EP1436589A2 - Method for detecting particles in a gas stream and detector - Google Patents

Method for detecting particles in a gas stream and detector

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Publication number
EP1436589A2
EP1436589A2 EP02785044A EP02785044A EP1436589A2 EP 1436589 A2 EP1436589 A2 EP 1436589A2 EP 02785044 A EP02785044 A EP 02785044A EP 02785044 A EP02785044 A EP 02785044A EP 1436589 A2 EP1436589 A2 EP 1436589A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electrodes
sensor according
dielectric layer
dielectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02785044A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Sprenger
Thomas Wahl
Reinhard Pfendtner
Thomas Brinz
Kai Baldenhofer
Thomas Grau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10244702A external-priority patent/DE10244702A1/en
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1436589A2 publication Critical patent/EP1436589A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/92—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating breakdown voltage

Definitions

  • the invention is based on a method or a sensor for detecting particles in a gas stream, in particular soot particles in an exhaust gas stream, in accordance with the type defined in more detail in the preamble of the independent claims.
  • soot particles In diesel combustion engines in particular, it is very important to keep the level of soot particles discharged to the environment as low as possible. For this purpose, it is expedient to monitor the emission of soot particles in the operating state of the internal combustion engine by arranging a sensor in the exhaust line.
  • the sensor can be downstream or upstream of a soot filter arranged in the exhaust line. be introduced. If the sensor is introduced into the exhaust line downstream of the soot filter, the sensor can also be used to check the functionality of the soot filter.
  • soot particles in an exhaust gas of an internal combustion engine, i.e. in standard engine operation to measure changes in engine behavior, e.g. due to a malfunction to be able to detect immediately.
  • a sensor for the detection of soot particles in a gas stream is known from German Offenlegungsschrift DE 198 53 841 AI.
  • This sensor is used in particular for the detection of soot particles in an exhaust line of a motor vehicle with a diesel internal combustion engine and comprises a first electrode or central electrode, which is connected to a high-voltage source, and a second electrode or ground electrode, which has the same potential as the exhaust line made of metal lies.
  • a measure of the concentration of soot particles in the exhaust gas either the minimum level of the electrical voltage at which sparks occur between the two electrodes or, if the electrical voltage is kept constant, the size of the ionization current flowing between the two electrodes is used.
  • an apparatus for treating an exhaust gas which comprises two electrodes arranged in the manner of a plate capacitor, at least one of which is provided with a dielectric.
  • the device works on the principle of dielectric barrier discharge. However, this device cannot be used to infer a concentration of particles in the gas stream in question.
  • the method and the sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, with the features according to the preamble of the independent claims, have the advantage over the use of the dielectric barrier discharge, a measurement of a particle concentration, in particular a soot particle concentration to enable. This advantageously avoids sparks between the electrodes, so that when using the sensor z. B. a high electromagnetic compatibility (EMC) of the sensor in the overall system is achieved in an exhaust line.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the sensor used regenerates itself through the measurement process, i.e. Particles influencing the process of the dielectric barrier discharge, in particular soot particles, which can be detected by influencing the discharge process, are burned by the discharge at the same time, so that the sensor is always ready for measurement.
  • the measures listed in the dependent claims allow advantageous developments and improvements of the methods and the sensor specified in the independent claims. Due to a dielectric that can be configured as insulation for at least one of the electrodes, the installation of the electrodes in an exhaust gas line is also simple, since essentially no contamination of the electrode provided with the coating can occur due to the exhaust gas. The design as an insulation layer also increases the operational reliability of the method or the sensor.
  • the sensor according to the invention can be designed, for example, to be arranged in an exhaust line of a motor vehicle with a diesel engine or a gasoline engine, or also for use in the field of domestic engineering for an oil heater.
  • the sensor also enables a simple and inexpensive check of the functionality of filters, in particular soot filters.
  • the sensor can be arranged in a suitably designed or adapted housing or holder.
  • the insulating material is expediently formed by a ceramic.
  • a ceramic is a wear-resistant material.
  • the sensor according to the invention is particularly advantageous if both the ground electrode and the further electrode are each formed with a coating of an insulating material.
  • the sensor can have very different geometries.
  • the electrodes consist of plates arranged essentially parallel to one another. These two plates are each provided with a coating of the insulating material, for example.
  • the one electrode can be cylindrical, the second electrode being arranged in the axis of the cylindrical first electrode.
  • the cylindrical ground electrode in this embodiment expediently has axial slots formed on the circumference.
  • an alternating voltage is preferably present between the electrodes, which is between 1 kV and 10 kV.
  • the level of the high voltage used is fundamentally dependent on the distance between the two electrodes and the thickness of the coating acting as a dielectric.
  • the particle flows measured by means of the sensor are in the microampere or milliampere range.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a soot sensor according to the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of an alternative embodiment of a soot sensor in a perspective view
  • FIG. 3 shows a more detailed illustration of a sensor according to the invention which is fastened in a holder in one Longitudinal section
  • Figure 4 a to c another embodiment Figure 5 a to c another alternative embodiment
  • Figure 6 an evaluation circuit.
  • the sensor 1 shows a sensor 1 for the detection of soot particles in an exhaust gas stream of a motor vehicle.
  • the sensor 1 shown is thus designed for installation in an exhaust line and is accommodated for this purpose in a holder, not shown here, which can be attached to the exhaust line.
  • the direction of flow of the exhaust gas in the exhaust line is shown by an arrow X.
  • the sensor 1 is constructed in the manner of a plate capacitor and comprises a first electrode 2 designed as a plate and a second electrode 3 also designed as a plate.
  • the electrodes are made of steel, for example. Alternatively, platinum can be used, or electrodes coated with platinum can be used.
  • a high voltage of approximately 5 kV is applied to the first electrode 2 via a high-voltage line 4.
  • the applied high voltage is an AC voltage with a frequency of approximately 10 kHz.
  • the second electrode 3 is connected to ground via a ground line 5 and therefore forms the so-called ground electrode.
  • the two electrodes 2 and 3 of the sensor 1 each have a coating acting as a dielectric, which consists of an electrically insulating ceramic and is not shown in the drawing; this coating covers the mutually facing sides of the electrodes 2 and 3.
  • the edge surfaces and the side of the electrodes facing away from the other electrode are not or only partially provided with the coating.
  • the electrodes are also covered with a corrosion-resistant layer, for example aluminum oxide ceramic or glass, in order to protect them from aggressive constituents of the exhaust gas, at locations that are not shielded from the environment by dielectric material.
  • the corrosion-resistant layer can consist of the same material as the dielectric, so that the electrodes are electrically insulated from the surrounding gas with the dielectric on all sides.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a sensor 10 for the detection of soot particles in an exhaust gas stream of a motor vehicle.
  • the direction of flow of the exhaust gas in an exhaust line is again shown by an arrow X.
  • the sensor 10 has a first electrode 11, which is connected via a line 12 to a high-voltage source. Furthermore, the sensor 10 has a second electrode 13 which is cylindrical and is connected to ground via a line 14. Consequently, the second electrode 13 forms a ground electrode.
  • the electrode 11 and the ground electrode 13 forming an annular space are arranged coaxially to one another.
  • the flow direction X of the exhaust gas here runs at right angles to the axis of the ground electrode 13 or the electrode 11.
