DE112015005051T5

DE112015005051T5 - Partikelerfassungselement und Partikelerfassungssensor

Info

Publication number: DE112015005051T5
Application number: DE112015005051.5T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Koike; Go Miyagawa; Hironobu SHIMOKAWA; Masayuki Tamura; Tomotaka Mouri
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-07-27
Also published as: JP2016090439A; US10352842B2; US20170322134A1; WO2016072146A1

Abstract

Ein Partikelerfassungselement 1 umfasst gepaarte Erfassungselektroden 12 zum Erfassen von Partikeln, die in einem von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgas enthalten sind, und ein aus einem elektrisch isolierenden Material hergestelltes Isolationselement 13. Bei dem Partikelerfassungselement 1 ist zumindest ein Teil der gepaarten Erfassungselektroden 12 in der Richtung senkrecht zu der Laminierungsrichtung der gepaarten Erfassungselektroden 12 von dem Isolationselement 13 freiliegend, um zu bewirken, dass sich ein Teil der Partikel darauf abscheidet. Die Oberflächenrauigkeit von zumindest dem zwischen den gepaarten Erfassungselektroden angeordneten Isolationselement liegt bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,8 μm und 8,0 μm.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Partikelerfassungselement und einen Partikelerfassungssensor.
Allgemeiner Stand der Technik
In einer Auslassleitung bzw. einem Abgasrohr einer Verbrennungskraftmaschine ist eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Aufnehmen von Partikeln (Partikel: PM) vorgesehen, welche in einem Abgas enthalten sind. Diese Abgasreinigungsvorrichtung ist mit einer Partikelerfassungsvorrichtung einschließlich eines Partikelerfassungssensors zum Erfassen eines in dem Abgas enthaltenen Partikelbetrags vorgesehen, und diese führt eine Fehlererfassung basierend auf Informationen durch, welche durch die Partikelerfassungsvorrichtung erhalten werden.
Partikelerfassungssensoren zur Verwendung in einer Abgasreinigungsvorrichtung umfassen beispielsweise einen solchen Sensor, welcher in Patentliteratur 1 beschrieben ist. Der Partikelerfassungssensor von Patentliteratur 1 umfasst einen Abscheideteil, bei welchem Elektrodenschichten und Isolationsschichten abwechselnd laminiert bzw. geschichtet sind, wobei die Endflächen der Elektrodenschichten freiliegend sind. Eine Mehrzahl von Erfassungselektroden, welche parallel zueinander angeordnet sind, ist durch die Endflächen der bei dem Abscheideteil freiliegenden Elektrodenschichten ausgebildet.
Zitierungsliste
Patentliteratur

PTL1: JP-A-2012-78130

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der Partikelerfassungssensor von Patentliteratur 1 bringt jedoch die nachfolgenden Probleme mit sich. Bei dem Partikelerfassungssensor von Patentliteratur 1 werden die Elektrodenschichten und die Isolationsschichten abwechselnd laminiert und dann wird die Oberfläche des Abscheideteils glatt poliert, so dass die Endflächen der Elektrodenschichten bei dem Abscheideteil freigelegt bzw. freiliegend sind. Bei dem glatt polierten Abscheideteil, wie vorstehend, können sich die an dem Abscheideteil abgeschiedenen Partikel aufgrund der Zunahme des Gewichts mit der Zunahme der Partikel oder einer Veränderung der Geschwindigkeit des Abgases auf einfache Art und Weise ablösen, da die Haftkraft der abgeschiedenen Partikel schwach ist. Falls sich die an dem Abscheideteil abgeschiedenen Partikel lösen, wird der Ausgang des Partikelerfassungssensors verringert und entsprechend wird die Erfassungsgenauigkeit verringert.
