eine Schraube 29 fixiert ist. Zwischen der Bodenplatte 28 und dem Schaltungsgehäuse 25 ist ein Dichtring 30 angeordnet, um den Sensor gegen Verunreinigungen bzw. Feuchtigkeit zu schützen. On the side facing away from the two electrodes 11 and 13 , the circuit housing 25 is closed by means of a base plate 28 which is fixed by means of a screw 29 . A sealing ring 30 is arranged between the base plate 28 and the circuit housing 25 in order to protect the sensor against contamination or moisture.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Sensoren arbeiten in nachfolgend beschriebener Weise. The sensors shown in FIGS. 1 to 3 operate in the manner described below.

Die Masseelektrode 3 bzw. 13 liegt auf Masse, wohingegen die Elektrode 2 bzw. 11 mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist, so daß an der Elektrode 2 bzw. 11 eine Spannung zwischen 1 kV und 10 kV anliegt. Die Hochspannung ist eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 10 kHz. The ground electrode 3 or 13 is grounded, whereas the electrode 2 or 11 is connected to a high-voltage source, so that a voltage between 1 kV and 10 kV is present at the electrode 2 or 11 . The high voltage is an AC voltage with a frequency of approximately 10 kHz.

Aufgrund der an der Elektrode 2 bzw. 11 anliegenden hochfrequente Wechselspannung bilden sich, wenn eine gewisse Einsetzspannung überschritten wird, dielektrisch behinderte Entladungen aus, die ein nichtthermisches Plasma mit positiven und negativen Ionen, Elektronen, Radikalen und angeregten Teilchen erzeugen. Diese lokalen Entladungen bilden sich in sogenannten Filamenten, also fadenförmigen Bereichen, aus. Wenn nun in dem in Richtung des jeweiligen Pfeiles X strömenden Abgas Rußpartikel enthalten sind, werden die Entladungen entlang dieser fadenförmigen Bereiche durch die Abgasbestandteile beeinflußt. Due to the high-frequency alternating voltage applied to the electrodes 2 and 11 , when a certain threshold voltage is exceeded, dielectrically impeded discharges form which generate a non-thermal plasma with positive and negative ions, electrons, radicals and excited particles. These local discharges form in so-called filaments, i.e. thread-like areas. If soot particles are now contained in the exhaust gas flowing in the direction of the respective arrow X, the discharges along these thread-like regions are influenced by the exhaust gas components.

Ein meßbarer Strom ist eine mit der Teilchenzahl korrelierte, insbesondere zur Teilchenzahl proportionale Größe, wobei mit zunehmender Rußpartikeldichte im Abgasstrom der durch die dielektrisch behinderte Entladung getragenene Strom abnimmt. Zur Auswertung des Meßsignals können alternativ zu einer Messung eines fließenden Wechselstroms auch die auftretenden Entladungsimpulse gezählt werden bzw. einzelne Entladungsimpulse hinsichtlich ihrer Impulshöhe bzw. ihrer Impulsbreite und/oder hinsichtlich des mit ihnen verbundenen Ladungstransports pro Entladungsimpuls ausgewertet werden, um auf die Quantität vorhandener Teilchen bzw. Rußpartikel schließen zu können. Mittels einer an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßten Signalauswertung, welche beispielhaft weiter unten näher dargestellt ist, kann das Meßsignal ausgewertet werden und in den Regelkreis für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges einbezogen werden. A measurable current is one with the number of particles correlated size, in particular proportional to the number of particles, with increasing soot particle density in the exhaust gas flow carried by the dielectric barrier discharge Current is decreasing. To evaluate the measurement signal can as an alternative to measuring a flowing alternating current the discharge pulses occurring are counted or individual discharge pulses with regard to their pulse height or their pulse width and / or in relation to them connected charge transport per discharge pulse evaluated to determine the quantity of particles or To be able to close soot particles. By means of a adapted to the respective application, which signal evaluation is shown in more detail below, for example Measurement signal are evaluated and in the control loop for the Internal combustion engine of the motor vehicle are included.