  • the ground electrode 11 is formed with axial slots 15.
  • the electrode 11 and the ground electrode 13 are each provided with a coating made of a ceramic material, partial areas of the electrodes being able to be left out when a coating is provided, so that partial electrical contact between the surrounding gas or exhaust gas and the respective area occurs Can form electrode.
  • the arrangement also works if the electrodes are completely covered with electrically insulating material.
  • FIG. 3 shows a sensor 20 for the detection of soot particles in an exhaust gas of a motor vehicle, which is constructed according to the principle of the soot sensor shown in FIG. 2 and in turn has a first electrode 11 designed as a central electrode, which is arranged coaxially with a second electrode 13 is formed with slots 15 and forms the so-called ground electrode.
  • the two electrodes 11 and 13 are each formed with a coating of an insulating ceramic material in accordance with the embodiment shown in FIG.
  • the two electrodes 11 and 13 of the sensor 20 shown in FIG. 3 are fastened to a sensor holder 21, which in turn is connected to a flange 22, via which the sensor 20 can be connected to a suitable component of the exhaust system of a motor vehicle.
  • a sensor holder 21 which in turn is connected to a flange 22, via which the sensor 20 can be connected to a suitable component of the exhaust system of a motor vehicle.
  • To fix the Sensor holder 21 in flange 22 extends through a locking screw 23 through a radial bore 24 of a circuit housing 25.
  • the locking screw 23 engages in an annular groove 26, which is formed on the outer circumference of the sensor holder 21.
  • the sensor 20 also has a sensor base 27, which is electrically insulating and is penetrated by a lead 12 leading to the electrode 11, on which a contact point 31 is formed for connecting a measuring line, not shown here.
  • the electrode 11 is fixed to the sensor holder 21 via the sensor foot 27.
  • the circuit housing 25 On the side facing away from the two electrodes 11 and 13, the circuit housing 25 is closed by means of a base plate 28 which is fixed by a screw 29. A sealing ring 30 is arranged between the base plate 28 and the circuit housing 25 in order to protect the sensor against contamination or moisture.
  • the ground electrode 3 or 13 is grounded, whereas the electrode 2 or 11 is connected to a high-voltage source, so that a voltage between 1 kV and 10 kV is present at the electrode 2 or 11.
  • the high voltage is an AC voltage with a frequency of approximately 10 kHz. Due to the high-frequency alternating voltage applied to the electrodes 2 and 11, when a certain threshold voltage is exceeded, dielectrically impeded discharges form which generate a non-thermal plasma with positive and negative ions, electrons, radicals and excited particles. These local discharges form in so-called filaments, i.e. thread-like areas. If soot particles are now contained in the exhaust gas flowing in the direction of the respective arrow X, the discharges along these thread-like regions are influenced by the exhaust gas components.
  • a measurable current is a quantity correlated with the number of particles, in particular proportional to the number of particles, the current carried by the dielectrically impeded discharge decreasing with increasing soot particle density in the exhaust gas stream.
  • the discharge pulses that occur can also be counted or individual discharge pulses can be evaluated with regard to their pulse height or pulse width and / or with regard to the charge transport associated with them per discharge pulse in order to determine the quantity of particles or particles present To be able to close soot particles.
  • the measurement signal can be evaluated and included in the control circuit for the internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the current between two electrodes influenced by soot particles can be measured, for example.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments illustrated above. Rather, other geometrical shapes of the electrodes and other arrangements of the two electrodes with respect to one another are also conceivable. It is also conceivable that the sensor according to the invention has more than one electrode and / or more than one ground electrode.
  • FIG. 4a shows a soot sensor 98 in a cross-sectional side view.
  • the soot sensor has an electrode 112 and a ground electrode 114, the space between these flat electrodes being filled with a dielectric 116, for example an aluminum oxide ceramic.
  • the electrode 112 can be connected to a high-frequency electrical AC voltage source via a high-voltage connection 100, the ground electrode 114 is connected to an electrical ground via a ground connection 110.
  • the lateral extension of the electrode 112 is smaller than the lateral extension of the electrode 114.
  • the dielectric 116 projects laterally beyond the larger of the two electrodes (alternatively, the dielectric can be chosen such that its lateral extension coincides with the lateral extension of the larger electrode 114 4b shows the sensor 98 in a plan view of the rectangular-shaped electrode 112. Below the electrode 112 is the plate-shaped dielectric 116, which projects beyond the electrode 112 both in direction 118 and in direction 119.
  • the direction 119 is a direction perpendicular to the direction 118 and perpendicular to the direction 117.
  • the ground electrode 114 shown in broken lines is located on the side of the dielectric facing away from the electrode 112.
  • the sensor can be arranged in the exhaust gas line by means of fastening elements known per se, that the exhaust gas strikes the dielectric along a direction 118 parallel to the plate-shaped extension of the dielectric.
  • the arrangement in the exhaust line can be such that the main direction of flow of the exhaust gas in the exhaust line coincides with the direction 117 shown in FIG. 4a, but also with the direction 119.
  • the installation can in particular be carried out in such a way that the exhaust gas is first at the soot sensor flows past, in order to then pass through a downstream particle filter.
  • the ground electrode can serve to fasten the sensor in the exhaust pipe so that the exhaust gas can flow on it.
  • the electrode 112 is automatically held over the dielectric 116, which is connected to the two electrodes, for example, via a connection which is resistant to high temperatures (not shown).
  • This arrangement ensures a compact structure.
  • the connection can be produced, for example, in a technique such as is used in ceramic multilayer circuits: ceramic layers and interconnect layers are applied to one another as “green sheets” and sintered together in a furnace, so that after the manufacturing process has ended, the dielectric is passed through the ceramic base body is formed and the electrodes emerge from the interconnect layers arranged on both sides.
  • the soot sensor 98 is used to measure the soot concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, in particular diesel internal combustion engines of motor vehicles, while driving. The soot sensor uses the effect of the dielectric barrier discharge.
  • This dielectrically impeded discharge is influenced by soot particles flying past the sensor.
  • the discharge due to an applied high voltage takes place in the exhaust gas space between the electrode 112 and the dielectric 114 in the vicinity of the electrode 112.
  • this discharge area is provided with the reference symbol 120. It is in this area that soot particles that fly through the discharge filaments that form there influence the dielectric barrier discharge. This influence can be measured, either by evaluating the frequency of discharge pulses or by integrating a quantity of charge transferred from one electrode to the other within a certain period of time. A comparison or a difference formation with the discharge pulse frequency or the discharge current without soot particles provides a measure proportional to the soot particle density in the exhaust gas.
  • a soot sensor by means of dielectric barrier discharge enables a simple construction, which is characterized by an increased resistance to aggressive components of the exhaust gas.
  • the above-mentioned construction with ceramic material in connection with the fact that no free-standing (wire-shaped) electrode is required results in a simple structure that is not sensitive to ceramics. Since a single discharge goes out after a short time in the case of a dielectric barrier discharge, the formation of an undesired arc discharge is prevented.
  • both electrodes can also be connected symmetrically to a high-voltage potential, that is, if a voltage U is to be between the electrodes, that the first electrode is at + U / 2 and the second electrode is at -U / 2 is placed.
