DE112016002988B4

DE112016002988B4 - Partikelsensor und Partikelabtastsystem

Info

Publication number: DE112016002988B4
Application number: DE112016002988.8T
Authority: DE
Inventors: Go Miyagawa; Kouji Andoh; Masayuki Tamura; Hirokatsu Imagawa; Takao Mishima; Hideki Yamada; Masahiro Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: DE112016002988T9; DE112016002988T5; WO2017002568A1

Abstract

Partikelabtastsystem (1), welches mit einem Partikelsensor (2) ausgestattet ist und einer Steuerschaltung (4), welche mit dem Partikelsensor (2) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (4) selektiv in einem Messmodus und einem Verbrennungsmodus arbeitet, wobei der Messmodus dazu da ist, um einen Widerstand (RPM) der Partikel, welche zwischen den Elektroden (21) angesammelt sind, zu messen und um eine Menge der Partikel in dem Abgas unter Verwendung des gemessenen Widerstandes zu berechnen, wobei der Verbrennungsmodus dazu da ist, um den Heizer (22) mit Leistung zu versorgen, um Wärme zu erzeugen, um die Partikel, welche auf dem Abscheideabschnitt (20) angesammelt sind, abzubrennen, wobei in wenigstens einem des Messmodus und des Verbrennungsmodus die Steuerschaltung (4) einen Widerstand (Rw) der Heizerleitungen (23) wie unter Verwendung der Abtastleitung (24) gemessen nutzt, um einen Leitungswiderstand (Rwab) zu berechnen, welcher der Summe der Widerstände (Rw) der jeweiligen Heizerleitungen (23) ist, und ebenso um einen Gesamtwiderstand (RS) zu bestimmen, welcher die Summe eines Heizerwiderstands (RH) des Heizers (22) und des Leitungswiderstandes (Rwab) ist, wobei die Steuerschaltung auch den Leitungswiderstand (Rwab) von dem Gesamtwiderstand (Rs) subtrahiert, um den Heizerwiderstand (RH) abzuleiten, und eine Temperatur des Heizers (22) unter Verwendung des abgeleiteten Heizerwiderstandes (RH) bestimmt, wobeider Partikelsensor Folgendes aufweist:einen Abscheideabschnitt (20), auf welchem sich Partikel in Abgas ansammeln dürfen;ein Paar von Elektroden (21), welche auf dem Abscheideabschnitt (20) angeordnet sind und voneinander getrennt sind;einen Heizer (22), welcher den Abscheideabschnitt (20) erwärmt; undein Paar von Heizerleitungen (23), welche mit dem Heizer (22) verbunden sind und einen Pfad definieren, durch welchen ein elektrischer Strom zu dem Heizer (22) geliefert wird,wobei eine Abtastleitung (24) mit wenigstens einer der Heizerleitungen (23) verbunden ist, um einen Widerstand der einen der Heizerleitungen zu messen, und wobeidie Steuerschaltung (4) darin einen anfänglichen Heizerwiderstand RHOund einen anfänglichen Leitungswiderstand Rwo speichert, wie bei derselben Temperatur gemessen bevor der Heizer (22) gealtert ist, wobei der anfängliche Heizerwiderstand RHOein Wert des Heizerwiderstands (RH) ist, wobei der anfängliche Leitungswiderstand Rwo ein Wert des Widerstandes (Rw) der Heizerleitung (23) ist, wobei nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitdauer seit eine Maschine, welche das Abgas emittiert, gestoppt war, die Steuerschaltung (4) in einen Alterungsratenberechnungsmodus eintritt, um den Widerstand Rwder Heizerleitung (23) und den Heizerwiderstand RHzu messen und um eine Alterungsrate k des Heizers (22) gemäß einer Gleichung untenstehendk=(RH/Rw)/(RHO/RWO)zu berechnen und wobei in wenigstens einem des Verbrennungsmodus und des Messmodus die Steuerschaltung (4) die Alterungsrate k und den Heizerwiderstand (RH) nutzt, um die Temperatur des Heizers (22) zu berechnen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Partikelsensor, welcher Partikel, welche in Abgas enthalten sind, misst, und ein Partikelabtastsystem beziehungsweise Partikelmesssystem, welches solch einen Partikelsensor nutzt.
STAND DER TECHNIK
Ein Partikelsensor, welcher die die Menge von Partikeln (PM = Particulate Matter = Partikel), welche in Abgasemissionen enthalten sind, misst und ein Partikelabtastsystem, welches solch einen Sensor verwendet, sind bekannt (Offenlegung der US-Patentanmeldung) US 2013 / 0 256 296 A1. Der Partikelsensor weist ein Paar von Elektroden getrennt voneinander und einen Heizer, welcher die Elektroden erwärmt, auf. Das Partikelabtastsystem ist mit dem Partikelsensor und einer Steuerschaltung ausgestattet, welche mit dem Partikelsensor verbunden ist.
Die Steuerschaltung ist entworfen, um zwischen einem Messmodus und einem Verbrennungsmodus in einer Steueroperation umzuschalten. In dem Messmodus wird eine Spannung zwischen den Elektroden des Partikelsensors angelegt. Dieses veranlasst, dass Partikelemissionen durch elektrostatische Kraft zusammenlaufen, sodass ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden fließt. Die Menge von Partikeln, welche in den Abgasemissionen enthalten sind, wird durch ein Messen des Wertes des elektrischen Stroms berechnet, um einen Wert des Widerstands der Partikel, welche zwischen den Elektroden abgeschieden sind, zu bestimmen. Wenn der Messmodus fortfährt, für eine Weile durchgeführt zu werden, ist eine große Menge von Partikeln zwischen den Elektroden angesammelt, sodass der elektrische Strom saturiert ist. In dieser Zeit wird der Messmodus zu dem Verbrennungsmodus geändert, um den Heizer zu betätigen, um die angesammelten Partikel abzubrennen. Dies stellt den Partikelsensor wieder her.
In den vergangenen Jahren wurde eine Entwicklung ausgeführt, um die Temperatur des Heizers genau zu messen. Insbesondere hängt der Widerstand der Partikel gewöhnlicherweise von der Temperatur davon ab. Demnach ist es, solange die Temperatur des Heizers, das heißt die Temperatur der Partikel in dem Messmodus genau gemessen wird, möglich, den gemessenen Wert des Widerstandes der Partikel zu korrigieren, um eine genaue Berechnung der Menge von Partikeln, welche in den Abgasemissionen enthalten sind, zu erreichen. Zusätzlich ist es, wenn die Temperatur des Heizers in dem Verbrennungsmodus genau gemessen wird, möglich, die Temperatur des Heizers wertvoll beziehungsweise präzise zu steuern, wodurch verhindert wird, dass die Temperatur des Heizers übermäßig erhöht oder erniedrigt wird. Dies beseitigt ein Risiko, dass der Heizer aufgrund einer übermäßigen Zunahme in der Temperatur davon verschlechtert wird, oder ein Fehlen bei der Verbrennung der Partikel aufgrund einer übermäßigen Abnahme in der Temperatur davon. Aus diesem Grunde ist es gesucht, die Temperatur des Heizers genau zu messen.
Um die Temperatur des Heizers genau zu messen, messen die obigen Partikelsysteme einen elektrischen Widerstand des Heizers. Die Temperatur des Heizers und der Widerstand tragen eine Beziehung (siehe 7). Die Berechnung der Temperatur des Heizers wird demnach durch ein Messen des Widerstands des Heizers erreicht.
Weiterer Stand der Technik findet sich in den folgenden Dokumenten.
US 8 823 401 B2 offenbart einen Partikelsensor, der ein erstes Paar von Sensorelektroden mit einem Zwischenraum dazwischen und ein zweites Paar von Sensorelektroden mit einem Zwischenraum dazwischen umfasst. Ein Verfahren zur Bestimmung der Rußmenge auf dem Feinstaubsensor umfasst die Bestimmung des elektrischen Widerstands zwischen dem ersten Elektrodenpaar und des elektrischen Widerstands zwischen dem zweiten Elektrodenpaar. Die auf dem Feinstaubsensor abgelagerte Rußmenge wird auf der Grundlage der elektrischen Widerstandswerte bestimmt. Die zeitliche Änderungsrate des Widerstands zwischen dem ersten Elektrodenpaar und die zeitliche Änderungsrate des Widerstands zwischen dem zweiten Elektrodenpaar werden bestimmt. Die erste und die zweite Änderungsrate werden miteinander und mit Schwellenwerten verglichen, und die Bestimmung der Rußmenge kann in Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser Vergleiche geändert werden.
US 2013 / 0 256 296 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Sensors, der eine Heizvorrichtung umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte des Anlegens einer Spannung an das Heizelement und des Messens der an das Heizelement angelegten Spannung und des Stroms durch das Heizelement während eines ersten Zeitintervalls und des Abschaltens der angelegten Spannung vom Heizelement und des Nicht-Versorgens des Heizelements mit Leistung für ein zweites Zeitintervall. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte der Berechnung des Widerstands des Heizelements unter Verwendung der gemessenen Spannung und des gemessenen Stroms und der Bestimmung der Temperatur des Sensors aus dem Widerstand unter Verwendung eines vorgegebenen Zusammenhangs. Das erste Zeitintervall wird so gewählt, dass es hinreichend kurz ist, und das zweite Zeitintervall wird so gewählt, dass es hinreichend lang ist, um die Temperatur des Heizelements nicht wesentlich zu erhöhen. Die so ermittelte Sensortemperatur kann zur Durchführung von Diagnosefunktionen für ein System verwendet werden, das den Sensor enthält.