Mittels des Sensors nach der Erfindung kann also beispielsweise der von Rußpartikeln beeinflusste Strom zwischen zwei Elektroden gemessen werden. By means of the sensor according to the invention can therefore for example, the current between two influenced by soot particles Electrodes are measured.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr sind auch andere geometrische Ausformungen der Elektroden und andere Anordnungen der beiden Elektroden zueinander denkbar. Denkbar ist es auch, daß der Sensor nach der Erfindung mehr als eine Elektrode und/oder mehr als eine Masseelektrode aufweist. It is understood that the invention is not limited to Embodiments shown above is limited. Rather, other geometrical shapes are also Electrodes and other arrangements of the two electrodes to each other conceivable. It is also conceivable that the sensor after the invention more than one electrode and / or more than has a ground electrode.

Fig. 4a zeigt einen Rußsensor 98 in einer Querschnittsseitenansicht. Der Rußsensor weist eine Elektrode 112 und eine Masseelektrode 114 auf, wobei der Zwischenraum dieser flächig ausgebildeten Elektroden von einem Dielektrikum 116, z. B. einer Aluminiumoxidkeramik, ausgefüllt ist. Die Elektrode 112 ist über einen Hochspannungsanschluß 100 an eine hochfrequente elektrische Wechselspannungsquelle anschließbar, die Masseelektrode 114 ist über einen Masseanschluß 110 mit einer elektrischen Masse verbunden. Die laterale Ausdehnung der Elektrode 112 ist kleiner als die laterale Ausdehnung der Elektrode 114. Das Dielektrikum 116 ragt seitlich über die größere der beiden Elektroden hinaus (alternativ kann das Dielektrikum so gewählt werden, dass sich deren laterale Ausdehnung mit der lateralen Ausdehnung der größeren Elektrode 114 deckt.) Fig. 4b zeigt den Sensor 98 in einer Draufsicht auf die rechteckigförmig ausgebildete Elektrode 112. Unter der Elektrode 112 liegt das plattenförmig ausgebildete Dielektrikum 116, das die Elektrode 112 sowohl in Richtung 118 als auch in Richtung 119 überragt. Fig. 4a shows a soot sensor 98 in a cross-sectional side view. The soot sensor has an electrode 112 and a ground electrode 114 , the space between these flat electrodes being covered by a dielectric 116 , e.g. B. an alumina ceramic is filled. The electrode 112 can be connected to a high-frequency electrical AC voltage source via a high-voltage connection 100 , the ground electrode 114 is connected to an electrical ground via a ground connection 110 . The lateral dimension of the electrode 112 is smaller than the lateral dimension of the electrode 114 . The dielectric 116 protrudes laterally beyond the larger of the two electrodes (alternatively, the dielectric can be chosen so that its lateral extent coincides with the lateral extent of the larger electrode 114. ) FIG. 4b shows the sensor 98 in a plan view of the rectangular one trained electrode 112 . Under the electrode 112 is the plate-shaped dielectric 116 , which projects beyond the electrode 112 both in the direction 118 and in the direction 119 .