  • a high-voltage potential that is, if a voltage U is to be between the electrodes, that the first electrode is at + U / 2 and the second electrode is at -U / 2 is placed.
  • an alternating current measurement can also be carried out.
  • Figure 5 shows a further alternative embodiment of a soot sensor, analogous to Figure 4 in partial figure a) in a cross-sectional side view and in partial figure b) in a plan view.
  • a first rectangular-shaped electrode 134 and a second rectangular-shaped electrode 136 with a rectangular area which is larger than the rectangular area of the electrode 134 are electrically insulated from one another by two dielectric layers 138 and 140 which lie one on top of the other and fill the gap between the electrodes.
  • the rectangular and plate-shaped dielectric layer 138 projects beyond the first electrode 134 on all sides.
  • the first dielectric layer 140 is attached, which in turn projects beyond the second dielectric layer on all sides (greater lateral extent).
  • the first dielectric layer 140 also projects beyond second electrode 136 on all sides.
  • the first electrode 134 can be connected via a first electrode connection 130 to an electrical high-voltage arrangement, the second electrode 136 via a second electrode connection 132.
  • the two dielectric layers have different dielectric constants.
  • the dielectric 140 is, for example, an aluminum oxide ceramic and the dielectric 138 is, for example, an alloy glass.
  • the two electrodes of the soot sensor are not connected asymmetrically to ground or high voltage (U), but the first electrode is connected with half the positive voltage U / 2 and the second electrode with half the negative voltage (-U / 2) acted upon.
  • U ground or high voltage
  • the first electrode is connected with half the positive voltage U / 2 and the second electrode with half the negative voltage (-U / 2) acted upon.
  • one of the two electrodes can also be connected to ground, so that the alternating voltage between the electrodes is based solely on a variation of the high-voltage potential on the other electrode.
  • an intermediate space can also be provided between the two dielectrics, into which exhaust gas can penetrate.
  • this structure is more complex to construct or mount in the exhaust tract, since the two dielectrics or the electrode connected to them must be fastened at a distance from one another.
  • a regeneration of the sensor occurs through the measuring process itself, which means that additional measures for burning off soot sitting on the electrodes are fundamentally not necessary, since the sensor self-cleans through the dielectrically impeded discharges.
  • heating elements can of course be provided as an additional measure, which can be switched on if necessary to support the soot burn-up.
  • FIG. 6 exemplifies an evaluation circuit connected to the soot sensor 98.
  • a high-voltage source 40 for high-frequency electrical alternating voltages in a voltage range from 1 to 10 kilovolts and a frequency range from 1 to 100 kilohertz is connected on the one hand to a ground connection and on the other hand via a series resistor 42 to the electrode of the soot sensor 98 from FIG. 4, while the ground electrode is connected to ground lies.
  • a coupling capacitor 44 is connected to the electrical connection of the series resistor to the electrode, the second connection of which leads to a measuring resistor 46.
  • the measuring resistor is also connected to ground.
  • An evaluation circuit 48 for example an oscillograph 48, is connected on the one hand to ground and on the other hand to the connecting line between coupling capacitor 44 and measuring resistor 46.
  • the high-frequency high voltage is connected between the two electrodes of the sensor.
  • the evaluation circuit processes the voltage drop across the measuring resistor due to the discharge current in the soot sensor.
  • the coupling capacitor ensures that stationary voltages or currents do not reach the evaluation circuit.
  • the series resistor 42 ensures that no high-frequency interference reaches the evaluation circuit from the AC voltage source.
  • the evaluation circuit detects the discharge current induced by the soot particles (or, in a time-integrated manner, the amount of charge transferred between the electrodes) and / or the induced individual discharge pulses.
  • known pulse counters can be used to measure the pulse frequency, or arrangements with which the shape or the amplitude of the pulses can be determined and can be evaluated. If soot particles move through the spatial area of the dielectric barrier discharge, the number and / or shape of the discharge pulses change. This change (s) is / are evaluated and provide the desired information about the concentration of the soot in the exhaust gas.
  • the evaluation circuit can at least partially be replaced by software solutions that are implemented in an engine control unit.
  • a high-pass circuit can be provided between the coupling capacitor and the line to 48 in order to filter out the lower frequencies of the high voltage.
  • an alternating current measurement can also be used to detect soot particles.

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Abstract

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

Description

Verfahren zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom und Sensor hierzuMethod for the detection of particles in a gas stream and sensor therefor
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Verfahren bzw. einem Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, gemäß der im Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche näher definierten Art aus .The invention is based on a method or a sensor for detecting particles in a gas stream, in particular soot particles in an exhaust gas stream, in accordance with the type defined in more detail in the preamble of the independent claims.
Insbesondere bei Diesel-Verbrennungsmaschinen ist es von großer Bedeutung, das Niveau von an die Umgebung abgeführten Rußpartikeln möglichst niedrig zu halten. Hierzu ist es zweckmäßig, den Ausstoß von Rußpartikeln im Betriebszustand der Verbrennungsmaschine durch Anordnung eines Sensors im Abgasstrang zu überwachen. Der Sensor kann dabei stromab o- der stromauf eines in dem Abgasstrang angeordneten Rußfil- ters eingebracht sein. Wenn der Sensor stromab des Rußfilters in den Abgasstrang eingebracht ist, kann der Sensor auch zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Rußfilters herangezogen werden.In diesel combustion engines in particular, it is very important to keep the level of soot particles discharged to the environment as low as possible. For this purpose, it is expedient to monitor the emission of soot particles in the operating state of the internal combustion engine by arranging a sensor in the exhaust line. The sensor can be downstream or upstream of a soot filter arranged in the exhaust line. be introduced. If the sensor is introduced into the exhaust line downstream of the soot filter, the sensor can also be used to check the functionality of the soot filter.
Ferner ist es zweckmäßig, die Konzentration an Rußpartikeln in einem Abgas einer Verbrennungsmaschine kontinuierlich, d.h. im Standardbetrieb des Motors, zu messen, um Veränderungen im Motorverhalten, z.B. aufgrund einer Fehlfunktion, unmittelbar detektieren zu können.It is also expedient to continuously increase the concentration of soot particles in an exhaust gas of an internal combustion engine, i.e. in standard engine operation to measure changes in engine behavior, e.g. due to a malfunction to be able to detect immediately.
Ein Sensor zur Detektion von Rußpartikeln in einem Gasstrom ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 53 841 AI bekannt. Dieser Sensor dient insbesondere zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Diesel-Verbrennungsmaschine und umfaßt eine erste E- lektrode bzw. Mittelelektrode, die mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist, sowie eine zweite Elektrode bzw. Masseelektrode, die auf dem gleichen Potential wie der aus Metall gefertigte Abgasstrang liegt. Als Maß für die Konzentration von Rußpartikeln in dem Abgas wird entweder das Minimalniveau derjenigen elektrischen Spannung, bei der Funken zwischen den beiden Elektroden auftreten, oder aber bei konstant gehaltener elektrischer Spannung die Größe des zwischen den beiden Elektroden fließenden Ionisationsstroms herangezogen.A sensor for the detection of soot particles in a gas stream is known from German Offenlegungsschrift DE 198 53 841 AI. This sensor is used in particular for the detection of soot particles in an exhaust line of a motor vehicle with a diesel internal combustion engine and comprises a first electrode or central electrode, which is connected to a high-voltage source, and a second electrode or ground electrode, which has the same potential as the exhaust line made of metal lies. As a measure of the concentration of soot particles in the exhaust gas, either the minimum level of the electrical voltage at which sparks occur between the two electrodes or, if the electrical voltage is kept constant, the size of the ionization current flowing between the two electrodes is used.