DE 10 2006 002 111 A1 offenbart ein Sensorelement für Gassensoren zur Bestimmung der Konzentration von Partikeln in Gasgemischen, insbesondere Rußsensoren. Das Sensorelement wird mit mindestens einer dem zu bestimmenden Gas ausgesetzten Messanordnung, mindestens einem in das Sensorelement integrierten Heizelement und mindestens einem in das Sensorelement integrierten Temperaturmesselement beschrieben, wobei das Heizelement innerhalb des Sensorelements räumlich zwischen der Messanordnung und dem Temperaturmesselement angeordnet ist.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, WELCHES DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN IST
Es ist jedoch für den obigen Partikelsensor unmöglich, die Temperatur des Heizers genau zu messen. Insbesondere hat der Heizer ein Paar von Heizerleitungen, welche damit verbunden sind, und durch welche ein elektrischer Strom zu dem Heizer geliefert wird. Es ist demnach unmöglich, den Widerstand (das heißt einen Heizerwiderstand) des Heizers allein zu messen. Tatsächlich ist es möglich, nur eine Kombination (das heißt einen Gesamtwiderstand) des Heizerwiderstands und des Widerstands der Heizerleitungen (das heißt einen Leitungswiderstand) zu messen. Es gibt demnach keine Alternative, die Temperatur des Heizers unter Verwendung solch eines gemessenen Widerstandes zu berechnen. Der Leitungswiderstand hängt in großem Maße von der Temperatur der Heizerleitungen ab. Die Temperatur der Heizerleitungen wird durch die Temperatur der Abgasemissionen beeinflusst. Dies erleichtert eine Variation in dem Leitungswiderstand. Die Nutzung des Gesamtwiderstandes beim Berechnen der Temperatur des Heizers führt demnach zu einem Fehler der Temperatur des Heizers, welcher aus dem Leitungswiderstand, welcher in dem Gesamtwiderstand enthalten ist, herrührt.
Um das obige Problem zu lösen, kann ein Spezialtemperatursensor für den Partikelsensor vorgesehen sein, um die Temperatur des Heizers zu messen. Dies führt jedoch zu einer Zunahme in den Herstellungskosten des Partikelabtastsystems.
Die Erfindung wurde in Hinsicht auf den obigen Hintergrund getätigt. Es ist eine Aufgabe, einen Partikelsensor, welcher in der Lage ist, Herstellungskosten davon zu verringern und die Temperatur eines Heizers genau zu messen, und ein Partikelabtastsystem vorzusehen, welches solch einen Partikelsensor nutzt.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Der erste Aspekt der Erfindung ist ein Partikelsensor, welcher Folgendes aufweist: (a) einen Abscheideabschnitt, auf welchem Partikel in Abgas angesammelt werden; (b) ein Paar von Elektroden, welche auf dem Abscheideabschnitt angeordnet sind und getrennt voneinander sind; (c) einen Heizer, welcher den Abscheideabschnitt erwärmt; und (d) ein Paar von Heizerleitungen, welche mit dem Heizer verbunden sind, und einen Pfad definieren, durch welchen ein elektrischer Strom zu dem Heizer geliefert wird. Eine Abtastleitung beziehungsweise Messleitung ist mit wenigstens einer der Heizerleitungen verbunden, um einen Widerstand der einen der Heizerleitungen zu messen.
Der zweite Aspekt der Erfindung ist ein Partikelabtastsystem beziehungsweise Partikelmesssystem, welches mit dem oben beschriebenen Partikelsensor und einer Steuerschaltung ausgerüstet ist, welche mit dem Partikelsensor verbunden ist. Die Steuerschaltung arbeitet selektiv in einem Messmodus und einem Verbrennungsmodus. Der Messmodus ist zum Messen eines Widerstandes der Partikel, welche zwischen den Elektroden angesammelt sind, und zum Berechnen einer Menge der Partikel in dem Abgas unter Verwendung des gemessenen Widerstandes. Der Verbrennungsmodus ist zum Versorgen des Heizers mit Energie, um Wärme zu erzeugen, um die Partikel, welche auf dem Abscheideabschnitt angesammelt sind, abzubrennen. In wenigstens einem des Messmodus und des Verbrennungsmodus nutzt die Steuerschaltung einen Widerstand der Heizerleitungen wie unter Verwendung der Abtastleitung gemessen, um einen Leitungswiderstand zu berechnen, welcher die Summe der Widerstände der jeweiligen Heizerleitungen ist, und um ebenso einen Gesamtwiderstand zu bestimmen, welcher die Summe eines Heizerwiderstandes des Heizers und des Leitungswiderstandes ist. Die Steuerschaltung subtrahiert auch den Leitungswiderstand von dem Gesamtwiderstand, um den Heizerwiderstand abzuleiten und bestimmt eine Temperatur des Heizers unter Verwendung des abgeleiteten Heizerwiderstandes.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Der obige Partikelsensor hat die Abtastleitung, welche mit wenigstens einer der Heizerleitungen zum Messen des Widerstandes der einen der Heizerleitungen verbunden ist. Die Messung des Widerstandes der Heizerleitung wird demnach durch ein Verwenden der Abtastleitung erreicht, wodurch es ermöglicht wird, den Leitungswiderstand, welcher die Summe des Widerstandes der jeweiligen Heizerleitungen ist, zu bestimmen. In dem Partikelsensor wird die Spannung zwischen den Heizerleitungen angelegt, um den Gesamtwiderstand zu messen, welcher die Summe des Heizerwiderstandes, welcher ein Widerstand des Heizers ist, und des oben beschriebenen Leitungswiderstands ist. Der Partikelsensor ist, wie obenstehend beschrieben ist, in der Lage, den Leitungswiderstand zu berechnen. Der berechnete Leitungswiderstand wird demnach von dem gemessenen Gesamtwiderstand subtrahiert, um den Heizerwiderstand genau abzuleiten, von welchem der Leitungswiderstand, welcher ein Faktor für einen Fehler ist, entfernt beziehungsweise abgezogen ist. Die Temperatur des Heizers kann demnach wertvoll beziehungsweise präzise unter Verwendung des Heizerwiderstandes berechnet werden. Demzufolge kann, wenn die Menge der Partikel in dem Abgas gemessen werden muss, sie genau durch ein Korrigieren des Widerstandes der Partikel bestimmt werden unter Verwendung eines gemessenen Wertes der Temperatur des Heizers. Wenn die Partikel verbrannt werden müssen, ist die Temperatur des Heizers in der Lage genau gesteuert zu werden.
Ähnlich ist das oben beschriebene Partikelabtastsystem in der Lage, den Heizerwiderstand unter Verwendung der obigen Steuerschaltung zu berechnen und ihn zu nutzen, um die Temperatur des Heizers genau zu bestimmen.
Der oben beschriebene Partikelsensor und das Partikelabtastsystem sind in der Lage, die Temperatur des Heizers ohne eine Verwendung eines Spezialtemperatursensors zu messen, wodurch es Herstellungskosten davon ermöglicht wird, verringert zu werden.
Wie aus der obigen Diskussion offensichtlich ist, ist die Erfindung in der Lage, einen Partikelsensor und ein Partikelabtastsystem, welches einen solchen Sensor nutzt, vorzusehen, welche in der Lage sind, bei verringerten Kosten hergestellt zu werden und die Temperatur eines Heizers genau zu messen.
Figurenliste

1 ist ein Schaltbild eines Partikelabtastsystems in einem Messmodus gemäß der ersten Ausführungsform.
2 ist ein Schaltbild eines Partikelabtastsystems in einem Verbrennungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Partikelsensors in der ersten Ausführungsform.
4 ist eine Schnittansicht eines Partikelsensors, welcher in einer Abgasleitung in der ersten Ausführungsform montiert ist.
5 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Partikelsensor, in welchem eine Sensorvorrichtung teilweise in der ersten Ausführungsform ausgeschnitten ist.
6 ist eine Ansicht eines Ersatzschaltbildes der 5.
7 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einem Heizerwiderstand und der Temperatur eines Heizers repräsentiert.
8 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einem Widerstand von Partikeln und einer Temperatur der Partikel in der ersten Ausführungsform repräsentiert.
9 ist eine Ansicht eines Kurvenverlaufs eines Heizerstroms in einem Messmodus in der ersten Ausführungsform.
10 ist eine Ansicht eines Heizerstroms in einem Verbrennungsmodus in der ersten Ausführungsform.
11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Partikelsensors in der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein Schaltbild eines Partikelabtastsystems in der zweiten Ausführungsform.
13 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Partikelsensors in der dritten Ausführungsform.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Partikelsensors in der dritten Ausführungsform.
15 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Temperatur eines Heizers und eines Heizerwiderstandes in der vierten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Flussdiagramm in einem Partikelabtastsystem in der vierten Ausführungsform.
17 ist ein Flussdiagramm folgend 16.
18 ist ein Abschnitt eines Flussdiagramms in einem Partikelabtastsystem in der fünften Ausführungsform.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Der oben beschriebene Partikelsensor und das oben beschriebene Partikelabtastsystem können in dieselbetriebenen Fahrzeugen montiert werden.
AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform des obigen Partikelabtastsystems beziehungsweise Partikelmesssystems wird unter Verwendung der 1 bis 10 beschrieben werden. Der Partikelsensor 2 dieser Ausführungsform weist, wie in 1 und 3 veranschaulicht ist, den abgeschiedenen Abschnitt beziehungsweise Abscheideabschnitt 20, ein Paar von Elektroden 21 (21a, 21b), den Heizer 22 und ein Paar von Heizerleitungen 23 (23a, 23b) auf. Partikel, welche in Abgasemissionen enthalten sind, werden auf dem Abscheideabschnitt 20 angesammelt. Die zwei Elektroden 21 sind unter einem Abstand weg voneinander auf dem Abscheideabschnitt 20 angeordnet. Der Heizer 22 arbeitet, um den Abscheideabschnitt 20 zu erwärmen. Die Heizerleitungen 23 sind mit dem Heizer 22 verbunden und definieren Pfade von einem elektrischen Strom i, welcher zu dem Heizer 22 geliefert wird.