Die Richtung 119 ist hierbei eine Richtung senkrecht zur Richtung 118 und senkrecht zur Richtung 117. Auf der der Elektrode 112 abgewandten Seite des Dielektrikums befindet sich die gestrichelt eingezeichnete Masseelektrode 114. Der Sensor kann mittels an sich bekannter Befestigungselemente so im Abgasstrang angeordnet werden, daß das Abgas entlang einer Richtung 118 parallel zur plattenförmigen Erstreckung des Dielektrikums auf das Dielektrikum trifft. Alternativ kann die Anordnung im Abgasstrang derart erfolgen, daß sich die Hauptströmungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung mit der in Fig. 4a eingezeichneten Richtung 117 deckt, oder aber mit der Richtung 119. Der Einbau kann insbesondere derart erfolgen, dass das Abgas zunächst am Rußsensor vorbeiströmt, um anschließend durch ein nachgeordnetes Partikelfilter hindurch zu gelangen. Die Masseelektrode kann dazu dienen, den Sensor in der Abgasleitung zu befestigen, so daß er vom Abgas beströmt werden kann. Die Elektrode 112 wird automatisch über das Dielektrikum 116 gehalten, das mit beiden Elektroden beispielsweise über eine hochtemperaturbeständige Verbindung (nicht dargestellt) verbunden ist. Diese Anordnung gewährleistet einen kompakten Aufbau. Die Verbindung kann beispielsweise in einer Technik hergestellt sein, wie sie bei keramischen Mehrlagenschaltungen verwendet wird: Keramikschichten und Leiterbahnschichten werden als "green sheets" aufeinander aufgetragen und in einem Ofen zusammen gesintert, so dass nach Abschluß des Herstellungsverfahrens das Dielektrikum durch den keramischen Grundkörper gebildet ist und die Elektroden aus den beiderseitig angeordneten Leiterbahnschichten hervorgehen. The direction 119 is a direction perpendicular to the direction 118 and perpendicular to the direction 117 . On the side of the dielectric facing away from the electrode 112, there is the ground electrode 114 shown in broken lines. The sensor can be arranged in the exhaust line by means of fastening elements known per se so that the exhaust gas hits the dielectric along a direction 118 parallel to the plate-shaped extension of the dielectric. Alternatively, the arrangement in the exhaust line can be such that the main flow direction of the exhaust gas in the exhaust line coincides with the direction 117 shown in FIG. 4a, or with the direction 119 . The installation can in particular be carried out in such a way that the exhaust gas first flows past the soot sensor in order to then pass through a downstream particle filter. The ground electrode can serve to fasten the sensor in the exhaust pipe so that the exhaust gas can flow on it. The electrode 112 is automatically held over the dielectric 116 , which is connected to the two electrodes, for example, via a connection which is resistant to high temperatures (not shown). This arrangement ensures a compact structure. The connection can be produced, for example, in a technique such as is used in ceramic multilayer circuits: ceramic layers and interconnect layers are applied to one another as "green sheets" and sintered together in an oven, so that the dielectric is formed by the ceramic base body after completion of the manufacturing process and the electrodes emerge from the interconnect layers arranged on both sides.

Der Rußsensor 98 dient zur Messung der Rußkonzentration im Abgas von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselbrennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, während der Fahrt. Der Rußsensor nutzt den Effekt der dielektrisch behinderten Entladung. Diese dielektrisch behinderte Entladung wird durch am Sensor vorbeifliegende Rußpartikel beeinflußt. Die Entladung aufgrund einer angelegten Hochspannung findet im Abgasraum zwischen der Elektrode 112 und dem Dielektrikum 114 in der Nähe der Elektrode 112 statt. In Fig. 4c ist dieser Entladungsbereich mit dem Bezugszeichen 120 versehen. Genau in diesem Bereich beeinflussen Rußpartikel, die durch die sich dort ausbildenden Entladungsfilamente fliegen, die dielektrisch behinderte Entladung. Dieser Einfluß ist meßbar, entweder über die Auswertung der Häufigkeit von Entladungsimpulsen oder durch zeitliche Integration einer innerhalb eines bestimmten Zeitraums von der einen zur anderen Elektrode übertragenen Ladungsmenge. Ein Vergleich bzw. eine Differenzbildung mit der Entladungsimpuls- Häufigkeit beziehungsweise des Entladungsstroms ohne Rußpartikel liefert ein der Rußteilchendichte im Abgas proportionales Maß. Diese Meßwerte für einen Gasstrom ohne Rußpartikel können beispielsweise in dem elektrischen Speicher eines Steuergeräts abgespeichert sein, das zur Auswertung der Sensordaten und Steuerung des Motors bzw. der Steuerung von Abgasnachbehandlungskomponenten dient. Ein Rußsensör mittels dielektrisch behinderter Entladung ermöglicht einen einfachen Aufbau, der sich durch eine erhöhte Beständigkeit gegen aggressive Bestandteile des Abgases auszeichnet. Beispielsweise der oben genannte Aufbau mit keramischem Material in Verbindung mit der Tatsache, dass keine freistehende (drahtförmige) Elektrode erforderlich ist, resultiert in einem einfachen und aufgrund der Keramik unempfindlichen Aufbau. Da bei einer dielektrisch behinderten Entladung eine einzelne Entladung nach kurzer Zeit erlischt, wird die Ausbildung einer unerwünschten Bogenentladung verhindert. The soot sensor 98 is used to measure the soot concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, in particular diesel engines of motor vehicles, while driving. The soot sensor uses the effect of the dielectric barrier discharge. This dielectrically impeded discharge is influenced by soot particles flying past the sensor. The discharge due to an applied high voltage takes place in the exhaust gas space between the electrode 112 and the dielectric 114 in the vicinity of the electrode 112 . In Fig. 4c this discharge area is designated by the reference numeral 120. It is in this area that soot particles that fly through the discharge filaments that form there influence the dielectric barrier discharge. This influence can be measured, either by evaluating the frequency of discharge pulses or by integrating a quantity of charge transferred from one electrode to the other within a certain period of time. A comparison or a difference formation with the discharge pulse frequency or the discharge current without soot particles provides a measure proportional to the soot particle density in the exhaust gas. These measured values for a gas stream without soot particles can be stored, for example, in the electrical memory of a control unit which is used to evaluate the sensor data and control the engine or control exhaust gas aftertreatment components. A soot sensor by means of dielectric impedance discharge enables a simple structure, which is characterized by an increased resistance to aggressive components of the exhaust gas. For example, the above-mentioned construction with ceramic material in connection with the fact that no free-standing (wire-shaped) electrode is required results in a simple construction which is insensitive due to the ceramic. Since a single discharge disappears after a short time in the case of a dielectric barrier discharge, the formation of an undesired arc discharge is prevented.