Die vorliegende Erfindung erfolgte mit Blick auf diesen Hintergrund, um ein Partikelerfassungselement und einen Partikelerfassungssensor vorzusehen, welche ein Unterdrücken eines Ablösens von Partikeln und eine Zunahme der Erfassungsgenauigkeit ermöglichen.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Partikelerfassungselement, welches einen laminierten bzw. geschichteten Teil umfasst, bei welchem gepaarte Erfassungselektroden zum Erfassen von Partikeln, welche in einem von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgas enthalten sind, und Isolationselemente mit elektrischen Isolationseigenschaften laminiert bzw. geschichtet sind, wobei zumindest ein Teil der gepaarten Erfassungselektroden in einer Richtung senkrecht zu einer Laminierungsrichtung bzw. Schichtrichtung der gepaarten Erfassungselektroden und der Isolationselemente von den Isolationselementen freiliegend ist, um zu ermöglichen, dass sich ein Teil der Partikel darauf abscheidet, und eine Oberflächenrauigkeit von zumindest dem zwischen den gepaarten Erfassungselektroden angeordneten Isolationselement bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,8 μm und 8,0 μm liegt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Partikelerfassungssensor, welcher das Partikelerfassungselement und ein zylindrisches Abdeckungselement, welches derart angeordnet ist, dass dieses eine Peripherie des Partikelerfassungselements umgibt, umfasst, wobei der Abscheideteil des Partikelerfassungselements derart angeordnet ist, dass dieser dem distalen Ende des Abdeckungselements in der axialen Richtung des Abdeckungselements zugewandt ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei dem Partikelerfassungselement liegt die Oberflächenrauigkeit von zumindest dem Isolationselement bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,8 μm und 8,0 μm, so dass bei der Oberfläche des Isolationselements winzige Unebenheiten vorliegen. Da die Partikel in die winzigen Unebenheiten eintreten, nimmt die Haftkraft der Partikel auf der Oberfläche des Isolationselements zu. Entsprechend ist es möglich, einen Verlust der Partikel zu unterdrücken, welche sich zwischen den gepaarten Erfassungselektroden abscheiden und einen Leitungspfad bilden. Dies ermöglicht es, ein Abnehmen des Ausgangs des Partikelerfassungselements zu unterdrücken und die Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen bzw. zu verbessern.
Bei dem Partikelerfassungssensor wird das Partikelerfassungselement verwendet, welches ein Lösen von Partikeln unterdrücken kann, wie vorstehend beschrieben ist. Entsprechend ist es auch in einem Fall, in welchem der Abscheideteil bei dem distalen Ende des Partikelerfassungselements ausgebildet ist, welcher durch eine Strömung von Abgas beeinflussbar ist bzw. diese aufnimmt, möglich, ein Verringern des Ausgangs des Partikelerfassungssensors zu unterdrücken und die Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen.
Der Abscheideteil des Partikelerfassungselements ist derart angeordnet, dass dieser dem distalen Ende des Abdeckungselements zugewandt ist. Entsprechend verändert sich die Richtung des Abscheideteils relativ zu einer Strömungsrichtung von Abgas nicht, auch wenn der Montagewinkel des Partikelerfassungssensors in der Umfangsrichtung um die Mittelachse des Partikelerfassungssensors verändert wird. Daher kann der Partikelerfassungssensor auf einfache Art und Weise montiert werden, da es nicht notwendig ist, den Montagewinkel des Partikelerfassungselements in der Umfangsrichtung zu berücksichtigen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Partikelerfassungselement und einen Partikelerfassungssensor vorzusehen, welche unterdrücken können, dass sich Partikel ablösen, und die Erfassungsgenauigkeit erhöhen.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Partikelerfassungselement von Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines perspektivischen Querschnitts entlang der Linie II-II von 1.
3 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Struktur des Partikelerfassungselements von Ausführungsform 1 zeigt.
4 ist eine erläuternde Ansicht, welche einen Partikelerfassungssensor von Ausführungsform 1 zeigt.
5 ist ein Diagramm, welches eine Ausgangsabnahme des Partikelerfassungselements bei einem Bestätigungstest zeigt.
6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche ein Beispiel eines Partikelerfassungselements von Ausführungsform 2 zeigt (entsprechend dem perspektivischen Querschnitt entlang der Linie II-II von 1).
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche ein weiteres Beispiel des Partikelerfassungselements von Ausführungsform 2 zeigt (entsprechend dem perspektivischen Querschnitt entlang der Linie II-II von 1).