Eine der Heizerleitungen 23a und 23b (auf welche ebenso Bezug genommen werden wird als eine zweite Heizerleitung 23b), hat die Abtastleitung 24 damit verbunden, welche zum Messen des Widerstandes Rw der Heizerleitungen 23 verwendet wird.
Das Partikelabtastsystem 1 dieser Ausführungsform ist, wie in 1 veranschaulicht ist, mit dem Partikelsensor 2 und der Steuerschaltung 4, welche mit dem Partikelsensor 2 verbunden ist, ausgestattet.
Die Steuerschaltung 4 arbeitet selektiv in dem Messmodus (siehe 1) oder dem Verbrennungsmodus (siehe 2). Der Messmodus ist zum Messen des Widerstands R_PM der Partikel, welche zwischen den zwei Elektroden 21 angesammelt sind, und zum Berechnen der Menge von Partikeln, welche in den Abgasemissionen enthalten sind, unter Verwendung des gemessenen Widerstandes R_PM. Der Verbrennungsmodus ist zur Versorgung des Heizers 22 mit Leistung beziehungsweise Energie, um die Partikel, welche auf dem Abscheideabschnitt 20 abgeschieden sind, abzubrennen.
Die Steuerschaltung 4 berechnet den Leitungswiderstand R_Wab (= 2R_wb) unter Verwendung des Widerstandes Rw (R_wb) der Heizerleitungen 23b wie unter Verwendung der Abtastleitung 24 in wenigstens einem des Verbrennungsmodus und des Messmodus gemessen. Der Leitungswiderstand R_Wab ist die Summe der Widerstände Rw der Heizerleitungen 23a und 23b. Die Steuerschaltung 4 bestimmt ebenso den Gesamtwiderstand R_wab, welcher die Summe des Heizerwiderstandes R_H, welcher der Widerstand des Heizers 22 ist, und des Leitungswiderstandes R_Wab ist, subtrahiert den Leitungswiderstand R_Wab von dem Gesamtwiderstand Rs, um den Heizerwiderstand R_H abzuleiten und berechnet die Temperatur des Heizers 22 unter Verwendung des Heizerwiderstandes R_H.
Der Partikelsensor 2 und das Partikelabtastsystem 1 sind in dem dieselbetriebenen Fahrzeug montiert. Die Steuerschaltung 4 weist, wie in 1 veranschaulicht ist, die Hochspannungsschaltung 11, den Strommessabschnitt 3, den Unterstrommessabschnitt 3', die Heizertreiberschaltung beziehungsweise Heizerbetriebsschaltung 12, die Heizerstrommessschaltung 13, den Schalter 6 und dem Mikrocomputer 400 auf.
Jede der Heizerleitungen 23 weist den ersten Leitungsabschnitt 231 auf, welcher auf der Sensorvorrichtung 29 gebildet ist, welche später beschrieben werden wird, und den zweiten Leitungsabschnitt 232, welcher mit dem ersten Leitungsabschnitt 231 verbunden ist. Ähnlich weist die Abtastleitung 24 den ersten Abtastabschnitt 241, welcher auf der Sensorvorrichtung 29 gebildet ist, und den zweiten Abtastabschnitt 241, welcher mit dem ersten Abtastabschnitt 241 verbunden ist, auf.
Der Partikelsensor 2 weist, wie in 4 veranschaulicht ist, die Sensorvorrichtung 29, den Halteabschnitt 26, welcher die Sensorvorrichtung 29 zurückhält, das Gehäuse 211, den Befestigungsabschnitt 212 und die Abdeckungen 213 und 214 auf. Der Halteabschnitt 26 ist aus Keramik gefertigt. Das Gehäuse 211 und der Befestigungsabschnitt 212 sind aus Metall gefertigt. Der Halteabschnitt 26 umgibt die Sensorvorrichtung 29 und hält die Sensorvorrichtung 29 zurück. Der Halteabschnitt 26 isoliert die Sensorvorrichtung 29 und das Gehäuse 211 voneinander. Der Befestigungsabschnitt 212 hat das Außengewinde 233 daran gebildet. Das Außengewinde 233 greift in das Innengewinde 191 ein, welches in der Abgasleitung 19 gebildet ist, um eine Verbindung des Partikelsensors 2 mit der Abgasleitung 19 zu erreichen.
Die Sensorvorrichtung 29 ist, wie in 3 veranschaulicht ist, mit der Heizerbasisplatte 28, der Elektroden-gebildeten Platte 210, der isolierenden Platte 25 und der Abdeckplatte 291 ausgestattet. Die Heizerbasisplatte 28, die Elektroden-gebildete Platte 210, die isolierende Platte 25 und die Abdeckungsplatte 291 sind aus Keramik gefertigt. Der Heizer 22, der erste Leitungsabschnitt 231 und der erste Abtastabschnitt 241 sind auf der ersten Hauptoberfläche 281 gebildet, welche eine von zwei Hauptoberflächen der Heizerbasisplatte 28 ist und näher zu den Elektroden 21 platziert ist als es die Hauptoberfläche 282 ist. Die zweite Hauptoberfläche 282 der Heizerbasisplatte 28 hat daran eine Mehrzahl von Heizerverbindungskontaktstellen 293 (siehe 4) gebildet, welche den ersten Leitungsabschnitt 231 oder den ersten Abtastabschnitt 241 führen beziehungsweise leiten.
Die Elektroden-gebildete Platte 210 hat ein Paar von Elektroden 21a und 21b. Die isolierende Platte 25 ist zwischen der Elektroden-gebildeten Platte 210 und der Heizerbasisplatte 28 zwischenliegend angeordnet. Die Abdeckplatte 291 hat darin die Öffnung 292 gebildet, zu welcher der Abscheideabschnitt 20 freiliegend ist. Die Abdeckplatte 291 hat auf einer Hauptoberfläche davon die Elektrodenverbindungskontaktstellen 294 gebildet, welche die Elektroden 21a und 21b führen beziehungsweise leiten.
Der zweite Leitungsabschnitt 232 oder der zweite Abtastabschnitt 242 ist, wie in 4 veranschaulicht ist, mit den Heizerverbindungskontaktstellen 293 verbunden. Die Elektrodenleitungen 219 sind mit den Elektrodenverbindungskontaktstellen 294 verbunden.
Der Halteabschnitt 26 hält, wie deutlich in 4 veranschaulicht ist, die Sensorvorrichtung 29 mit dem Abscheideabschnitt 20, der außerhalb des Halteabschnitts 26 freiliegend ist, zurück. Der Abscheideabschnitt 20 ist zu dem Abgas g, welches in der Abgasleitung 19 strömt, freiliegend.
Der Heizer 22 ist, wie in 5 gesehen werden kann, außerhalb des Halteabschnitts 26 angeordnet. Die Abtastleitung 24 ist mit dem Endabschnitt 239 der Heizerleitung 23 näher zu dem Heizer 22 verbunden. Die Verbindung 27 zwischen der Abtastleitung 24 und der Heizerleitung 23 ist näher zu dem Heizer 22 platziert als es der Halteabschnitt 26 ist.
Als Nächstes wird untenstehend beschrieben werden, wie der Gesamtwiderstand Rs und der Leitungswiderstand Rwab zu messen sind. Die Steuerschaltung 4 ist, wie in 2 veranschaulicht ist, mit einer Mehrzahl von Spannungsmessabschnitten 41 bis 46 ausgestattet. Die erste Heizerleitung 23a, welche eine höherpotentialige eine der Heizerleitungen 23 ist, ist mit dem ersten Spannungsmessabschnitt 41 verbunden. Die zweite Heizerleitung 23b, welche eine niedrigerpotenzialige eine der Heizerleitungen 23 ist, ist mit dem zweiten Spannungsmessabschnitt 42 verbunden. Die Steuerschaltung 4 nutzt den ersten Spannungsmessabschnitt 41 und den zweiten Spannungsmessabschnitt 42, um die Spannung Vs zwischen den Enden 237 und 238 der Heizerleitungen 23a und 23b zu messen. Die Steuerschaltung 4 nutzt ebenso die Heizerstrommessschaltung 13, um den Strom i, welcher durch den Heizer 22 fließt, zu messen. Der Gesamtwiderstand Rs wird unter Verwendung der Gleichungen untenstehend berechnet. $R_{S} = V_{S} / i$
$\begin{matrix} = R_{H} + R_{w a b} \\ = R_{H} + R_{w a} + R_{w a b} \end{matrix}$
wobei R_wa ein Widerstand der ersten Heizerleitung 23a ist und R_wb ein Widerstand ist der zweiten Heizerleitung 23b ist.