Alternativ zur Verbindung der einen Elektrode mit Masse können auch beide Elektroden symmetrisch auf jeweils ein Hochspannungspotential gelegt werden, das heisst, wenn zwischen den Elektroden eine Spannung U liegen soll, dass die erste Elektrode auf +U/2 und die zweite Elektrode auf -U/2 gelegt wird. Alternativ zur Auswertung der Häufigkeit von Entladungsimpulsen kann auch eine Wechselstrommessung erfolgen. As an alternative to connecting one electrode to ground can also both electrodes symmetrically on each High voltage potential, that is, if a voltage U should lie between the electrodes that the first electrode at + U / 2 and the second electrode at -U / 2 is placed. As an alternative to evaluating the frequency of Discharge pulses can also be measured by an alternating current respectively.

Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Rußsensors, analog zu Fig. 4 in Teilfigur a) in einer Querschnittsseitenansicht und in Teilfigur b) in einer Draufsicht. Eine erste rechteckförmig ausgebildete Elektrode 134 und eine zweite rechteckförmig ausgebildete Elektrode 136 mit einer Rechteckfläche, die größer ist als die Rechteckfläche der Elektrode 134, sind durch zwei dielektrische aufeinanderliegende und den Zwischenraum zwischen den Elektroden ausfüllende Schichten 138 und 140 voneinander elektrisch isoliert. Die rechteckförmig und plattenförmig ausgebildete dielektrische Schicht 138 überragt die erste Elektrode 134 auf allen Seiten. Auf der der ersten Elektrode abgewandten Seite der zweiten dielektrischen Schicht 138 ist die erste dielektrische Schicht 140 angebracht, die wiederum die zweite dielektrische Schicht auf allen Seiten überragt (größere laterale Ausdehnung). Die erste dielektrische Schicht 140 überragt ebenfalls die zweite Elektrode 136 auf allen Seiten. Die erste Elektrode 134 ist über einen ersten Elektrodenanschluß 130 mit einer elektrischen Hochspannungsanordnung verbindbar, die zweite Elektrode 136 über einen zweiten Elektrodenanschluß 132. Die beiden dieelektrischen Schichten besitzen unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten. Das Dielektrikum 140 ist beispielsweise eine Aluminiumoxidkeramik und das Dielektrikum 138 beispielsweise ein legiertes Glas. FIG. 5 shows a further alternative embodiment of a soot sensor, analogous to FIG. 4 in partial figure a) in a cross-sectional side view and in partial figure b) in a plan view. A first rectangular-shaped electrode 134 and a second rectangular-shaped electrode 136 with a rectangular area which is larger than the rectangular area of the electrode 134 are electrically insulated from one another by two dielectric layers 138 and 140 which lie one on top of the other and fill the gap between the electrodes. The rectangular and plate-shaped dielectric layer 138 projects beyond the first electrode 134 on all sides. On the side of the second dielectric layer 138 facing away from the first electrode, the first dielectric layer 140 is attached, which in turn projects beyond the second dielectric layer on all sides (greater lateral extent). The first dielectric layer 140 also projects beyond the second electrode 136 on all sides. The first electrode 134 can be connected to a high-voltage electrical arrangement via a first electrode connection 130 , the second electrode 136 via a second electrode connection 132 . The two dielectric layers have different dielectric constants. The dielectric 140 is, for example, an aluminum oxide ceramic and the dielectric 138 is, for example, an alloy glass.