Aus der DE 195 18 970 Cl ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines Abgases bekannt, die zwei nach Art eines Plattenkondensators angeordnete Elektroden umfaßt, von denen mindestens eine mit einem Dielektrikum versehen ist. Die Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung. Mit dieser Vorrichtung kann jedoch nicht auf eine Konzentration an Teilchen in dem betreffenden Gasstrom geschlossen werden.From DE 195 18 970 Cl an apparatus for treating an exhaust gas is known which comprises two electrodes arranged in the manner of a plate capacitor, at least one of which is provided with a dielectric. The The device works on the principle of dielectric barrier discharge. However, this device cannot be used to infer a concentration of particles in the gas stream in question.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das Verfahren bzw. der Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche, haben demgegenüber den Vorteil, unter Ausnutzung der dielektrisch behinderten Entladung eine Messung einer Teilchenkonzentration, insbesondere einer Rußpartikelkonzentration, zu ermöglichen. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise Funken zwischen den Elektroden vermieden, wodurch beim Einsatz des Sensors z. B. in einem Abgasstrang eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Sensors im Gesamtsystem erzielt wird. Darüber hinaus regeneriert sich der verwendete Sensor durch den Meßvorgang selbst, d.h. den Vorgang der dielektrisch behinderten Entladung beeinflussende Teilchen, insbesondere Rußpartikel, die durch diese Beeinflussung des Entladevorgangs nachgewiesen werden können, werden durch die Entladung auch gleichzeitig verbrannt, so daß der Sensor stets in einem zur Messung bereiten Zustand bereit steht.The method and the sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, with the features according to the preamble of the independent claims, have the advantage over the use of the dielectric barrier discharge, a measurement of a particle concentration, in particular a soot particle concentration to enable. This advantageously avoids sparks between the electrodes, so that when using the sensor z. B. a high electromagnetic compatibility (EMC) of the sensor in the overall system is achieved in an exhaust line. In addition, the sensor used regenerates itself through the measurement process, i.e. Particles influencing the process of the dielectric barrier discharge, in particular soot particles, which can be detected by influencing the discharge process, are burned by the discharge at the same time, so that the sensor is always ready for measurement.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren bzw. des angegebenen Sensors möglich. Aufgrund eines als Isolierung mindestens einer der Elektroden ausgestaltbaren Dielektrikums gestaltet sich darüber hinaus der Einbau der Elektroden in einen Abgasstrang einfach, da im Wesentlichen keine Verunreinigungen der mit dem Überzug versehenen Elektrode durch das Abgas auftreten können. Die Ausgestaltung als Isolierungsschicht erhöht überdies die Betriebssicherheit des Verfahrens bzw. des Sensors .The measures listed in the dependent claims allow advantageous developments and improvements of the methods and the sensor specified in the independent claims. Due to a dielectric that can be configured as insulation for at least one of the electrodes, the installation of the electrodes in an exhaust gas line is also simple, since essentially no contamination of the electrode provided with the coating can occur due to the exhaust gas. The design as an insulation layer also increases the operational reliability of the method or the sensor.
Der Sensor nach der Erfindung kann beispielsweise zur Anordnung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Dieselmotor oder einem Ottomotor oder auch zum Einsatz im Bereich der Haustechnik bei einer Ölheizung ausgelegt sein. Der Sensor ermöglicht auch eine einfache und kostengünstige Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Filtern, insbesondere von Rußfiltern. Je nach Einsatzgebiet kann der Sensor in einem entsprechend ausgebildeten bzw. angepaßten Gehäuse bzw. Halter angeordnet sein.The sensor according to the invention can be designed, for example, to be arranged in an exhaust line of a motor vehicle with a diesel engine or a gasoline engine, or also for use in the field of domestic engineering for an oil heater. The sensor also enables a simple and inexpensive check of the functionality of filters, in particular soot filters. Depending on the field of application, the sensor can be arranged in a suitably designed or adapted housing or holder.
Der isolierende Werkstoff ist zweckmäßig von einer Keramik gebildet. Eine Keramik stellt einen verschleißbeständigen Werkstoff dar.The insulating material is expediently formed by a ceramic. A ceramic is a wear-resistant material.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich der Sensor nach der Erfindung, wenn sowohl die Masseelektrode als auch die weitere Elektrode jeweils mit einem Überzug aus einem isolierenden Werkstoff ausgebildet sind.The sensor according to the invention is particularly advantageous if both the ground electrode and the further electrode are each formed with a coating of an insulating material.
Dadurch, daß bei dem Sensor nach der Erfindung das Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung zur Anwendung kommt, kann der Sensor sehr unterschiedliche Geometrien aufweisen. So bestehen nach einer einfach zu konstruierenden Ausführungsform die Elektroden aus im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Platten. Diese beiden Platten sind beispielsweise jeweils mit einem Überzug aus dem isolierenden Werkstoff versehen.Because the principle of the dielectric barrier discharge is used in the sensor according to the invention, the sensor can have very different geometries. Thus, according to an embodiment that is easy to construct, the electrodes consist of plates arranged essentially parallel to one another. These two plates are each provided with a coating of the insulating material, for example.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors kann die eine Elektrode zylindrisch ausgebildet sein, wobei die zweite Elektrode in der Achse der zylindrisch ausgebildeten ersten Elektrode angeordnet ist. Um zu gewährleisten, daß der Gasstrom den Sensor durchquert, weist die zylindrisch ausgebildete Masseelektrode bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise am Umfang ausgebildete, axiale Schlitze auf.In an alternative embodiment of the sensor according to the invention, the one electrode can be cylindrical, the second electrode being arranged in the axis of the cylindrical first electrode. In order to ensure that the gas flow passes through the sensor, the cylindrical ground electrode in this embodiment expediently has axial slots formed on the circumference.
Zwischen den Elektroden liegt im Betrieb bevorzugt eine Wechselspannung an, welche zwischen 1 kV und 10 kV beträgt. Das Niveau der eingesetzten Hochspannung ist jedoch grundsätzlich abhängig vom Abstand der beiden Elektroden und der Dicke des als Dielektrikum wirkenden Überzugs.During operation, an alternating voltage is preferably present between the electrodes, which is between 1 kV and 10 kV. However, the level of the high voltage used is fundamentally dependent on the distance between the two electrodes and the thickness of the coating acting as a dielectric.
Es erweist sich als vorteilhaft, eine hochfrequente Wechselspannung mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz einzusetzen. Dabei hat es sich gezeigt, daß insbesondere eine Frequenz, die in einem Bereich von 10 kHz liegt, günstige Meßwerte liefert.It has proven to be advantageous to use a high-frequency AC voltage with a frequency between 1 kHz and 100 kHz. It has been shown that in particular a frequency which is in a range of 10 kHz provides favorable measured values.