Die Abtastleitung 24 ist, wie in 2 veranschaulicht ist, mit dem dritten Spannungsmessabschnitt 43 verbunden. Die Steuerschaltung 4 nutzt den dritten Spannungsmessabschnitt 43 und den zweiten Spannungsmessabschnitt 42, um die Spannung, welche zwischen dem Anschluss 249 der Abtastleitung 24 und dem Anschluss 238 der zweiten Heizerleitung 23b entwickelt ist, zu messen. Der Strom fließt kaum durch die Abtastleitung 24, wodurch es erlaubt wird, dass ein Spannungsabfall an der Abtastleitung 24 ignoriert wird. Die Spannung zwischen den Anschlüssen 249 und 238 ist demnach im Wesentlichen gleich zu der Spannung V_w, welche zwischen der Verbindung 27 der zweiten Heizerleitung 23b und dem Anschluss 238 erzeugt wird. Die Steuerschaltung 4 nutzt die Heizerstrommessschaltung 13, um den Strom i zu messen, welcher durch den Heizer 22 fließt. Der Widerstand R_wb der zweiten Heizerleitung 23b wird demnach unter Verwendung der Spannung Vw und des Stroms i gemäß der Gleichung untenstehend berechnet. $R_{w b} = V_{w} / I$
In dieser Ausführungsform ist die Länge der ersten Heizerleitung 23a im Wesentlichen gleich zu derjenigen der zweiten Heizerleitung 23b, sodass die Widerstände der ersten Heizerleitung 23a und der zweiten Heizerleitung 23b im Wesentlichen gleich zueinander sind. R_wa approximiert demnach R_wb (R_wa = R_wa). Demnach kann die obige Gleichung (2) in die folgende Formel geändert werden. $R_{S} = R_{H} + R_{w a b} = R_{H} + 2 R_{w b}$
Gleichung (2) umschreibend erhalten wir $R_{H} = R_{S} - R_{w a b} = R_{S} - 2 R_{w b}$
Diese Ausführungsform benutzt die Gleichungen (1) und (3), um R_S und R_wb zu bestimmen und nutzt ebenso Gleichung 4, um den Heizerwiderstand R_H zu berechnen. Insbesondere wird der Leitungswiderstand Rwab (= 2R_wb) von dem Gesamtwiderstand Rs abgezogen, um den Heizerwiderstand R_H abzuleiten.
Die Temperatur des Heizers 22 und der Heizerwiderstand R_H haben, wie in 7 veranschaulicht ist, eine gegebene Beziehung zwischeneinander. Die Temperatur des Heizers 22 wird demnach durch ein Ableiten des Heizerwiderstands R_H berechnet. In dieser Ausführungsform wird Gleichung (4) genutzt, um den Heizerwiderstand R_H genau zu berechnen, welcher den Leitungswiderstand Rwab nicht enthält, wodurch die Genauigkeit beim Bestimmen der Temperatur des Heizers 22 sichergestellt wird.
Diese Ausführungsform berechnet den Heizerwiderstand R_H sowohl in dem Messmodus (siehe 1) als auch dem Verbrennungsmodus (siehe 2) und verwendet ihn, um die Temperatur des Heizers 22 zu berechnen. In dem Messmodus ist ein Arbeitszyklus (duty cycle) des Stroms i, welcher dem Heizer 22 geliefert wird, wie in 9 veranschaulicht ist, klein eingestellt, wodurch verhindert wird, dass der Heizer 22 eine große Menge von Wärme erzeugt, welche die Partikel, welche auf dem Abscheideabschnitt 20 angesammelt sind, abbrennt. Es ist in dem Messmodus zu bevorzugen, dass der Arbeitszyklus des Stroms i klein ist. Je größer der Arbeitszyklus ist, umso größer wird ein Anstieg in der Temperatur des Abscheideabschnitts 20 in dem Messmodus beschleunigt, wodurch die Konvergenz beziehungsweise der Zusammenfluss der Partikel auf dem Abscheideabschnitt 20 gestört wird. Insbesondere wird die Wärme der Abgasleitung 19 (siehe 4), in welcher der Partikelsensor 2 montiert ist, gewöhnlicherweise an Luft abgeführt, sodass die Temperatur der Abgasleitung 19 niedriger ist als diejenige des Abgases g. Die Temperatur des Partikelsensors 2, welcher in der Abgasleitung 19 installiert ist, ist demnach niedriger als diejenige des Abgases g. Dies verursacht, dass eine thermophoretische Kraft auf die Partikel wirkt, welche in dem Hochtemperaturabgas enthalten sind, um sie in Richtung des Abscheideabschnitts 20 des Partikelsensors 2 zu drängen. In dem Messmodus wird die thermophoretische Kraft genutzt, um die Partikel auf dem Abscheideabschnitt 20 zu sammeln. Demzufolge wird es, wenn der Arbeitszyklus des Stroms i erhöht wird, sodass die Temperatur des Abscheideabschnitts 20 übermäßig hoch wird, verursachen, dass ein Unterschied in der Temperatur zwischen dem Abgas und dem Abscheideabschnitt 20 klein wird, was zu einer Abnahme in der thermophoretischen Kraft führt, was den Zusammenfluss der Partikel auf dem Abscheideabschnitt 20 stört. Aus diesen Gründen ist in dem Messmodus der Arbeitszyklus vorzugsweise klein eingestellt, um die Temperatur des Abscheideabschnitts 20 niedriger als diejenige des Abgases zu haben. Es ist ratsam, dass der Arbeitszyklus in dem Messmodus niedriger als oder gleich 1 % eingestellt ist. Es ist ebenso ratsam, dass in dem Messmodus der Betrieb beziehungsweise die Betriebszeit niedrig eingestellt ist, um zu verhindern, dass die Temperatur des Abscheideabschnitts 20 um 30 °C oder mehr höher ist als diejenige wenn der Heizer 22 vollständig unbestromt ist.
Der Widerstand R_PM der Partikel und die Temperatur des Heizers 22 haben, wie in 8 veranschaulicht ist, eine gegebene Beziehung zwischeneinander. Wenn die Temperatur des Heizers 22, das heißt die Temperatur der Partikel ansteigt, wird es zu einem Abfall in dem Widerstand R_PM der Partikel führen. Die Steuerschaltung 4 misst den Strom I, welcher zwischen den Elektroden 21a und 21b fließt (siehe 1) in dem Messmodus und benutzt ihn, um den Widerstand R_PM der Partikel zu messen, welche zwischen den Elektroden 21a und 21b angesammelt sind. Die Steuerschaltung 4 korrigiert dann den Widerstand R_PM unter Verwendung der Temperatur des Heizers 22 und nutzt den korrigierten Wert des Widerstands R_PM, um die Menge der Partikel in dem Abgas zu bestimmen.
Der Arbeitszyklus des Stroms i in dem Verbrennungsmodus ist, wie in 10 veranschaulicht ist, größer eingestellt als derjenige in dem Messmodus. Diese Ausführungsform berechnet den Widerstand R_PM in dem Verbrennungsmodus und nutzt ihn, um die Temperatur des Heizers 22 zu bestimmen. Diese Ausführungsform steuert dann den Betrag des Stroms i, welcher zu dem Heizer 22 geliefert wird, um die Temperatur des Heizers 22 dazu zu bringen, in einen gegebenen Bereich zu fallen. In anderen Worten gesagt steuert diese Ausführungsform den Arbeitszyklus des Stroms i.
Als Nächstes wird untenstehend beschrieben werden, wie der Widerstand R_PM der Partikel, welche zwischen Elektroden 21a und 21b angesammelt sind, in dem Messmodus zu messen ist. Diese Ausführungsform misst, wie in 1 veranschaulicht ist, den Strom I, welcher zwischen den Elektroden 21a und 21b fließt, unter Verwendung des Strommessabschnitts 3 in dem Messmodus und berechnet dann den Widerstand R_PM der Partikel unter Verwendung des gemessenen Wertes des Stroms I und der Spannung (Vt-Va), welche zwischen den Elektroden 21a und 21b auftreten, gemäß der folgenden Gleichung. $R_{P M} = (V t - V a) / I$
wobei Vt eine Spannung an der Hochspannungsschaltung 11 ist, das heißt eine Spannung an der ersten Elektrode 21a und Va eine Spannung an dem invertierenden Eingangsanschluss 39 eines Operationsverstärkers OP ist, das heißt eine Spannung an der zweiten Elektrode 21b.
Der Strommessabschnitt 3 ist mit der Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 31 und dem Spannungsmessabschnitt 45 ausgestattet. Die Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 31 ist aus einem Operationsverstärker OP und einem Widerstand r gebildet. Der Widerstand r bildet eine Verbindung zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss 39 und dem Ausgangsanschluss 37 des Operationsverstärkers OP. Die Spannung an dem nicht invertierenden Eingangsanschluss 38 des Operationsverstärkers OP wird bei einer konstanten Spannung Va gehalten. Der virtuelle Kurzschluss, welcher das Attribut des Operationsverstärkers OP ist, verursacht, dass die Spannung an dem invertierenden Eingangsanschluss 39 im Wesentlichen gleich zu der Spannung Va an dem nicht invertierenden Eingangsanschluss 38 ist.
In dem Messmodus schaltet die Steuerschaltung 4 den Schalter 6 an, wodurch die erste Elektrode 21a mit der Hochspannungsschaltung 11 verbunden wird, sodass die Spannung zwischen den Elektroden 21a und 21b angelegt ist. Dies verursacht, dass der Strom I durch die Partikel fließt, wenn sie zwischen den Elektroden 21a und 21b angesammelt sind. Der Strom I fließt nicht zu dem invertierenden Eingangsanschluss 39 des Operationsverstärkers OP, sondern tritt durch den Widerstand r hindurch. Dies verursacht, dass die Ausgangsspannung Vo an dem Operationsverstärker OP abfällt, um niedriger zu sein als die Spannung Va an dem nicht invertierenden Eingangsanschluss 38, und zwar um rI. Insbesondere ist die Ausgangsspannung Vo gegeben durch $V o = V a - r I .$
Aus dem Obigen wird der Strom I durch Gleichung (5) untenstehend ausgedrückt. $I = (V a - V o) / r$
Die Steuerschaltung 4 zeichnet Werte von Va und r darin auf und misst die Ausgangsspannung Vo unter Verwendung des Spannungsmessabschnitts 45. Die Steuerschaltung 4 berechnet den Strom I gemäß Gleichung (5) und nutzt den Strom I, um den Widerstand R_PM der Partikel zu bestimmen, welche zwischen den Elektroden 21a und 21b angesammelt sind.