Beschreibung von Ausführungsformen
(Ausführungsform 1)
Eine Ausführungsform eines Partikelerfassungselements und eines Partikelerfassungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung sind mit Bezug auf 1 bis 4 erläutert. 2 ist unter Überzeichnung der Oberflächenrauigkeit bzw. mit übertriebener Oberflächenrauigkeit eines Abscheideteils gezeichnet, welche von deren tatsächlicher Oberflächeneigenschaft abweicht (gleiches gilt für die spätere erläuterten 6 und 7).
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Partikelerfassungselement 1 einen laminierten bzw. geschichteten Teil 11, bei welchem gepaarte Erfassungselektroden 12 zum Erfassen von Partikeln, die in einem von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgas enthalten sind, und ein Isolationselement 13, welches aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, laminiert sind.
Das Partikelerfassungselement 1 umfasst einen Abscheideteil 10, bei welchem zumindest ein Teil der gepaarten Erfassungselektroden 12 in der Richtung senkrecht zu der Laminierungsrichtung der gepaarten Erfassungselektroden 12 und der Isolationselemente 13 freiliegend ist, und auf welchem ein Teil der Partikel abgeschieden wird. Die Oberflächenrauigkeit von zumindest dem zwischen den gepaarten Erfassungselektroden 12 angeordneten Isolationselement 13 bei dem Abscheideteil 10 liegt bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit bei 2,0 μm.
Weitere Details sind im Folgenden beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, entspricht das Partikelerfassungselement 1 dieser Ausführungsform einer Komponente aus Komponenten eines Partikelerfassungssensors 100. Der Partikelerfassungssensor 100 dient zum Erfassen von Partikeln, die in einem Abgas enthalten sind, das von einer bei einem Automobil montierten Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird. Basierend auf Informationen, welche durch den Partikelerfassungssensor 100 erhalten werden, wird eine Fehlererfassung eine Abgasreinigungsvorrichtung durchgeführt. Der Partikelerfassungssensor 100 ist derart angeordnet, dass dieser hin zu der Innenseite einer Auslassleitung vorsteht. Die Endseite, welche in der axialen Richtung D des Partikelerfassungssensors 100 im Inneren der Auslassleitung angeordnet ist, ist als die vordere Endseite definiert, und die entgegengesetzte Seite ist als die proximale Endseite definiert. Bei dieser Ausführungsform ist die axiale Richtung D gleich der vertikalen Richtung, wobei die vordere Endseite nach unten angeordnet ist und die proximale Endseite nach oben angeordnet bzw. ausgerichtet ist.
Der Partikelerfassungssensor 100 umfasst das vorstehend beschriebene Partikelerfassungselement 1, ein Abdeckungselement 2, welches die Peripherie des Partikelerfassungselements 1 abdeckt, und ein Gehäuseelement 3, welches diese hält.
Das Gehäuseelement 3, welches eine annähernd zylindrische Gestalt besitzt, hält das darin eingefügte Partikelerfassungselement 1, und dieses hält das Abdeckungselement 2 bei der distalen Endfläche davon. Ein Außengewindeteil 31 ist auf der äußeren Umfangsseitenfläche des Gehäuseelements 3 ausgebildet. Durch Schrauben dieses Außengewindeteils 31 in ein mit einem Innengewinde versehenes Loch, das durch Durchdringen der Auslassleitung ausgebildet wird, kann der Partikelerfassungssensor 100 an der Auslassleitung fixiert werden, wobei die distale Endseite des Partikelerfassungssensors 100 hin zu dem Inneren der Auslassleitung freiliegend ist. Der Partikelerfassungssensor 100 ist in der Auslassleitung stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung installiert.
Das Abdeckungselement 2 umfasst einen zylindrischen Abdeckungs-Wandteil 21, welcher das Partikelerfassungselement 1 umgibt, einen Abdeckungs-Bodenteil 22, welcher bei dem distalen Ende des Abdeckungs-Wandteils 21 ausgebildet ist, und einen Randteil 23, welcher von dem proximalen Ende des Abdeckungs-Wandteils 21 in Richtung hin zu der äußeren Umfangsseite vorsteht. Das Abdeckungselement 2 wird durch Verpressen des Randteils 23 bei der distalen Endfläche des Gehäuseelements 3 an dem Gehäuseelement 3 fixiert.