Durch die Verwendung zweier Dielektrika mit unterschiedlicher Dielektrizitätszahl und/oder insbesondere zweier Elektroden unterschiedlicher Größe erreicht man eine Vergrößerung des wirksamen Entladungsbereichs, durch den Rußpartikel aus dem Abgasstrom fliegen können. Hierdurch wird die Nachweisempfindlichkeit im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 4 gesteigert. Entladungen verlaufen von der Elektrode 134 über das Dielektrikum 138 hinweg an der Seitenkante des Dielektrikums 138 zum Dielektrikum 140, hin zu einem temporären Oberflächenladungsbereich des Dielektrikums 140. Der Bereich, in dem sich solche Gasentladungspfade (Filamente) ausbilden, ist in Fig. 5c mit Bezugszeichen 142 markiert und erstreckt sich analog zu Fig. 4c entlang des Rands der Elektrode 134, mit dem Unterschied, dass die Zone breiter ist als in Fig. 4c. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 werden die beiden Elektroden des Rußsensors nicht asymetrisch auf Masse bzw. Hochspannung (U) gelegt, sondern die erste Elektrode wird mit der halben positiven Spannung U/2 und die zweite Elektrode mit der halben negativen Spannung (-U/2) beaufschlagt. Dies hat den Vorteil, daß die Spannungsfestigkeit der Isolierung bzw. des Dielektrikums gegen auf Massepotential liegende benachbarte Anordnungen geringer sein kann. By using two dielectrics with different dielectric numbers and / or in particular two electrodes of different sizes, an increase in the effective discharge area is achieved, through which soot particles can fly out of the exhaust gas stream. As a result, the detection sensitivity is increased in comparison to the arrangement according to FIG. 4. Discharges run from the electrode 134 across the dielectric 138 on the side edge of the dielectric 138 to the dielectric 140 , to a temporary surface charge region of the dielectric 140 . The area in which such gas discharge paths (filaments) form is marked in FIG. 5c with reference numeral 142 and extends analogously to FIG. 4c along the edge of the electrode 134 , with the difference that the zone is wider than in FIG. 4c. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the two electrodes of the soot sensor are not connected asymmetrically to ground or high voltage (U), but the first electrode is connected with half the positive voltage U / 2 and the second electrode with half the negative voltage (-U / 2) acted upon. This has the advantage that the dielectric strength of the insulation or the dielectric can be lower compared to adjacent arrangements which are at ground potential.

In einer alternativen Ausführungsform kann statt einer symmetrischen Belegung mit Hochspannungspotentialen aber analog zur Ausführungsform nach Fig. 4 auch eine der beiden Elektroden mit Masse verbunden werden, so das die Wechselspannung zwischen den Elektroden allein auf einer Variation des Hochspannungspotentials auf der anderen Elektrode beruht. In an alternative embodiment, instead of a symmetrical assignment with high voltage potentials, however, analogously to the embodiment according to FIG. 4, one of the two electrodes can also be connected to ground, so that the alternating voltage between the electrodes is based solely on a variation of the high voltage potential on the other electrode.

In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen den beiden Dielektrika auch ein Zwischenraum vorgesehen sein, in den Abgas eindringen kann. Dieser Aufbau ist jedoch aufwendiger in der Konstruktion bzw. Halterung im Abgastrakt, da die beiden Dielektrika bzw. die mit ihr jeweils verbundene Elektrode beabstandet voneinander befestigt werden müssen. In an alternative embodiment, between the a gap can also be provided between the two dielectrics, can penetrate into the exhaust gas. However, this structure is more complex in construction or mounting in the exhaust tract, since the two dielectrics or the one with it connected electrode are attached spaced apart have to.

Eine Regeneration des Sensors geschieht durch den Meßvorgang selbst, das heißt, zusätzliche Maßnahmen zum Abbrand auf den Elektroden aufsitzenden Rußes sind grundsätzlich nicht erforderlich, da der Sensor sich durch die dielektrisch behinderten Entladungen selbst reinigt. Zur Unterstützung der Regeneration können natürlich als Zusatzmaßnahme Heizelemente vorgesehen sein, die bei Bedarf zur Unterstützung des Rußabbrands zugeschaltet werden können. The sensor is regenerated by the Measuring process itself, that is, additional measures for burning soot on the electrodes are fundamental not necessary because the sensor is characterized by the dielectric cleansed discharges themselves. to Regeneration support can of course be considered Additional measure heating elements can be provided, which if necessary Support for soot burn-up can be switched on.