Der Unter-Strommessabschnitt 3', welcher auf der Steuerschaltung 4 gebildet ist, hat dieselbe Struktur wie diejenige des Strommessabschnitts 3.
Als Nächstes wird ein Betrieb des Partikelabtastsystems 1 in dem Verbrennungsmodus untenstehend beschrieben werden. In dem Verbrennungsmodus schaltet, wie in 2 veranschaulicht ist, die Steuerschaltung 4 den Schalter 6 aus, um die erste Elektroden 21a von der Hochspannungsschaltung 11 zu trennen, sodass die Spannung, welche zwischen den Elektroden 21a und 21b auftritt, im Wesentlich 0 V sein wird.
In dem Verbrennungsmodus PWM-steuert beziehungsweise steuert die Steuerschaltung 4 die Heizertreiberschaltung 12 pulsbreitenmoduliert, um einen Fluss von Strom i durch den Heizer 22 zu erzeugen. Die Steuerschaltung 4 misst, wie obenstehend beschrieben ist, den Heizerwiderstand R_H und nutzt ihn, um die Temperatur des Heizers 22 zu berechnen. Die Steuerschaltung 4 steuert den Betrag von Strom I, welcher dem Heizer 22 geliefert wird, um die Temperatur des Heizers 22 auf innerhalb eines gegebenen Bereiches zu verbringen.
Wenn der Heizer 22 Wärme erzeugt, wird er die Temperatur der isolierenden Platte 25 der Sensorvorrichtung 29 veranlassen, zuzunehmen (siehe 3), demnach zu einem Abfall im Widerstand der isolierenden Platte 25 führend, sodass der Kriechstrom I_L von dem Heizer 22 zu den Elektroden 21a und 21b fließt. Der Kriechstrom I_L wird unter Verwendung der zwei Strommessabschnitte 3 und 3' gemessen. Die Steuerschaltung 4 nutzt den gemessenen Kriechstrom I_L, um zu bestimmen, ob der Partikelsensor 2 eine Fehlfunktion hat oder nicht. Beispielsweise messen, wenn die Elektrodenleitungen 219 getrennt sind, der Strommessabschnitt 3 und 3' den Kriechstrom I_L, während, wenn die Elektrodenleitungen 219 getrennt sind, es verursachen wird, dass der Kriechstrom I_L nicht gemessen wird. Demzufolge schließt, wenn der gemessene Wert des Kriechstroms I_L weniger als ein gegebener Wert ist, die Steuerschaltung 4, dass die Elektrodenleitungen 219 gebrochen sind. Wenn die isolierende Platte 25 verschlechtert beziehungsweise gealtert ist, wird sie die Leichtigkeit, mit welcher der Kriechstrom I_L fließt, erleichtern. Demnach schließt, wenn der Wert des Kriechstroms I_L höher ist als ein gegebener Wert, die Steuerschaltung 4, dass die isolierende Platte 25 verschlechtert ist.
Der Betrieb und nützliche Vorteile dieser Ausführungsform werden untenstehend beschrieben werden. Der Partikelsensor 2 hat die Abtastleitung 24, mit welcher eine (das heißt die zweite Heizerleitung 23b) der Heizerleitungen 23 zum Messen des Widerstands Rw (R_wb) der einen der Heizerleitungen 23 verbunden ist.
Die Messung des Widerstandes Rw (R_wb) der Heizerleitung 23 (das heißt der zweiten Heizerleitung 23b) wird demnach durch ein Nutzen der Abtastleitung 24 erreicht, wodurch es dem Leitungswiderstand Rwab (= 2R_wb), welcher die Summe der Widerstände Rw (R_wa und R_wb) der jeweiligen Heizerleitungen 23a und 23b ist, ermöglicht wird, bestimmt zu werden. In dieser Ausführungsform wird die Spannung zwischen den Heizerleitungen 23a und 23b angelegt, um den Gesamtwiderstand Rs zu messen. Der Partikelsensor 2 dieser Ausführungsform ist, wie obenstehend beschrieben ist, in der Lage, den Leitungswiderstand Rwab zu berechnen. Der berechnete Leitungswiderstand Rwab wird demnach von dem gemessenen Gesamtwiderstand Rs subtrahiert, um den Heizerwiderstand R_H genau abzuleiten, von welchem der Leitungswiderstand Rwab, welcher ein Faktor für einen Fehler ist, entfernt ist. Die Temperatur des Heizers 22 wird demnach wertvoll unter Verwendung des Heizerwiderstandes R_H berechnet.
Ähnlich ist das Partikelabtastsystem 1 in der Lage, den Heizerwiderstand R_H unter Verwendung der Steuerschaltung 4 zu bestimmen und ihn zu nutzen, um die Temperatur des Heizers 22 genau zu berechnen.
In dieser Ausführungsform ist der Anschluss 8 einer Bleispeicherbatterie (Lead Acid Storage Battery) wie in 1 veranschaulicht mit der Heizerleitung 23 verbunden. Die Spannung VB an der Bleispeicherbatterie ist relativ gering, ungefähr 14 V. Um den Heizer 22 Wärme unter Verwendung der Bleispeicherbatterie erzeugen zu lassen ist es demnach notwendig, den Widerstand des Heizers 22 zu verringern, um es dem Strom i zu erlauben, ausreichend dort hindurchzufließen, sodass der Widerstand (das heißt der Hauptwiderstand Rwab) der Heizerleitungen 23 ein Wert sein wird, welcher nicht vernachlässigbar ist verglichen mit dem Widerstand (das heißt dem Heizerwiderstand R_H) des Heizers 22. Demzufolge subtrahiert diese Ausführungsform den Leitungswiderstand Rwab von dem Gesamtwiderstand Rs, um den Heizerwiderstand R_H genau zu bestimmen.
Die Verwendung der Struktur dieser Ausführungsform ermöglicht es der Temperatur des Heizers 22, ohne Verwendung eines Spezialtemperatursensors bestimmt zu werden. Dies führt zu einer Abnahme in den Herstellungskosten des Partikelsensors 2 und des Partikelabtastsystems 1.
Die Verbindung 27 zwischen der Abtastleitung 24 und den Heizerleitungen 23 ist, wie in 5 veranschaulicht ist, näher zu dem Heizer 22 angeordnet als es der Halteabschnitt 26 ist. Die Verbindung 27 ist demnach außerhalb des Halteabschnitts 26 platziert, dadurch zu einer erhöhten Genauigkeit beim Messen der Temperatur des Heizers 22 führend. Insbesondere liegen die eingreifenden Abschnitte 235, welche Abschnitte der Heizerleitungen 23 sind, zwischen der Verbindung 27 und dem Heizer 22. Der berechnete Wert des Heizerwiderstandes R_H enthält, wie obenstehend beschrieben ist, Widerstände R_P (siehe 6) der eingreifenden Abschnitte 235. Wenn die Temperatur der eingreifenden Abschnitte 235 in großem Maße von derjenigen des Heizers 22 abweicht, wird es demnach ein Faktor für einen Fehler der Widerstände R_P der eingreifenden Abschnitte 235, was zu einem Verlust der Genauigkeit beim Berechnen der Temperatur des Heizers 22 führt. Die Genauigkeit beim Berechnen der Temperatur des Heizers 22 ist demnach sichergestellt durch ein Verbringen der Temperatur der eingreifenden Abschnitte 235, um im Wesentlichen gleich zu derjenigen des Heizers 22 zu sein.
In dieser Ausführungsform ist die Verbindung 27 wie in 5 veranschaulicht ist außerhalb des Halteabschnitts 26 angeordnet. Die Verbindung 27 ist näher zu dem Heizer 22 platziert als es der Halteabschnitt 26 ist. Die eingreifenden Abschnitte 235 liegen demnach nicht in dem Halteabschnitt 26. Die thermische Kapazität des Halteabschnitts 26 ist groß, sodass die Temperatur des Halteabschnitts 26 schwer zu ändern ist. Der Heizer 22 ist nicht durch den Halteabschnitt 26 umgeben, sodass die Temperatur des Heizers 22 sich leicht ändert. Die Abweichung der Temperatur der eingreifenden Abschnitte 235 von derjenigen des Heizers 22 ist minimiert durch ein Anordnen der eingreifenden Abschnitte 235 näher zu dem Heizer 22 als es der Halteabschnitt 26 ist, ohne sie innerhalb des Halteabschnitts 26 zu platzieren, wodurch die Temperatur der eingreifenden Abschnitte 235 dazu gebracht wird, im Wesentlichen gleich zu derjenigen des Heizers 22 zu sein. Dies beseitigt ein Risiko, dass der Widerstand R_P des eingreifenden Abschnitts 235 ein Faktor für einen Fehler beziehungsweise Irrtum beim Berechnen der Temperatur des Heizers 22 sein wird.
In dieser Ausführungsform ist der Heizer 22 höher im Widerstand als jede der Heizerleitungen 23a und 23b. Insbesondere ist R_H > R_wb ≅ R_wα. Dies verbessert die Effizienz des Heizers 22 beim Erzeugen von Wärme. Der obige Widerstand des Heizers 22 ist ein Widerstand, wenn die Temperatur des Heizers 22 gleich zu derjenigen der Heizerleitungen 23 ist.
Die Steuerschaltung 4 dieser Ausführungsform ist entworfen, um den gemessenen Wert des Widerstandes R_PM der Partikel, welche zwischen den Elektroden 21a und 21b angesammelt sind, unter Verwendung der Temperatur des Heizers 22 zu korrigieren und um die Menge der Partikel, welche in dem Abgas enthalten sind, unter Verwendung des korrigierten Wertes in dem Messmodus zu berechnen. Der Widerstand R_PM der Partikel hängt, wie in 8 veranschaulicht ist, von der Temperatur davon ab. Die Menge der Partikel in dem Abgas wird demnach genau durch ein Korrigieren des Widerstandes R_PM der Partikel unter Verwendung der Temperatur des Heizers 22 abgeleitet, das heißt der Temperatur der Partikel.