Der Abdeckungs-Wandteil 21 ist mit Abgaseinführöffnungen 211 ausgebildet, welche diesen durchdringen. Die Abgaseinführöffnungen 211 besitzen eine kreisförmige Gestalt und sind entlang der Umfangsrichtung des Abdeckungs-Wandteils 21 bei gleichen Abständen ausgebildet. Die Abgaseinführöffnungen 211 sind bei Positionen ausgebildet, die sich weiter auf der distalen Endseite befinden als der Abscheideteil 10 des Partikelerfassungselements 1. Die Anzahl und die Positionen der Abgaseinführöffnungen 211 können geeignet eingestellt sein.
Der Abdeckungs-Bodenteil 22 ist mit einer Abgasabgabeöffnung 221 ausgebildet, welche diesen in der axialen Richtung D bei dessen Mitte durchdringt. Dies ermöglicht es, das Abgas von der Abgasabgabeöffnung 221 in das Abdeckungselement 2 einzuführen und eine Abgasströmung auszubilden, um das Abgas in dem Abdeckungselement 2 von der Abgasabgabeöffnung 221 abzugeben.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst das Partikelerfassungselement 1 den Abscheideteil 10, auf welchem Partikel in dem Abgas abgeschieden werden, und die Erfassungselektroden 12, welche bei dem Abscheideteil 10 voneinander getrennt angeordnet sind. Das Partikelerfassungselement 1 wird durch Laminieren bzw. Schichten von neun Isolationselementen 13, welche aus einem plattenförmigen Keramikmaterial, wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid oder Berylliumoxid, hergestellt sind, in einer stabförmigen Gestalt ausgebildet. Acht der neun Isolationselemente 13 sind bei der distalen Endseite der Hauptflächen davon entsprechend mit der Erfassungselektrode 12 ausgebildet, die aus dem leitfähigen Material hergestellt sind. Die Erfassungselektrode 12 weist eine positive Elektrode 121 und eine negative Elektrode 122 auf, welche abwechselnd angeordnet sind, wenn die Isolationselemente 13 laminiert sind. Die positive Elektrode 121 und die negative Elektrode 122, welche bei beiden Enden in der Laminierungsrichtung angeordnet sind, sind entsprechend mit einem Leitungselektrodenteil 124 ausgebildet, welcher sich ausgehend von der Erfassungselektrode 12 erstreckt.
Der Abscheideteil 10 ist in der Richtung senkrecht zu der Laminierungsrichtung der Erfassungselektroden 12 und der Isolationselemente 13 auf der distalen Endseite ausgebildet, wobei die neun Isolationselemente 13 laminiert sind. Der Abscheideteil 10 ist mit einem laminierten Teil 11 ausgebildet, bei welchem die Isolationselemente 13 und die Erfassungselektroden 12 abwechselnd laminiert bzw. geschichtet sind. Die Endflächen der Erfassungselektroden 12 sind dadurch, dass diese bei deren distalen Endteilen poliert werden, nachdem die mit den Erfassungselektroden ausgebildeten Isolationselemente 13 laminiert sind, freiliegend. Die Oberflächenrauigkeit eines freiliegenden Teils 123 (der Endfläche) der bei dem Abscheideteil 10 freiliegenden Erfassungselektrode 12 ist bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit kleiner oder gleich 0,8 μm. Die Oberflächenrauigkeit des zwischen den Erfassungselektroden 12 angeordneten Isolationselements 13 bei dem Abscheideteil 10 beträgt bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit 2,0 μm. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Referenzlänge der mittleren 10-Punkt-Rauigkeit 200 μm. Die Referenzlänge kann JIS B 0633 entsprechen. Hinsichtlich der Oberflächenrauigkeit des Abscheideteils 10 können die Erfassungselektrode 12 und das Isolationselement 13 hinsichtlich der Oberflächenrauigkeit durch eine geeignete Anpassung mit Blick auf die Härte der Erfassungselektrode 12 und des Isolationselements 12 usw. voneinander abweichen.