Je nach Geometrie des Sensors nach der Erfindung liegen die mittels des Sensors gemessenen Teilchenströme im Mikroampere- oder im Milliamperebereich. Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.Depending on the geometry of the sensor according to the invention, the particle flows measured by means of the sensor are in the microampere or milliampere range. Further advantages and advantageous developments of the object according to the invention result from the description, the drawing and the patent claims.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele des Sensors nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipskizze eines Rußsensors nach der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, Figur 2 eine Prinzipskizze einer alternativen Ausführungsform eines Rußsensors in einer perspektivischen Darstellung, Figur 3 eine detailliertere Darstellung eines Sensors nach der Erfindung, der in einer Halterung befestigt ist, in einem Längsschnitt, Figur 4 a bis c ein weiteres Ausführungsbeispiel, Figur 5 a bis c eine weitere alternative Ausführungsform und Figur 6 eine Auswerteschaltung.Embodiments of the sensor according to the invention are shown schematically simplified in the drawing and are explained in more detail in the following description. 1 shows a schematic diagram of a soot sensor according to the invention in a perspective view, FIG. 2 shows a schematic diagram of an alternative embodiment of a soot sensor in a perspective view, FIG. 3 shows a more detailed illustration of a sensor according to the invention which is fastened in a holder in one Longitudinal section, Figure 4 a to c another embodiment, Figure 5 a to c another alternative embodiment and Figure 6 an evaluation circuit.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 ist ein Sensor 1 zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgasstrom eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Der gezeigte Sensor 1 ist somit zum Einbau in einen Abgasstrang ausgebildet und ist hierzu in einer hier nicht näher dargestellten Halterung aufgenommen, welche an dem Abgasstrang befestigt werden kann. Die Strömungsrichtung des Abgases in dem Abgasstrang ist mit einem Pfeil X dargestellt.1 shows a sensor 1 for the detection of soot particles in an exhaust gas stream of a motor vehicle. The The sensor 1 shown is thus designed for installation in an exhaust line and is accommodated for this purpose in a holder, not shown here, which can be attached to the exhaust line. The direction of flow of the exhaust gas in the exhaust line is shown by an arrow X.
Der Sensor 1 ist nach Art eines Plattenkondensators aufgebaut und umfaßt eine erste, als Platte ausgebildete Elektrode 2 sowie eine zweite, ebenfalls als Platte ausgebildete Elektrode 3. Die Elektroden bestehen beispielsweise aus Stahl. Alternativ kann Platin verwendet werden, oder es können mit Platin überzogene Elektroden eingesetzt werden.The sensor 1 is constructed in the manner of a plate capacitor and comprises a first electrode 2 designed as a plate and a second electrode 3 also designed as a plate. The electrodes are made of steel, for example. Alternatively, platinum can be used, or electrodes coated with platinum can be used.
Im Betriebszustand des Sensors 1 liegt an der ersten Elektrode 2 über eine Hochspannungsleitung 4 eine Hochspannung von etwa 5 kV an. Die anliegende Hochspannung ist hier eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 10 kHz.In the operating state of the sensor 1, a high voltage of approximately 5 kV is applied to the first electrode 2 via a high-voltage line 4. The applied high voltage is an AC voltage with a frequency of approximately 10 kHz.
Die zweite Elektrode 3 liegt über eine Masseleitung 5 auf Masse und bildet daher die sogenannte Masseelektrode.The second electrode 3 is connected to ground via a ground line 5 and therefore forms the so-called ground electrode.
Die beiden Elektroden 2 und 3 des Sensors 1 weisen jeweils einen als Dielektrikum wirkenden Überzug auf, der aus einer elektrisch isolierenden Keramik besteht und in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist; dieser Überzug bedeckt die einander zugewandten Seiten der Elektroden 2 und 3. Die Kantenflächen und die von der jeweils anderen Elektrode abgewandte Seite der Elektroden sind nicht oder nur teilweise mit dem Überzug versehen. In einer Ausführungsvariante sind die Elektroden zum Schutz vor aggressiven Bestandteilen des Abgases mit einer korrosionsbeständigen Schicht, zum Beispiel Aluminiumoxidkeramik oder Glas, auch an den Stellen bedeckt, die nicht durch dielektrisches Material von der Umgebung abgeschirmt sind. Der Einfachheit halber kann die korrosionsbeständige Schicht aus dem gleichen Material wie das Dielektrikum bestehen, so daß die Elektroden auf allen Seiten mit dem Dielektrikum von dem umgebenden Gas elektrisch isoliert sind.The two electrodes 2 and 3 of the sensor 1 each have a coating acting as a dielectric, which consists of an electrically insulating ceramic and is not shown in the drawing; this coating covers the mutually facing sides of the electrodes 2 and 3. The edge surfaces and the side of the electrodes facing away from the other electrode are not or only partially provided with the coating. In one embodiment variant, the electrodes are also covered with a corrosion-resistant layer, for example aluminum oxide ceramic or glass, in order to protect them from aggressive constituents of the exhaust gas, at locations that are not shielded from the environment by dielectric material. For the sake of simplicity, the corrosion-resistant layer can consist of the same material as the dielectric, so that the electrodes are electrically insulated from the surrounding gas with the dielectric on all sides.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Sensors 10 zur Detektion von Rußpartikeln in einem Abgasstrom eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die Strömungsrichtung des Abgases in einem Abgasstrang ist wiederum mit einem Pfeil X dargestellt.FIG. 2 shows an alternative embodiment of a sensor 10 for the detection of soot particles in an exhaust gas stream of a motor vehicle. The direction of flow of the exhaust gas in an exhaust line is again shown by an arrow X.
Der Sensor 10 weist eine erste Elektrode 11 auf, welche ü- ber eine Leitung 12 mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist. Des weiteren weist der Sensor 10 eine zweite Elektrode 13 auf, die zylindrisch ausgebildet ist und über eine Leitung 14 auf Masse liegt. Folglich bildet die zweite Elektrode 13 eine Masseelektrode.The sensor 10 has a first electrode 11, which is connected via a line 12 to a high-voltage source. Furthermore, the sensor 10 has a second electrode 13 which is cylindrical and is connected to ground via a line 14. Consequently, the second electrode 13 forms a ground electrode.
Die Elektrode 11 und die einen Ringraum um diese bildende Masseelektrode 13 sind koaxial zueinander angeordnet. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, verläuft hier die Strömungsrichtung X des Abgases rechtwinklig zur Achse der Masseelektrode 13 bzw. der Elektrode 11.The electrode 11 and the ground electrode 13 forming an annular space are arranged coaxially to one another. As can be seen from FIG. 2, the flow direction X of the exhaust gas here runs at right angles to the axis of the ground electrode 13 or the electrode 11.
Damit das Abgas in den zwischen der Elektrode 11 und der Masseelektrode 13 liegenden ringförmigen Raum eintreten kann, ist die Masseelektrode 11 mit axialen Schlitzen 15 ausgebildet.So that the exhaust gas enters the annular space lying between the electrode 11 and the ground electrode 13 can, the ground electrode 11 is formed with axial slots 15.