Die Steuerschaltung 4 in dieser Ausführungsform ist entworfen, um den Strom i, welcher zu dem Heizer 22 geliefert wird, zu steuern, um die berechnete Temperatur des Heizers 22 auf innerhalb des gegebenen Bereiches in dem Verbrennungsmodus zu bringen. Dies minimiert ein Risiko, dass die Haltbarkeit des Heizers 22 aufgrund einer übermäßigen Zunahme in der Temperatur verringert wird, oder eine Abnahme in der Temperatur des Heizers 22 zu einem Fehlen beim Abbrennen der Partikel führt.
Wie aus der obigen Diskussion offensichtlich ist, sieht diese Ausführungsform den Partikelsensor und das Partikelabtastsystem unter Verwendung des Partikelsensors vor, welche in der Lage sind, die Herstellungskosten davon zu verringern und die Temperatur des Heizers genau zu messen.
In dieser Ausführungsform sind der Partikelsensor 2 und die Steuerschaltung 4 in dem dieselbetriebenen Fahrzeug montiert, können jedoch in benzinbetriebenen Fahrzeugen installiert werden.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
In den folgenden Ausführungsformen repräsentieren dieselben Bezugszeichen, welche in den Zeichnungen verwendet werden, wie diejenigen in der ersten Ausführungsform dieselben Teile wie in der ersten Ausführungsform, solange nicht anderweitig spezifiziert.
Diese Ausführungsform ist ein Beispiel einer modifizierten Struktur des Partikelsensors 2. Die Abtastleitungen 24 (24a, 24b) sind, wie in den 11 und 12 veranschaulicht, jeweils mit den Heizerleitungen 23a und 23b verbunden. Die Steuerschaltung 4 nutzt die Abtastleitungen 24a und 24b, um die Widerstände R_wa und R_wb der zwei Heizerleitungen 23a und 23b zu messen und berechnet den Leitungswiderstand Rwab gemäß einer untenstehenden Gleichung. $R w a b = R_{w a} + R_{w b}$
Insbesondere ist die Summe der Widerstände R_wa und R_wb der zwei Heizerleitungen 23a und 23b als der Leitungswiderstand Rwab definiert.
Diese Ausführungsform misst wie in der ersten Ausführungsform den Gesamtwiderstand R_S (= R_H + Rwab) und berechnet den Heizerwiderstand R_H unter Verwendung einer Gleichung (6) untenstehend. $R_{H} = R_{s} - R w a b = R_{S} - R_{w a} - R_{w b}$
Der obige Weg ermöglicht es dem Heizerwiderstand R_H bestimmt zu werden, um die Temperatur des Heizers 22 genau zu berechnen, auch wenn der Widerstand R_wa der ersten Heizerleitung 23a unterschiedlich von dem Widerstand R_wb der zweiten Heizerleitung 23b ist.
Die zweite Ausführungsform hat dieselben anderen Anordnungen und nützlichen Vorteile wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Diese Ausführungsform ist eine Modifikation der Struktur der Sensorvorrichtung 29. Die Sensorvorrichtung 29 dieser Ausführungsform weist, wie in 13 veranschaulicht ist, eine Mehrzahl von isolierenden dünnen Keramikplatten 295 auf. Die ersten Elektroden 21a und die zweiten Elektroden 21b sind zwischen den isolierenden dünnen Platten 295 angeordnet. Die ersten Elektroden 21a und die zweiten Elektroden 21b sind, wie in 14 veranschaulicht, außerhalb der Endoberfläche 296 der Sensorvorrichtung 29 freiliegend. Die Endoberfläche 296 ist entworfen, um Partikel darauf anzusammeln.
Wie in der ersten Ausführungsform ist die Sensorvorrichtung 29 dieser Ausführungsform, wie in 13 veranschaulicht ist, mit dem Heizer 22 und einem Paar von Heizerleitungen 23a und 23b ausgestattet. Die Abtastleitung 24 ist mit der zweiten Heizerleitung 23b verbunden. Die Steuerschaltung 4 nutzt die Abtastleitung 24, um den Widerstand R_wb der zweiten Heizerleitungen 23 zu messen und nutzt den Widerstand R_wb, um den Leitungswiderstand Rwab (=2R_wb) zu bestimmen.
Diese Ausführungsform hat dieselben anderen Anordnungen und nützlichen Vorteile wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Diese Ausführungsform ist ein Beispiel einer Modifikation wie die Temperatur des Heizers 22 zu berechnen ist. Der Heizer 22 ist bekannt, durch eine Verwendung für eine lange Zeit gealtert zu sein, was zu einem erhöhten Wert des Heizerwiderstandes R_H führen wird. Dies ist der Fall, da die lange Nutzung des Partikelsensors 2 Metallatome veranlasst, wie beispielsweise Pt des Heizers 22, durch Wärme des Heizers 22 aggregiert zu sein.
15 repräsentiert Beziehungen zwischen dem Heizerwiderstand R_H und der Temperatur T bevor und nachdem der Heizer 22 gealtert ist. 15 repräsentiert ebenso eine Beziehung zwischen dem Widerstand R_w der Heizerleitungen 23 und der Temperatur T bevor und nachdem der Heizer 22 gealtert ist. Der Graph zeigt, dass die Beziehungen zwischen dem Heizerwiderstand R_H und der Temperatur T in der Form einer linearen Funktion ausgedrückt werden. Die Funktion B bevor der Heizer 22 gealtert ist, hat eine Steigung größer als diejenige der Funktion A nachdem der Heizer 22 gealtert ist. Wenn der Heizer 22 gealtert ist, führt demnach die Nutzung der Funktion A zu einer verringerten Genauigkeit beim Berechnen der Temperatur T des Heizers 22. Um die Temperatur T des Heizers 22 genau zu bestimmen, ist es demnach notwendig, die Funktion B abzuleiten, nachdem der Heizer 22 gealtert ist, um sie beim Berechnen der Temperatur T zu verwenden.
Es wird untenstehend beschrieben werden, wie die Funktion B nachdem der Heizer 22 gealtert ist, abzuleiten ist. Die Funktion A bevor der Heizer 22 gealtert ist, ist untenstehend ausgedrückt. $R_{H O} = a + b T$
wobei R_HO der Heizerwiderstand R_H ist (das heißt ein anfänglicher Heizerwiderstand R_HO) bevor der Heizer 22 gealtert ist beziehungsweise wird, und a und b Konstanten sind. Die Steuerschaltung 4 speichert die Konstanten a und b darin.
Die Funktion B nachdem der Heizer 22 gealtert ist, ist durch ein Multiplizieren der Funktion A bevor der Heizer 22 gealtert ist mit einer Alterungsrate k gegeben. Insbesondere wird sie ausgedrückt als $R_{H} = k (a + b T)$
Es sei festgehalten, dass die Alterungsrate k größer ist als 1. Die Funktion B wird durch ein Ableiten der Alterungsrate k vorgesehen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Temperatur des Heizers 22 genau berechnet wird.
Diese Ausführungsform berechnet die Alterungsrate k auf dem folgenden Weg. Zuerst werden, unmittelbar nachdem das Partikelerfassungssystem 1 hergestellt ist, in anderen Worten gesagt, bevor der Heizer 22 gealtert ist, der Heizer 22 und die Heizerleitungen 23 auf derselben Temperatur (beispielsweise Temperatur To) platziert. Der anfängliche Heizerwiderstand R_HO und der Widerstand R_w der Heizerleitungen 23 (das heißt ein anfänglicher Leitungswiderstand Rwo) werden dann gemessen und in der Steuerschaltung 4 gespeichert.
Nachdem das Partikelerfassungssystem 1 in dem Fahrzeug montiert ist und ausgeliefert ist, misst die Steuerschaltung 4 periodisch den Heizerwiderstand R_H und den Widerstand R_w der Heizerleitungen 23. Solch eine Messung wird durch die Steuerschaltung 4 nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitdauer seit die Maschine des Fahrzeuges gestoppt wurde erreicht. In anderen Worten gesagt werden der Heizer 22 und die Heizerleitungen 23 auf derselben Temperatur (beispielsweise der Temperatur T₁) platziert, und dann werden die Widerstände R_H und R_w gemessen.
Die Funktion C des Widerstandes R_w der Heizerleitungen 23 und die Temperatur T sind, wie in 15 veranschaulicht ist, kaum geändert, auch wenn der Heizer 22 gealtert ist. Dies ist der Fall, da, wenn der Partikelsensor 2 in Gebrauch ist, die Temperatur des Heizers 22 hoch wird, die Temperatur der Heizerleitungen 23 aber relativ niedrig ist, sodass metallische Atome der Heizerleitungen 23 kaum aggregiert werden.