Bei dem Partikelerfassungselement 1 nimmt der elektrische Widerstandswert zwischen den Erfassungselektroden 12 durch eine Leitung bzw. Verbindung zwischen den bei dem Abscheideteil 10 freiliegenden Erfassungselektroden 12 aufgrund von abgeschiedenen Partikeln auf dem Abscheideteil 10 ab. Zwischen den Erfassungselektroden 12 wird eine Spannung aufgebracht und entsprechend wird der Wert eines Stroms als ein elektrisches Signal, welches zwischen den Erfassungselektroden 12 fließt, in Abhängigkeit einer Veränderung des elektrischen Widerstandswerts zwischen den Erfassungselektroden 12 verändert. Daher wird der von dem Partikelerfassungselement 1 ausgegebene Strom verändert. Das heißt, der von dem Partikelerfassungselement 1 ausgegebene Strom wird in Abhängigkeit des Abscheidebetrags der Partikel an dem Abscheideteil 10 verändert und weist entsprechend Informationen hinsichtlich des Abscheidebetrags der Partikel auf. Es ist möglich, den Abscheidebetrag der Partikel an dem Abscheideteil 10 unter Verwendung dieses Stromwerts zu erfassen. Bei dieser Ausführungsform wird der durch Partikelerfassungsmittel erfasste Stromwert hin zu einer Steuerungseinheit ausgegeben, die mit einem Shunt-Widerstand vorgesehen ist, und die Steuerungseinheit gibt eine Spannung aus, welche als das Produkt des Stromwerts und des Shunt-Widerstands berechnet wird. Diese Spannung bildet den Ausgang des Partikelerfassungssensors 100.
Nachfolgend sind die vorteilhaften Effekte dieser Ausführungsform erläutert.
Bei dem Partikelerfassungselement 1 beträgt die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 1 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit 2,0 μm, so dass winzige Unebenheiten auf der Oberfläche des Isolationselements 13 vorliegen. Da die Partikel in die winzigen Unebenheiten eintreten, nimmt die Haftkraft der Partikel auf der Oberfläche des Isolationselements 13 zu. Entsprechend ist es möglich, ein Lösen der Partikel zu unterdrücken, welche sich zwischen den gepaarten Erfassungselektroden 12 abscheiden und einen Leitungspfad bilden. Dies ermöglicht es, eine Abnahme des Ausgangs des Partikelerfassungselements 1 zu unterdrücken und die Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen.
Die Oberflächenrauigkeit des zwischen den gepaarten Erfassungselektroden 12 angeordneten Isolationselements 13 liegt bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 2,0 μm und 4,5 μm. Daher ist es möglich, das Partikelerfassungselement 1 zu erhalten, das hinsichtlich der Erfassungsempfindlichkeit und der Erfassungsgenauigkeit gut ausgewogen ist, was die Produktivität bzw. Leistungsfähigkeit des Partikelerfassungselements 1 sicherstellt.
Die Oberflächenrauigkeit des freiliegenden Teils 123, welcher von dem Isolationselement 13 der Erfassungselektroden 12 bei dem Abscheideteil 10 freiliegend ist, ist bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit kleiner als 0,8 μm. Entsprechend kann der Oberflächenbereich der Erfassungselektrode 12 klein gemacht werden, so dass Partikel, die an der Erfassungselektrode 12 anhaften, schnell hin zu dem zwischen den gepaarten Erfassungselektroden 12 angeordneten Isolationselement 13 bewegt werden können. Daher kann die Erfassungsempfindlichkeit des Partikelerfassungselements 1 erhöht bzw. verbessert werden.
Bei dem Partikelerfassungssensor 100 wird das Partikelerfassungselement 1 verwendet, welches in der Lage ist, ein Ablösen von Partikeln zu unterdrücken, wie vorstehend beschrieben. Entsprechend ist es möglich, eine Abnahme des Ausgangs des Partikelerfassungssensors 100 zu unterdrücken, um dadurch die Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen, auch in dem Fall, bei welchem der Abscheideteil 10 bei dem distalen Endteil des Partikelerfassungselements 1 ausgebildet ist, welcher einer Abgasströmung ausgesetzt bzw. durch diese beeinflussbar ist.