Alternativ zu einer hochfrequenten Wechselspannung kann auch gepulste Gleichspannung eingesetzt werden. As an alternative to a high-frequency AC voltage pulsed DC voltage can also be used.

Fig. 6 illustriert beispielhaft eine mit dem Rußsensor 98 verbundene Auswerteschaltung. Eine Hochspannungsquelle 40 für hochfrequente elektrische Wechselspannungen in einem Spannungsbereich von 1 bis 10 Kilovolt und einem Frequenzbereich von 1 bis 100 Kilohertz ist einerseits mit einem Masseanschluß und andererseits über einen Vorwiderstand 42 mit der Elektrode des Rußsensors 98 aus Fig. 4 verbunden, während die Masseelektrode auf Masse liegt. An der elektrischen Verbindung des Vorwiderstands mit der Elektrode ist ein Koppelkondensator 44 angeschlossen, dessen zweiter Anschluß zu einem Meßwiderstand 46 führt. Der Meßwiderstand ist außerdem mit Masse verbunden. Eine Auswerteschaltung 48, beispielsweise ein Oszillograph 48, ist einerseits an Masse und andererseits an der Verbindungsleitung zwischen Koppelkondensator 44 und Meßwiderstand 46 angeschlossen. Fig. 6 illustrates an example of an evaluation circuit connected to the soot sensor 98th A high-voltage source 40 for high-frequency electrical alternating voltages in a voltage range from 1 to 10 kilovolts and a frequency range from 1 to 100 kilohertz is connected on the one hand to a ground connection and on the other hand via a series resistor 42 to the electrode of the soot sensor 98 from FIG. 4, while the ground electrode is on Mass lies. A coupling capacitor 44 is connected to the electrical connection of the series resistor to the electrode, the second connection of which leads to a measuring resistor 46 . The measuring resistor is also connected to ground. An evaluation circuit 48 , for example an oscillograph 48 , is connected on the one hand to ground and on the other hand to the connecting line between coupling capacitor 44 and measuring resistor 46 .

Zwischen den beiden Elektroden des Sensors wird die hochfrequente Hochspannung angeschlossen. Die Auswerteschaltung verarbeitet die am Meßwiderstand aufgrund des Entladungsstroms im Rußsensor abfallende Spannung. Der Koppelkondensator gewährleistet, daß stationäre Spannungen bzw. Ströme nicht zur Auswerteschaltung gelangen. Der Vorwiderstand 42 gewährleistet, daß keine hochfrequenten Störungen von der Wechselspannungsquelle zur Auswerteschaltung gelangen. Die Auswerteschaltung erfaßt den durch die Rußteilchen induzierten Entladungsstrom (bzw. zeitintegriert die zwischen den Elektroden übertragene Ladungsmenge) und/oder die induzierten einzelnen Entladungsimpulse. Hierzu können an sich bekannte Impulszähler zur Messung der Impulsfrequenz verwendet werden, oder auch Anordnungen, mit denen die Form bzw. die Amplitude der Impulse bestimmt und ausgewertet werden kann. Bewegen sich also Rußpartikel durch den Raumbereich der dielektrisch behinderten Entladung, so verändern sich die Entladungsimpulse in ihrer Zahl und/oder in ihrer Form. Diese Veränderung(en) wird/werden ausgewertet und liefern die gewünschte Information über die Konzentration des Rußes im Abgas. The high-frequency high voltage is connected between the two electrodes of the sensor. The evaluation circuit processes the voltage drop across the measuring resistor due to the discharge current in the soot sensor. The coupling capacitor ensures that stationary voltages or currents do not reach the evaluation circuit. The series resistor 42 ensures that no high-frequency interference reaches the evaluation circuit from the AC voltage source. The evaluation circuit detects the discharge current induced by the soot particles (or the amount of charge transferred between the electrodes integrated in time) and / or the induced individual discharge pulses. For this purpose, known pulse counters can be used to measure the pulse frequency, or also arrangements with which the shape or the amplitude of the pulses can be determined and evaluated. If soot particles move through the spatial area of the dielectric barrier discharge, the number and / or shape of the discharge pulses change. This change (s) is / are evaluated and provide the desired information about the concentration of the soot in the exhaust gas.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Auswerteschaltung zumindest teilweise auch durch Software-Lösungen ersetzt werden, die in einem Motorsteuergerät implementiert sind. In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen dem Koppelkondensator und der Leitung zu 48 eine Hochpassschaltung vorgesehen sein, um die niedrigeren Frequenzen der Hochspannung herauszufiltern. Alternativ kann auch eine Wechselstrommessung zum Nachweis von Rußpartikeln eingesetzt werden. In an alternative embodiment, the Evaluation circuit, at least in part, through software solutions be replaced, which are implemented in an engine control unit are. In an alternative embodiment, between the coupling capacitor and the line to 48 one High pass circuit can be provided to the lower frequencies to filter out the high voltage. Alternatively, one AC measurement for the detection of soot particles be used.