Nach dem Messen der Widerstände R_H und R_w berechnet die Steuerschaltung 4 die Alterungsrate k unter Verwendung einer untenstehenden Gleichung (7). $k = (R_{H} / R_{w}) / (R_{H O} / R_{W O})$
Die Temperatur T₁ des Heizers 22 und der Heizerleitungen 23, bei welcher die Widerstände R_H und R_w nachdem der Heizer 22 gealtert ist, gemessen werden, kann unterschiedlich zu der Temperatur T₀ sein, bei welcher die anfänglichen Widerstände R_HO und Rwo bevor der Heizer 22 gealtert wird, gemessen werden. Ein Zähler R_H/ R_w der Gleichung (7) ist im Wesentlichen konstant unabhängig von der gemessenen Temperatur. Der Wert von R_H/R_w kann demnach als bei derselben Temperatur T₀ abgeleitet angesehen werden wie derjenigen, bei welcher die anfänglichen Widerstände R_HO und Rwo gemessen werden. Die Heizerleitungen 23 sind, wie obenstehend beschrieben ist, kaum geändert, sodass die Widerstände R_w und R_wo, wenn bei derselben Temperatur T0 abgeleitet, kaum unterschiedlich voneinander sind. Demnach ist R_wo/R_w = 1. Gleichung (7) kann demnach umgeschrieben werden als $k = (R_{H} / R_{H O}) \times (R_{W O} / R_{W}) = R_{H} / R_{H O}$
Dies zeigt, dass die Alterungsrate k, wie durch Gleichung (7) berechnet, eine Rate der Zunahme in dem Heizerwiderstand R_H repräsentiert, nachdem der Heizer 22 von dem anfänglichen Heizerwiderstand R_HO gealtert ist, und dass die Nutzung der Gleichung (7) es ermöglicht, die Alterungsrate k zu berechnen, auch wenn die Messtemperatur T₁, bei welcher die Widerstände R_H und Rw nachdem der Heizer 22 gealtert ist gemessen werden unterschiedlich von der Messtemperatur T₀ ist, bei welcher die anfänglichen Widerstände R_HO und R_WO gemessen werden.
Wenn die Alterungsrate k (= R_H/R_H0) unter Verwendung des anfänglichen Heizerwiderstandes R_HO und des gemessenen Werts des Heizerwiderstandes R_H berechnet werden nachdem der Heizer 22 gealtert ist, und zwar ohne Nutzung der Gleichung (7), kann es zu einem Fehler beim genauen Berechnen der Alterungsrate k führen, da es eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass der anfängliche Heizerwiderstand R_HO und der Heizerwiderstand R_H nicht bei derselben Temperatur gemessen werden. Die Verwendung von Gleichung (7) jedoch ermöglicht es, dass die Alterungsrate k genau abgeleitet wird, auch wenn die gemessenen Temperaturen unterschiedlich voneinander sind.
Durch ein Berechnen der Alterungsrate k wird die Funktion B in 15, das heißt Gleichung (6) abgeleitet. Gleichung (6) umschreibend wird eine Gleichung (8) untenstehend abgeleitet. $T = (R_{H} / k - a) / b$
In dieser Ausführungsform wird der Heizerwiderstand R_H wie in der ersten Ausführungsform beschrieben in dem Messmodus und dem Verbrennungsmodus bestimmt. Die Temperatur T des Heizers 22 wird dann gemäß Gleichung (8) berechnet. Dies ermöglicht es, dass die Temperatur des Heizers 22 genau berechnet wird, auch wenn der Heizer 22 gealtert ist.
Ein Flussdiagramm, welches durch die Steuerschaltung 4 ausgeführt wird, wird untenstehend beschrieben werden. Diese Ausführungsform führt, wie in 16 veranschaulicht ist, einen Alterungsratenberechnungsmodus (Schritte S1 und S2), den Messmodus (Schritte S4 bis S8) und den Verbrennungsmodus (Schritte S9 bis S13) durch. Wenn in den Alterungsratenberechnungsmodus eingetreten wird, schreitet die Routine zu Schritt S 1 voran, wobei die Steuerschaltung 4 bestimmt, ob eine gegebene Zeitdauer verstrichen ist, seit die Maschine gestoppt wurde oder nicht. Wenn eine JA-Antwort erhalten wird, dann schreitet die Routine zu Schritt S2 voran, wobei der Heizerwiderstand R_H und der Widerstand R_w der Heizerleitungen 23 gemessen werden. Die Alterungsrate k wird dann gemäß Gleichung (7) berechnet.
Nachfolgend schreitet die Routine zu Schritt S3 voran, wobei die Maschine gestartet wird. Die Routine schreitet zu Schritt S4 voran, wobei der Widerstand R_PM der Partikel unter Verwendung des Partikelsensors 2 gemessen wird. Die Routine schreitet zu Schritt S5 voran, wobei der Widerstand R_w jeder der Heizerleitungen 23 und der Gesamtwiderstand Rs bestimmt werden. Der Leitungswiderstand Rwab (= 2R_w) wird von dem Gesamtwiderstand Rs subtrahiert, um den Heizerwiderstand R_H zu bestimmen.
Danach schreitet die Routine zu Schritt S6 voran, wobei der Heizerwiderstand R_H und die Alterungsrate k verwendet werden, um die Temperatur T des Heizers 22 gemäß Gleichung (8) zu berechnen. Die Routine schreitet zu Schritt S7 voran, wobei die Temperatur T des Heizers 22 verwendet wird, um den gemessenen Wert des Widerstandes R_PM der Partikel zu korrigieren und dann die Menge von Partikeln, welche in dem Abgas enthalten sind, zu berechnen.
Nachfolgend schreitet die Routine zu Schritt S8 in 17 voran, wobei bestimmt wird, ob in den Verbrennungsmodus eingetreten werden soll oder nicht. Beispielsweise wird, wenn der Strom, welcher zwischen den Elektroden 21 des Partikelsensors 2 fließt, saturiert ist, bestimmt, dass in den Verbrennungsmodus eingetreten werden sollte.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S8 erhalten wird, dann schreitet die Routine zu Schritt S9 voran, wobei der Heizer 22 mit Energie beziehungsweise Leistung versorgt wird, um Wärme zu erzeugen, wodurch die Partikel, welche zwischen den Elektroden 21 angesammelt sind, abgebrannt werden. Die Routine schreitet dann zu Schritt S10 voran, wobei der Widerstand R_w der Heizerleitung 23 und der Gesamtwiderstand Rs gemessen werden. Der Leitungswiderstand Rwab (= 2R_w) wird von dem Gesamtwiderstand Rs subtrahiert, um den Heizerwiderstand R_H zu bestimmen. Die Routine schreitet dann zu Schritt S11 voran, wobei der Heizerwiderstand R_H und die Alterungsrate k verwendet werden, um die Temperatur T des Heizers 22 gemäß Gleichung (8) zu berechnen.
Nachfolgend schreitet die Routine zu Schritt S12 voran, wobei die Menge von Strom, welche zu dem Heizer 22 geliefert wird, gesteuert wird, um die Temperatur T des Heizers 22 auf innerhalb eines vorgewählten Bereichs zu bringen. Die Routine schreitet zu Schritt S13 voran, worin bestimmt wird, ob der Heizer 22 für eine gegebene Zeitdauer mit Energie beziehungsweise Leistung versorgt worden ist oder nicht. Wenn eine JA-Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Partikel, welche zwischen den Elektroden 21 abgeschieden sind, vollständig abgebrannt worden sind, dann kehrt die Routine zurück zu Schritt S4, um in den Messmodus einzutreten.
Der Betrieb und vorteilhafte Effekte dieser Ausführungsform werden untenstehend beschrieben werden. Die Steuerschaltung 4 führt, wie obenstehend beschrieben ist, den Alterungsratenberechnungsmodus (Schritte S1 und S2) durch. Insbesondere misst nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitdauer seit die Maschine gestoppt war die Steuerschaltung 4 den Widerstand R_w der Heizerleitung 23 und den Heizerwiderstand R_H und berechnet dann die Alterungsrate k gemäß Gleichung (7). Nachfolgend nutzt in dem Messmodus (Schritte S4 bis S8) und dem Verbrennungsmodus (Schritte S9 bis S13) die Steuerschaltung 4 den Heizerwiderstand R_H und die Alterungsrate k, um die Temperatur T des Heizers 22 zu berechnen (Schritte S6 und S11). Dies ermöglicht es, dass die Temperatur T des Heizers 22 genau abgeleitet wird, auch wenn der Heizer 22 sich mit dem Alter verschlechtert. Es ist demnach möglich, die Menge von Partikeln in dem Abgas in dem Messmodus genau zu bestimmen oder die Temperatur des Heizers 22 in dem Verbrennungsmodus genau zu steuern.
Andere Anordnungen und nützliche Vorteile sind identisch mit denjenigen in der ersten Ausführungsform.
Diese Ausführungsform berechnet die Temperatur T des Heizers 22 unter Verwendung des Heizerwiderstandes R_H und der Alterungsrate k in jedem des Messmodus und des Verbrennungsmodus, kann jedoch nicht darauf beschränkt werden. Diese Ausführungsform kann die Temperatur T des Heizers nur in einem des Messmodus und des Verbrennungsmodus berechnen.
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Diese Ausführungsform ist eine Modifikation des Flussdiagramms, welches in der Steuerschaltung 4 ausgeführt wird. Wie in der vierten Ausführungsform führt die Steuerschaltung 4 dieser Ausführungsform, wie in 18 veranschaulicht ist, den Alterungsratenberechnungsmodus (Schritte S2 und S2) durch. Nach der Vollendung der Operation in Schritt S2 schreitet die Routine zu Schritt S21 voran, worin bestimmt wird, ob die Alterungsrate k einen gegebenen Grenzwert überschritten hat oder nicht. Wenn eine JA-Antwort erlangt wird, wird geschlossen, dass der Heizer 22 eine Fehlfunktion aufweist. Die Routine schreitet dann zu Schritt S22 voran, wobei Nutzer über die Tatsache informiert werden, dass der Heizer 22 eine Fehlfunktion aufweist. Alternativ schreitet, wenn eine NEIN-Antwort in Schritt S21 erhalten wird, dann die Routine zu Schritt S3 voran (siehe 16). Schritte S3 bis S13 sind identisch mit denjenigen in der vierten Ausführungsform und eine Erklärung davon im Detail wird hier ausgelassen werden.