Die Elektrode 11 sowie die Masseelektrode 13 sind jeweils mit einem Überzug aus einem keramischen Werkstoff versehen, wobei Teilbereiche der Elektroden beim Versehen eines Überzugs ausgespart worden sein können, so dass sich an Teilbereichen ein direkter elektrischer Kontakt zwischen dem umgebenden Gas bzw. Abgas und der jeweiligen Elektrode ausbilden kann. Die Anordnung funktioniert jedoch auch, wenn die Elektroden komplett mit elektrisch isolierendem Material bedeckt sind.The electrode 11 and the ground electrode 13 are each provided with a coating made of a ceramic material, partial areas of the electrodes being able to be left out when a coating is provided, so that partial electrical contact between the surrounding gas or exhaust gas and the respective area occurs Can form electrode. However, the arrangement also works if the electrodes are completely covered with electrically insulating material.
In Figur 3 ist ein Sensor 20 zur Detektion von Rußpartikel in einem Abgas eines Kraftfahrzeuges dargestellt, der nach dem Prinzip des in Figur 2 dargestellten Rußsensors aufgebaut ist und wiederum eine erste, als Mittelelektrode ausgebildete Elektrode 11 aufweist, welche koaxial zu einer zweiten Elektrode 13 angeordnet ist, die mit Schlitzen 15 ausgebildet ist und die sogenannte Masseelektrode bildet.FIG. 3 shows a sensor 20 for the detection of soot particles in an exhaust gas of a motor vehicle, which is constructed according to the principle of the soot sensor shown in FIG. 2 and in turn has a first electrode 11 designed as a central electrode, which is arranged coaxially with a second electrode 13 is formed with slots 15 and forms the so-called ground electrode.
Die beiden Elektroden 11 und 13 sind auch hier entsprechend der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform jeweils mit einem Überzug aus einem isolierenden keramischen Werkstoff ausgebildet.Here, too, the two electrodes 11 and 13 are each formed with a coating of an insulating ceramic material in accordance with the embodiment shown in FIG.
Die beiden Elektroden 11 und 13 des in Figur 3 dargestellten Sensors 20 sind an einer Sensorhalterung 21 befestigt, welche wiederum mit einem Flansch 22 verbunden ist, über den der Sensor 20 mit geeignetem Bauteil des Abgasstranges eines Kraftfahrzeuges verbindbar ist. Zur Fixierung der Sensorhalterung 21 in dem Flansch 22 durchgreift eine Feststellschraube 23 eine radiale Bohrung 24 eines Schaltungsgehäuses 25. Die Feststellschraube 23 greift in eine Ringnut 26, welche am äußeren Umfang der Sensorhalterung 21 ausgebildet ist, ein.The two electrodes 11 and 13 of the sensor 20 shown in FIG. 3 are fastened to a sensor holder 21, which in turn is connected to a flange 22, via which the sensor 20 can be connected to a suitable component of the exhaust system of a motor vehicle. To fix the Sensor holder 21 in flange 22 extends through a locking screw 23 through a radial bore 24 of a circuit housing 25. The locking screw 23 engages in an annular groove 26, which is formed on the outer circumference of the sensor holder 21.
Der Sensor 20 weist des weiteren einen Sensorfuß 27 auf, der elektrisch isolierend ausgebildet ist und von einer an die Elektrode 11 führenden Zuleitung 12 durchgriffen ist, an welcher ein Kontaktpunkt 31 zum Anschluß einer hier nicht dargestellten Meßleitung ausgebildet ist. Die Elektrode 11 ist über den Sensorfuß 27 an der Sensorhalterung 21 fixiert .The sensor 20 also has a sensor base 27, which is electrically insulating and is penetrated by a lead 12 leading to the electrode 11, on which a contact point 31 is formed for connecting a measuring line, not shown here. The electrode 11 is fixed to the sensor holder 21 via the sensor foot 27.
An der den beiden Elektroden 11 und 13 abgewandten Seite ist das Schaltungsgehäuse 25 mittels einer Bodenplatte 28 verschlossen, die über eine Schraube 29 fixiert ist. Zwischen der Bodenplatte 28 und dem Schaltungsgehäuse 25 ist ein Dichtring 30 angeordnet, um den Sensor gegen Verunreinigungen bzw. Feuchtigkeit zu schützen.On the side facing away from the two electrodes 11 and 13, the circuit housing 25 is closed by means of a base plate 28 which is fixed by a screw 29. A sealing ring 30 is arranged between the base plate 28 and the circuit housing 25 in order to protect the sensor against contamination or moisture.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Sensoren arbeiten in nachfolgend beschriebener Weise.The sensors shown in Figures 1 to 3 work in the manner described below.
Die Masseelektrode 3 bzw. 13 liegt auf Masse, wohingegen die Elektrode 2 bzw. 11 mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist, so daß an der Elektrode 2 bzw. 11 eine Spannung zwischen 1 kV und 10 kV anliegt. Die Hochspannung ist eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 10 kHz. Aufgrund der an der Elektrode 2 bzw. 11 anliegenden hochfrequente Wechselspannung bilden sich, wenn eine gewisse Einsetzspannung überschritten wird, dielektrisch behinderte Entladungen aus, die ein nichtthermisches Plasma mit positiven und negativen Ionen, Elektronen, Radikalen und angeregten Teilchen erzeugen. Diese lokalen Entladungen bilden sich in sogenannten Filamenten, also fadenförmigen Bereichen, aus. Wenn nun in dem in Richtung des jeweiligen Pfeiles X strömenden Abgas Rußpartikel enthalten sind, werden die Entladungen entlang dieser fadenförmigen Bereiche durch die Abgasbestandteile beeinflußt.The ground electrode 3 or 13 is grounded, whereas the electrode 2 or 11 is connected to a high-voltage source, so that a voltage between 1 kV and 10 kV is present at the electrode 2 or 11. The high voltage is an AC voltage with a frequency of approximately 10 kHz. Due to the high-frequency alternating voltage applied to the electrodes 2 and 11, when a certain threshold voltage is exceeded, dielectrically impeded discharges form which generate a non-thermal plasma with positive and negative ions, electrons, radicals and excited particles. These local discharges form in so-called filaments, i.e. thread-like areas. If soot particles are now contained in the exhaust gas flowing in the direction of the respective arrow X, the discharges along these thread-like regions are influenced by the exhaust gas components.