Claims

1. Sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, with at least one first and at least one second electrode, wherein an electrical voltage can be applied between the first electrode and the second electrode, so that at least temporarily a gas discharge between the electrodes can be excited, characterized in that at least one dielectric layer ( 116 ; 138 , 140 ) is arranged between the first electrode ( 2 ; 11 ; 112 ; 134 ) and the second electrode ( 3 ; 13 ; 114 ; 136 ), so that an electrical discharge between the two electrodes can only take place with dielectric impairment, and that the two electrodes can be connected to an arrangement for measuring an electrical current or electrical discharge pulses, so that a resultant electrical measurement signal varies depending on itself in the dielectric range part of the disabled discharge c hen can be used as a measure of the particle density in the gas stream.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the second electrode can be connected to a ground connection.

3. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the dielectric layer is covered by a dielectric Plate is formed.

4. Sensor according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the dielectric layer by a Cover made of an insulating material at least one of the two electrodes is formed.

5. Sensor according to claim 4, characterized in that the first electrode ( 2 , 11 ) has the coating of the insulating material.

6. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrical voltage is a AC voltage, especially a high frequency AC voltage, is.

7. Sensor according to one of claims 4 or 5, characterized characterized in that the insulating material from a Ceramic is formed.

8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes consist of two essentially parallel plates ( 2 , 3 ; 112 , 114 ; 134 , 136 ).

9. Sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second electrode ( 13 ) is cylindrical and the first electrode ( 11 ) is arranged coaxially to the cylindrical and the latter at least substantially surrounding second electrode ( 13 ).

10. Sensor according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that between the electrodes AC voltage between 1 kV and 10 kV is present.

11. Sensor according to claim 10, characterized in that the AC voltage has a frequency between 1 kHz and 100 kHz.

12. Sensor according to claim 8, characterized in that at least one dielectric layer at least partially protrudes from the space between the plates.

13. Sensor according to claim 8 or 12, characterized characterized that the electrodes in a printing technique on the dielectric formed as a dielectric plate Layer are applied.

14. Sensor according to claim 8, 12 or 13, characterized characterized in that the second electrode laterally has a larger one Stretch has as the first electrode.

15. Sensor according to claim 14, characterized in that the dielectric layer laterally an equal or has a larger extension like or than that second electrode.

16. Sensor according to claim 15, characterized in that a second dielectric layer between the dielectric layer and the first electrode is and that the lateral extent of the second dielectric layer smaller than the lateral extent of the dielectric layer and larger than the lateral one Expansion of the first electrode.

17. Sensor according to claim 16, characterized in that the lateral extent of the second dielectric Layer less than the lateral extent of the second Electrode.

18. A method for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, an electrical voltage being applied between a first and a second electrode, so that at least temporarily a gas discharge is excited between the electrodes, characterized in that between the first electrode ( 2 ; 11 ; 112 ; 134 ) and the second electrode ( 3 ; 13 ; 114 ; 136 ) at least one dielectric layer ( 116 ; 138 , 140 ) is arranged, so that an electrical discharge between the two electrodes only hampers dielectric takes place, and that the two electrodes are connected to an arrangement for measuring an electrical current or electrical discharge pulses, so that a variation of a resulting electrical measurement signal depending on particles located in the region of the dielectric barrier discharge is used as a measure of the particle density in the gas stream becomes.