Der Abscheideteil 10 des Partikelerfassungselements 1 ist angeordnet, um dem distalen Ende des Abdeckungselements 2 zugewandt zu sein. Entsprechend verändert sich die Richtung des Abscheideteils 10 relativ zu der Strömungsrichtung von Abgas nicht, auch wenn der Montagewinkel des Partikelerfassungssensors 10 in der Umfangsrichtung um die Mittelachse des Partikelerfassungssensors 100 verändert wird. Daher kann der Partikelerfassungssensor 100 auf einfache Art und Weise montiert werden, da es nicht notwendig ist, den Montagewinkel des Partikelerfassungselements 1 zu berücksichtigen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das Partikelerfassungselement 1 und den Partikelerfassungssensor 100 vorzusehen, welche ein Ablösen von Partikeln unterdrücken können und die Erfassungsgenauigkeit erhöhen bzw. verbessern.
(Bestätigungstest)
Bei diesem Test wurden hervorgerufene Effekte hinsichtlich der Erfassungsgenauigkeit und der Erfassungsempfindlichkeit bestätigt, wenn die Oberflächenrauigkeit der Isolationselemente 13 des Abscheideteils 10 des Partikelerfassungselements 1 verändert wurde.
Bei diesem Test wurden Vergleiche hinsichtlich der Erfassungsgenauigkeit und der Erfassungsempfindlichkeit unter Verwendung des bei der vorstehenden Ausführungsform 1 beschriebenen Partikelerfassungselements 1 und des Partikelerfassungselements 1, bei welchem die Oberflächenrauigkeit der Isolationselemente 13 des Abscheideteils 10 verändert wurde, durchgeführt. Die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 des Abscheideteils 10 beträgt für das Partikelerfassungselement 101 0,7 μm, für das Partikelerfassungselement 102 0,8 μm, für das Partikelerfassungselement 103 4,5 μm, für das Partikelerfassungselement 104 4,8 μm, für das Partikelerfassungselement 105 8,0 μm und für das Partikelerfassungselement 106 8,2 μm.
Die anderen Strukturen sind gleich diesen bei Ausführungsform 1. Die in diesem Fall oder den Abbildungen mit Bezug auf diesen Fall verwendeten Bezugszeichen, welche gleich den bei Ausführungsform 1 verwendeten Bezugszeichen sind, bezeichnen die gleichen Bauelemente, sofern dies nicht anderweitig angegeben ist.
Es wurde veranlasst, dass in einer Auslassleitung, in welcher das Partikelerfassungselement 1 angeordnet ist, Abgas mit einer Partikelkonzentration von 1 mg/m³ einem Abgabebetrag von 3420 L/Min. strömt. Die Temperatur des Abgases in der Umgebung des Partikelerfassungselements 1 betrug 220°C.
Unter diesen Bedingungen wurde die Erfassungsgenauigkeit und die Erfassungsempfindlichkeit des Partikelerfassungselements 1 bestätigt. Die Erfassungsgenauigkeit wurde gemäß dem Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Abnahme des Ausgangswerts aufgrund eines Lösens von Partikeln durch Überwachen des Ausgangs (Spannung) des Partikelerfassungselements 1 beurteilt. 5 ist ein Diagramm, bei welchem die vertikale Achse die Ausgangsspannung (V) des Partikelerfassungselements 1 darstellt und die horizontale Achse die Aufnahmezeit (s) darstellt. Die Ausgangsspannung des Partikelerfassungselements 1 beträgt null, bevor ein Leitungspfad zwischen den gepaarten Erfassungselektroden 12 ausgebildet ist. Nachdem ein Leitungspfad zwischen den gepaarten Erfassungselektroden 12 ausgebildet ist, nimmt die Ausgangsspannung mit der Zunahme des Abscheidebetrags der Partikel zu. Wenn sich gesammelte bzw. aufgenommene Partikel ohne ein Ablösen bei dem Partikelerfassungselement 1 abscheiden, nimmt die Ausgangsspannung im Zeitverlauf zu, wie mit der durchgehenden Linie L gezeigt ist. Wenn andererseits ein Ablösen der gesammelten Partikel auftritt, tritt ein starker Abfall der Ausgangsspannung auf, wie mit der unterbrochenen Linie B1 gezeigt ist.