Ein meßbarer Strom ist eine mit der Teilchenzahl korrelier- te, insbesondere zur Teilchenzahl proportionale Größe, wobei mit zunehmender Rußpartikeldichte im Abgasstrom der durch die dielektrisch behinderte Entladung getragenene Strom abnimmt. Zur Auswertung des Meßsignals können alternativ zu einer Messung eines fließenden Wechselstroms auch die auftretenden Entladungsimpulse gezählt werden bzw. einzelne Entladungsimpulse hinsichtlich ihrer Impulshöhe bzw. ihrer Impulsbreite und/oder hinsichtlich des mit ihnen verbundenen Ladungstransports pro Entladungsimpuls ausgewertet werden, um auf die Quantität vorhandener Teilchen bzw. Rußpartikel schließen zu können. Mittels einer an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßten Signalauswertung, welche beispielhaft weiter unten näher dargestellt ist, kann das Meßsignal ausgewertet werden und in den Regelkreis für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges einbezogen werden. Mittels des Sensors nach der Erfindung kann also beispielsweise der von Rußpartikeln beeinflusste Strom zwischen zwei Elektroden gemessen werden.A measurable current is a quantity correlated with the number of particles, in particular proportional to the number of particles, the current carried by the dielectrically impeded discharge decreasing with increasing soot particle density in the exhaust gas stream. To evaluate the measurement signal, alternatively to a measurement of a flowing alternating current, the discharge pulses that occur can also be counted or individual discharge pulses can be evaluated with regard to their pulse height or pulse width and / or with regard to the charge transport associated with them per discharge pulse in order to determine the quantity of particles or particles present To be able to close soot particles. By means of a signal evaluation adapted to the respective application, which is shown in more detail below by way of example, the measurement signal can be evaluated and included in the control circuit for the internal combustion engine of the motor vehicle. By means of the sensor according to the invention, the current between two electrodes influenced by soot particles can be measured, for example.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr sind auch andere geometrische Ausformungen der E- lektroden und andere Anordnungen der beiden Elektroden zueinander denkbar. Denkbar ist es auch, daß der Sensor nach der Erfindung mehr als eine Elektrode und/oder mehr als eine Masseelektrode aufweist.It goes without saying that the invention is not restricted to the exemplary embodiments illustrated above. Rather, other geometrical shapes of the electrodes and other arrangements of the two electrodes with respect to one another are also conceivable. It is also conceivable that the sensor according to the invention has more than one electrode and / or more than one ground electrode.
Figur 4a zeigt einen Rußsensor 98 in einer Querschnittsseitenansicht. Der Rußsensor weist eine Elektrode 112 und eine Masseelektrode 114 auf, wobei der Zwischenraum dieser flächig ausgebildeten Elektroden von einem Dielektrikum 116, z.B. einer Aluminiumoxidkeramik, ausgefüllt ist. Die Elektrode 112 ist über einen Hochspannungsanschluß 100 an eine hochfrequente elektrische Wechselspannungsquelle anschließbar, die Masseelektrode 114 ist über einen Masseanschluß 110 mit einer elektrischen Masse verbunden. Die laterale Ausdehnung der Elektrode 112 ist kleiner als die laterale Ausdehnung der Elektrode 114. Das Dielektrikum 116 ragt seitlich über die größere der beiden Elektroden hinaus (alternativ kann das Dielektrikum so gewählt werden, dass sich deren laterale Ausdehnung mit der lateralen Ausdehnung der größeren Elektrode 114 deckt.) Figur 4b zeigt den Sensor 98 in einer Draufsicht auf die rechteckigförmig ausgebildete Elektrode 112. Unter der Elektrode 112 liegt das platten- förmig ausgebildete Dielektrikum 116, das die Elektrode 112 sowohl in Richtung 118 als auch in Richtung 119 überragt. Die Richtung 119 ist hierbei eine Richtung senkrecht zur Richtung 118 und senkrecht zur Richtung 117. Auf der der E- lektrode 112 abgewandten Seite des Dielektrikums befindet sich die gestrichelt eingezeichnete Masseelektrode 114. Der Sensor kann mittels an sich bekannter Befestigungselemente so im Abgasstrang angeordnet werden, daß das Abgas entlang einer Richtung 118 parallel zur plattenförmigen Erstreckung des Dielektrikums auf das Dielektrikum trifft. Alternativ kann die Anordnung im Abgasstrang derart erfolgen, daß sich die Hauptströmungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung mit der in Figur 4a eingezeichneten Richtung 117 deckt, o- der aber mit der Richtung 119. Der Einbau kann insbesondere derart erfolgen, dass das Abgas zunächst am Rußsensor vorbeiströmt, um anschließend durch ein nachgeordnetes Partikelfilter hindurch zu gelangen. Die Masseelektrode kann dazu dienen, den Sensor in der Abgasleitung zu befestigen, so daß er vom Abgas beströmt werden kann. Die Elektrode 112 wird automatisch über das Dielektrikum 116 gehalten, das mit beiden Elektroden beispielsweise über eine hochtemperaturbeständige Verbindung (nicht dargestellt) verbunden ist. Diese Anordnung gewährleistet einen kompakten Aufbau. Die Verbindung kann beispielsweise in einer Technik hergestellt sein, wie sie bei keramischen Mehrlagenschaltungen verwendet wird: Keramikschichten und Leiterbahnschichten werden als „green Sheets" aufeinander aufgetragen und in einem 0- fen zusammen gesintert, so dass nach Abschluß des Herstellungsverfahrens das Dielektrikum durch den keramischen Grundkörper gebildet ist und die Elektroden aus den beiderseitig angeordneten Leiterbahnschichten hervorgehen. Der Rußsensor 98 dient zur Messung der Rußkonzentration im Abgas von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Diesel- brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, während der Fahrt. Der Rußsensor nutzt den Effekt der dielektrisch behinderten Entladung. Diese dielektrisch behinderte Entladung wird durch am Sensor vorbeifliegende Rußpartikel beeinflußt. Die Entladung aufgrund einer angelegten Hochspannung findet im Abgasraum zwischen der Elektrode 112 und dem Dielektrikum 114 in der Nähe der Elektrode 112 statt. In Figur 4c ist dieser Entladungsbereich mit dem Bezugszeichen 120 versehen. Genau in diesem Bereich beeinflussen Rußpartikel, die durch die sich dort ausbildenden Entladungsfilamente fliegen, die dielektrisch behinderte Entladung. Dieser Einfluß ist meßbar, entweder über die Auswertung der Häufigkeit von Entladungsimpulsen oder durch zeitliche Integration einer innerhalb eines bestimmten Zeitraums von der einen zur anderen Elektrode übertragenen Ladungsmenge. Ein Vergleich bzw. eine Differenzbildung mit der Entladungsimpuls- Häufigkeit beziehungsweise des Entladungsstroms ohne Rußpartikel liefert ein der Rußteilchendichte im Abgas proportionales Maß. Diese Meßwerte für einen Gasstrom ohne Rußpartikel können beispielsweise in dem elektrischen Speicher eines Steuergeräts abgespeichert sein, das zur Auswertung der Sensordaten und Steuerung des Motors bzw. der Steuerung von Abgasnachbehandlungskomponenten dient. Ein Rußsensor mittels dielektrisch behinderter Entladung ermöglicht einen einfachen Aufbau, der sich durch eine erhöhte Beständigkeit gegen aggressive Bestandteile des Abgases auszeichnet. Beispielsweise der oben genannnte Aufbau mit keramischem Material in Verbindung mit der Tatsache, dass keine freistehende (drahtförmige) Elektrode erforderlich ist, re- sultiert in einem einfachen und aufgrund der Keramik unempfindlichen Aufbau. Da bei einer dielektrisch behinderten Entladung eine einzelne Entladung nach kurzer Zeit erlischt, wird die Ausbildung einer unerwünschten Bogenentla- dung verhindert .FIG. 4a shows a soot sensor 98 in a cross-sectional side view. The soot sensor has an electrode 112 and a ground electrode 114, the space between these flat electrodes being filled with a dielectric 116, for example an aluminum oxide ceramic. The electrode 112 can be connected to a high-frequency electrical AC voltage source via a high-voltage connection 100, the ground electrode 114 is connected to an electrical ground via a ground connection 110. The lateral