Der Betrieb und nützliche Effekte in dieser Ausführungsform werden untenstehend beschrieben werden. Wenn die Alterungsrate k den gegebenen Grenzwert überschritten hat, werden Nutzer über die Tatsache informiert, dass der Heizer 22 eine Fehlfunktion aufweist (Schritte S21 und S22). Dies versetzt die Nutzer in die Lage, schnell die Fehlfunktion des Heizers 22 zu erkennen, um den Partikelsensor 22 durch einen neuen zu ersetzen.
Andere Anordnungen und nützliche Vorteile sind identisch mit denjenigen in der vierten Ausführungsform.
Diese Ausführungsform nutzt wie in der vierten Ausführungsform die Alterungsrate k, um die Temperatur des Heizers 22 zu berechnen, kann jedoch nicht darauf beschränkt werden. Die Alterungsrate k kann nur beim Diagnostizieren des Heizers 22 verwendet werden.

Claims

Partikelabtastsystem (1), welches mit einem Partikelsensor (2) ausgestattet ist und einer Steuerschaltung (4), welche mit dem Partikelsensor (2) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (4) selektiv in einem Messmodus und einem Verbrennungsmodus arbeitet, wobei der Messmodus dazu da ist, um einen Widerstand (R_PM) der Partikel, welche zwischen den Elektroden (21) angesammelt sind, zu messen und um eine Menge der Partikel in dem Abgas unter Verwendung des gemessenen Widerstandes zu berechnen, wobei der Verbrennungsmodus dazu da ist, um den Heizer (22) mit Leistung zu versorgen, um Wärme zu erzeugen, um die Partikel, welche auf dem Abscheideabschnitt (20) angesammelt sind, abzubrennen, wobei in wenigstens einem des Messmodus und des Verbrennungsmodus die Steuerschaltung (4) einen Widerstand (R_w) der Heizerleitungen (23) wie unter Verwendung der Abtastleitung (24) gemessen nutzt, um einen Leitungswiderstand (Rwab) zu berechnen, welcher der Summe der Widerstände (R_w) der jeweiligen Heizerleitungen (23) ist, und ebenso um einen Gesamtwiderstand (R_S) zu bestimmen, welcher die Summe eines Heizerwiderstands (R_H) des Heizers (22) und des Leitungswiderstandes (Rwab) ist, wobei die Steuerschaltung auch den Leitungswiderstand (Rwab) von dem Gesamtwiderstand (Rs) subtrahiert, um den Heizerwiderstand (R_H) abzuleiten, und eine Temperatur des Heizers (22) unter Verwendung des abgeleiteten Heizerwiderstandes (R_H) bestimmt, wobei der Partikelsensor Folgendes aufweist: einen Abscheideabschnitt (20), auf welchem sich Partikel in Abgas ansammeln dürfen; ein Paar von Elektroden (21), welche auf dem Abscheideabschnitt (20) angeordnet sind und voneinander getrennt sind; einen Heizer (22), welcher den Abscheideabschnitt (20) erwärmt; und ein Paar von Heizerleitungen (23), welche mit dem Heizer (22) verbunden sind und einen Pfad definieren, durch welchen ein elektrischer Strom zu dem Heizer (22) geliefert wird, wobei eine Abtastleitung (24) mit wenigstens einer der Heizerleitungen (23) verbunden ist, um einen Widerstand der einen der Heizerleitungen zu messen, und wobei die Steuerschaltung (4) darin einen anfänglichen Heizerwiderstand R_HO und einen anfänglichen Leitungswiderstand Rwo speichert, wie bei derselben Temperatur gemessen bevor der Heizer (22) gealtert ist, wobei der anfängliche Heizerwiderstand R_HO ein Wert des Heizerwiderstands (R_H) ist, wobei der anfängliche Leitungswiderstand Rwo ein Wert des Widerstandes (R_w) der Heizerleitung (23) ist, wobei nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitdauer seit eine Maschine, welche das Abgas emittiert, gestoppt war, die Steuerschaltung (4) in einen Alterungsratenberechnungsmodus eintritt, um den Widerstand R_w der Heizerleitung (23) und den Heizerwiderstand R_H zu messen und um eine Alterungsrate k des Heizers (22) gemäß einer Gleichung untenstehend $k = (R_{H} / R_{w}) / (R_{H O} / R_{W O})$
zu berechnen und wobei in wenigstens einem des Verbrennungsmodus und des Messmodus die Steuerschaltung (4) die Alterungsrate k und den Heizerwiderstand (R_H) nutzt, um die Temperatur des Heizers (22) zu berechnen.
Partikelabtastsystem (1), welches mit einem Partikelsensor (2) ausgestattet ist und einer Steuerschaltung (4), welche mit dem Partikelsensor (2) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (4) selektiv in einem Messmodus und einem Verbrennungsmodus arbeitet, wobei der Messmodus dazu da ist, um einen Widerstand (R_PM) der Partikel, welche zwischen den Elektroden (21) angesammelt sind, zu messen und um eine Menge der Partikel in dem Abgas unter Verwendung des gemessenen Widerstandes zu berechnen, wobei der Verbrennungsmodus dazu da ist, um den Heizer (22) mit Leistung zu versorgen, um Wärme zu erzeugen, um die Partikel, welche auf dem Abscheideabschnitt (20) angesammelt sind, abzubrennen, wobei in wenigstens einem des Messmodus und des Verbrennungsmodus die Steuerschaltung (4) einen Widerstand (R_w) der Heizerleitungen (23) wie unter Verwendung der Abtastleitung (24) gemessen nutzt, um einen Leitungswiderstand (Rwab) zu berechnen, welcher der Summe der Widerstände (R_w) der jeweiligen Heizerleitungen (23) ist, und ebenso um einen Gesamtwiderstand (Rs) zu bestimmen, welcher die Summe eines Heizerwiderstands (R_H) des Heizers (22) und des Leitungswiderstandes (Rwab) ist, wobei die Steuerschaltung auch den Leitungswiderstand (Rwab) von dem Gesamtwiderstand (Rs) subtrahiert, um den Heizerwiderstand (R_H) abzuleiten, und eine Temperatur des Heizers (22) unter Verwendung des abgeleiteten Heizerwiderstandes (R_H) bestimmt, wobei der Partikelsensor Folgendes aufweist: einen Abscheideabschnitt (20), auf welchem sich Partikel in Abgas ansammeln dürfen; ein Paar von Elektroden (21), welche auf dem Abscheideabschnitt (20) angeordnet sind und voneinander getrennt sind; einen Heizer (22), welcher den Abscheideabschnitt (20) erwärmt; und ein Paar von Heizerleitungen (23), welche mit dem Heizer (22) verbunden sind und einen Pfad definieren, durch welchen ein elektrischer Strom zu dem Heizer (22) geliefert wird, wobei eine Abtastleitung (24) mit wenigstens einer der Heizerleitungen (23) verbunden ist, um einen Widerstand der einen der Heizerleitungen zu messen, und wobei die Steuerschaltung (4) darin einen anfänglichen Heizerwiderstand R_HO und einen anfänglichen Leitungswiderstand Rwo speichert, wie bei derselben Temperatur gemessen bevor der Heizer (22) gealtert ist, wobei der anfängliche Heizerwiderstand R_HO ein Wert des Heizerwiderstands (R_H) ist, wobei der anfängliche Leitungswiderstand Rwo ein Wert des Widerstandes (R_w) der Heizerleitung (23) ist, wobei nach einem Verstreichen einer gegebenen Zeitdauer seit eine Maschine, welche das Abgas emittiert, gestoppt war, die Steuerschaltung (4) in einen Alterungsratenberechnungsmodus eintritt, um den Widerstand R_w der Heizerleitung (23) und den Heizerwiderstand R_H zu messen und um eine Alterungsrate k des Heizers (22) gemäß einer Gleichung untenstehend $k = (R_{H} / R_{w}) / (R_{H O} / R_{W O})$
zu berechnen und wobei die Steuerschaltung (4) bestimmt, dass der Heizer (22) eine Fehlfunktion aufweist, wenn die Alterungsrate k einen gegebenen Grenzwert überschritten hat.
Partikelabtastsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Partikelsensor (2) eine Sensorvorrichtung (29) und einen Halteabschnitt (26) aufweist, wobei die Sensorvorrichtung den Abscheideabschnitt (20), die Elektroden (21), den Heizer (22), die Heizerleitungen (23) und die Abtastleitung (21) darauf gebildet hat, wobei der Halteabschnitt (26) die Sensorvorrichtung (29) mit dem Abscheideabschnitt (20) freiliegend und die Sensorvorrichtung (29) zurückhaltend umgibt, und wobei der Heizer (22) außerhalb des Halteabschnitts (26) angeordnet ist, wobei eine Verbindung (27) zwischen der Abtastleitung (24) und der Heizerleitung (23) näher zu dem Heizer (22) platziert ist als es der Halteabschnitt (26) ist.
Partikelabtastsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei der Heizer (22) im Widerstand höher ist als jede der Heizerleitungen (23).
Partikelabtastsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem Messmodus die Steuerschaltung (4) die berechnete Temperatur des Heizers (22) nutzt, um einen gemessenen Wert des Widerstandes (R_PM) der Partikel zu korrigieren und den korrigierten Messwert des Widerstandes (R_PM) nutzt, um die Menge der Partikel zu berechnen.
Partikelabtastsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem Verbrennungsmodus die Steuerschaltung (4) einen Betrag von elektrischem Strom steuert, welcher zu dem Heizer (22) geliefert wird, um die berechnete Temperatur des Heizers (22) auf innerhalb eines gegebenen Bereiches zu verbringen.