Die Erfassungsempfindlichkeit wurde gemäß der Totmasse bei dem Partikelerfassungselement 1 beurteilt. Die Totmasse entspricht einer Masse von Partikeln, die in dem Abgas enthalten sind, welches durch die Auslassleitung geströmt ist, bevor ein Leitungspfad bei dem Partikelerfassungselement 1 ausgebildet ist und sich die elektrische Leistungsfähigkeit des Partikelerfassungselements 1 verändert. Tabelle 1

Oberflächenrauigkeit	Ausgangsabnahme	Bestimmung 1	Totmasse	Bestimmung 2	Gesamt-Bestimmung
0.7 μm	Liegt vor	x	28 mg	o	x
0.8 μm	Liegt nicht vor	o	28 mg	o	o
2.0 μm	Liegt nicht vor	o	28 mg	o	o
4.5 μm	Liegt nicht vor	o	28 mg	o	o
4.8 μm	Liegt nicht vor	o	30 mg	o	o
8.0 μm	Liegt nicht vor	o	38 mg	o	o
8.2 μm	Liegt nicht vor	o	43 mg	x	x

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des Bestätigungstests. In der Spalte der Ausgangsabnahme in Tabelle 1 ist das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Ausgangsabnahme des Partikelerfassungselements 1 gezeigt. In der Spalte Bestimmung 1, welche die Bestimmungsergebnisse der Ausgangsabnahme des Partikelerfassungselements 1 zeigt, wurde das Symbol „x” dargestellt, wenn eine Ausgangsabnahme vorlag, und das Symbol „o” wurde dargestellt, wenn keine Ausgangsabnahme vorlag.
In der Spalte Totmasse sind Messwerte der Totmasse gezeigt. In der Spalte Bestimmung 1, welche die Bestimmungsergebnisse der Totmasse zeigt, wurde das Symbol „x” dargestellt, wenn eine größere Totmasse als 40 mg erfasst wurde, und das Symbol „o” wurde dargestellt, wenn eine Totmasse kleiner oder gleich 40 mg erfasst wurde. In der Spalte Gesamtbestimmung wurde das Symbol „x” dargestellt, wenn die Ausgangsabnahme und/oder die Totmasse dem Symbol „x” entspricht, und das Symbol „o” wurde dargestellt, wenn sowohl die Ausgangsabnahme als auch die Totmasse dem Symbol „o” entsprechen.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde eine Ausgangsabnahme festgestellt, wenn die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit auf 0,7 μm eingestellt war. Es wurde keine Ausgangsabnahme festgestellt, wenn die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,8 μm und 8,2 μm eingestellt war.
Es wurde eine Totmasse kleiner oder gleich 40 mg gemessen, wenn die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,7 μm und 8,0 μm eingestellt war. Es wurde eine größere Totmasse als 40 mg gemessen, wenn die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit auf 8,2 μm eingestellt war. Es wurde bestätigt, dass die Totmasse kleiner als 30 mg ist, wenn die Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit kleiner oder gleich 4,5 μm eingestellt war.
Somit ist es möglich, durch Einstellen der Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12 bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,8 μm und 8,0 μm ein Partikelerfassungselement 1 zu erhalten, welches hinsichtlich der Erfassungsgenauigkeit und der Erfassungsempfindlichkeit sehr gut ist. Durch Einstellen der Oberflächenrauigkeit des Isolationselements 13 zwischen den Erfassungselektroden 12, so dass diese kleiner oder gleich 4,5 μm ist, ist es möglich, ein Partikelerfassungselement 1 zu erhalten, welches ferner hinsichtlich der Erfassungsempfindlichkeit sehr gut ist. Mit Blick auf die Produktivität des Partikelerfassungselements 1 ist es möglich, durch Einstellen derselben auf größer oder gleich 2,0 μm die Effizienz der Polierbearbeitung zu erhöhen, um dadurch die Produktivität des Partikelerfassungselements 1 zu erhöhen.
(Ausführungsform 2)
Diese Ausführungsform entspricht einer Modifikation von Ausführungsform 1 hinsichtlich der Struktur des Partikelerfassungselements 1. Bei dem in 6 gezeigten Partikelerfassungselement 1 ist die Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Erfassungselektroden 12 des Abscheideteils 10 gleich der Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Isolationselemente 13.
Bei dem in 7 gezeigten Partikelerfassungselement 1 ist die Oberflächenrauigkeit der Isolationselemente 13, welche sich von dem zwischen den Erfassungselektroden 12 angeordneten Isolationselement 13 bei dem Abscheideteil 10 unterscheiden, glatt gestaltet. Die anderen Strukturen sind gleich diesen bei Ausführungsform 1. Die bei dieser Ausführungsform oder den Abbildungen mit Bezug auf diese Ausführungsform verwendeten Bezugszeichen, welche gleich den bei der Ausführungsform 1 verwendeten Bezugszeichen sind, bezeichnen die gleichen Bauelemente, solange diese nicht anderweitig angegeben ist.
Bei dem in 6 gezeigten Partikelerfassungselement 1 kann die Bearbeitbarkeit während des Polierens erhöht bzw. verbessert werden, um dadurch die Produktivität zu erhöhen, da die vordere Oberfläche des Abscheideteils 10 hinsichtlich der Oberflächenrauigkeit einheitlich ist. Bei dem in 7 gezeigten Partikelerfassungselement 1 kann die Bearbeitungszeit zum Polieren verkürzt werden, um dadurch die Produktivität zu erhöhen, da der zu polierende Bereich des Abscheideteils 10 klein ist. Außerdem können gemäß dieser Ausführungsform die gleichen vorteilhaften Effekte erhalten werden, wie diese bei Ausführungsform 1.
Bezugszeichenliste

1: Partikelerfassungselement
10: Abscheideteil
11: laminierter Teil
12: Erfassungselektrode
13: Isolationselement

Claims

Partikelerfassungselement (1) mit einem laminierten Teil, bei welchem gepaarte Erfassungselektroden zum Erfassen von Partikeln, die in einem von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgas enthalten sind, und Isolationselemente (13), welche aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sind, abwechselnd laminiert sind, wobei das Partikelerfassungselement (1) aufweist: einen Abscheideteil (10), bei welchem zumindest ein Teil der gepaarten Erfassungselektroden in einer Richtung senkrecht zu einer Laminierungsrichtung der gepaarten Erfassungselektroden (12) und der Isolationselemente (13) von den Isolationselementen (13) freiliegend ist, wobei hervorgerufen wird, dass sich ein Teil der Partikel an dem Abscheideteil (10) abscheidet, wobei eine Oberflächenrauigkeit von zumindest dem zwischen den gepaarten Erfassungselektroden (12) bei dem Abscheideteil (10) angeordneten Isolationselement bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 0,8 μm und 8,0 μm liegt.
Partikelerfassungselement (1) nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauigkeit des zwischen den gepaarten Erfassungselektroden (12) angeordneten Isolationselements (13) bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit zwischen 2,8 μm und 4,5 μm liegt.
Partikelerfassungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Oberflächenrauigkeit eines freiliegenden Teils (123) des Abscheideteils (10), welcher von den Isolationselementen (13) der Erfassungselektroden (12) freiliegend ist, bei einer mittleren 10-Punkt-Rauigkeit kleiner als 0,8 μm ist.
Partikelerfassungssensor (100), aufweisend: das Partikelerfassungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und ein zylindrisches Abdeckungselement (2), welches derart angeordnet ist, dass dieses eine Peripherie des Partikelerfassungselements (1) umgibt, wobei der Abscheideteil (10) des Partikelerfassungselements (1) derart angeordnet ist, dass dieser einem distalen Ende des Abdeckungselements (2) in einer axialen Richtung des Abdeckungselements (2) zugewandt ist.