extension of the electrode 112 is smaller than the lateral extension of the electrode 114. The dielectric 116 projects laterally beyond the larger of the two electrodes (alternatively, the dielectric can be chosen such that its lateral extension coincides with the lateral extension of the larger electrode 114 4b shows the sensor 98 in a plan view of the rectangular-shaped electrode 112. Below the electrode 112 is the plate-shaped dielectric 116, which projects beyond the electrode 112 both in direction 118 and in direction 119. The direction 119 is a direction perpendicular to the direction 118 and perpendicular to the direction 117. The ground electrode 114 shown in broken lines is located on the side of the dielectric facing away from the electrode 112. The sensor can be arranged in the exhaust gas line by means of fastening elements known per se, that the exhaust gas strikes the dielectric along a direction 118 parallel to the plate-shaped extension of the dielectric. Alternatively, the arrangement in the exhaust line can be such that the main direction of flow of the exhaust gas in the exhaust line coincides with the direction 117 shown in FIG. 4a, but also with the direction 119. The installation can in particular be carried out in such a way that the exhaust gas is first at the soot sensor flows past, in order to then pass through a downstream particle filter. The ground electrode can serve to fasten the sensor in the exhaust pipe so that the exhaust gas can flow on it. The electrode 112 is automatically held over the dielectric 116, which is connected to the two electrodes, for example, via a connection which is resistant to high temperatures (not shown). This arrangement ensures a compact structure. The connection can be produced, for example, in a technique such as is used in ceramic multilayer circuits: ceramic layers and interconnect layers are applied to one another as “green sheets” and sintered together in a furnace, so that after the manufacturing process has ended, the dielectric is passed through the ceramic base body is formed and the electrodes emerge from the interconnect layers arranged on both sides. The soot sensor 98 is used to measure the soot concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, in particular diesel internal combustion engines of motor vehicles, while driving. The soot sensor uses the effect of the dielectric barrier discharge. This dielectrically impeded discharge is influenced by soot particles flying past the sensor. The discharge due to an applied high voltage takes place in the exhaust gas space between the electrode 112 and the dielectric 114 in the vicinity of the electrode 112. In FIG. 4c, this discharge area is provided with the reference symbol 120. It is in this area that soot particles that fly through the discharge filaments that form there influence the dielectric barrier discharge. This influence can be measured, either by evaluating the frequency of discharge pulses or by integrating a quantity of charge transferred from one electrode to the other within a certain period of time. A comparison or a difference formation with the discharge pulse frequency or the discharge current without soot particles provides a measure proportional to the soot particle density in the exhaust gas. These measured values for a gas stream without soot particles can be stored, for example, in the electrical memory of a control unit which is used to evaluate the sensor data and control the engine or control exhaust gas aftertreatment components. A soot sensor by means of dielectric barrier discharge enables a simple construction, which is characterized by an increased resistance to aggressive components of the exhaust gas. For example, the above-mentioned construction with ceramic material in connection with the fact that no free-standing (wire-shaped) electrode is required, results in a simple structure that is not sensitive to ceramics. Since a single discharge goes out after a short time in the case of a dielectric barrier discharge, the formation of an undesired arc discharge is prevented.
Alternativ zur Verbindung der einen Elektrode mit Masse können auch beide Elektroden symmetrisch auf jeweils ein Hochspannungspotential gelegt werden, das heisst, wenn zwischen den Elektroden eine Spannung U liegen soll, dass die erste Elektrode auf +U/2 und die zweite Elektrode auf -U/2 gelegt wird. Alternativ zur Auswertung der Häufigkeit von Entladungsimpulsen kann auch eine Wechselstrommessung erfolgen.As an alternative to connecting one electrode to ground, both electrodes can also be connected symmetrically to a high-voltage potential, that is, if a voltage U is to be between the electrodes, that the first electrode is at + U / 2 and the second electrode is at -U / 2 is placed. As an alternative to evaluating the frequency of discharge pulses, an alternating current measurement can also be carried out.
Figur 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Rußsensors, analog zu Figur 4 in Teilfigur a) in einer Querschnittsseitenansicht und in Teilfigur b) in einer Draufsicht. Eine erste rechteckförmig ausgebildete Elektrode 134 und eine zweite rechteckförmig ausgebildete Elektrode 136 mit einer Rechteckfläche, die größer ist als die Rechteckfläche der Elektrode 134, sind durch zwei dielektrische aufeinanderliegende und den Zwischenraum zwischen den Elektroden ausfüllende Schichten 138 und 140 voneinander elektrisch isoliert. Die rechteckförmig und plat- tenförmig ausgebildete dielektrische Schicht 138 überragt die erste Elektrode 134 auf allen Seiten. Auf der der ersten Elektrode abgewandten Seite der zweiten dielektrischen Schicht 138 ist die erste dielektrische Schicht 140 angebracht, die wiederum die zweite dielektrische Schicht auf allen Seiten überragt (größere laterale Ausdehnung) . Die erste dielektrische Schicht 140 überragt ebenfalls die zweite Elektrode 136 auf allen Seiten. Die erste Elektrode 134 ist über einen ersten Elektrodenanschluß 130 mit einer elektrischen Hochspannungsanordnung verbindbar, die zweite Elektrode 136 über einen zweiten Elektrodenanschluß 132. Die beiden dieelektrischen Schichten besitzen unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten. Das Dielektrikum 140 ist beispielsweise eine Aluminiumoxidkeramik und das Dielektrikum 138 beispielsweise ein legiertes Glas.Figure 5 shows a further alternative embodiment of a soot sensor, analogous to Figure 4 in partial figure a) in a cross-sectional side view and in partial figure b) in a plan view. A first rectangular-shaped electrode 134 and a second rectangular-shaped electrode 136 with a rectangular area which is larger than the rectangular area of the electrode 134 are electrically insulated from one another by two dielectric layers 138 and 140 which lie one on top of the other and fill the gap between the electrodes. The rectangular and plate-shaped dielectric layer 138 projects beyond the first electrode 134 on all sides. On the side of the second dielectric layer 138 facing away from the first electrode, the first dielectric layer 140 is attached, which in turn projects beyond the second dielectric layer on all sides (greater lateral extent). The first dielectric layer 140 also projects beyond second electrode 136 on all sides. The first electrode 134 can be connected via a first electrode connection 130 to an electrical high-voltage arrangement, the second electrode 136 via a second electrode connection 132. The two dielectric layers have different dielectric constants. The dielectric 140 is, for example, an aluminum oxide ceramic and the dielectric 138 is, for example, an alloy glass.
Durch die Verwendung zweier Dielektrika mit unterschiedlicher Dielektrizitätszahl und/oder insbesondere zweier E- lektroden unterschiedlicher Größe erreicht man eine Vergrößerung des wirksamen Entladungsbereichs, durch den Rußpartikel aus dem Abgasstrom fliegen können. Hierdurch wird die Nachweisempfindlichkeit im Vergleich zur Anordnung nach Figur 4 gesteigert. Entladungen verlaufen von der Elektrode 134 über das Dielektrikum 138 hinweg an der Seitenkante des Dielektrikums 138 zum Dielektrikum 140, hin zu einem temporären Oberflächenladungsbereich des Dielektrikums 140. Der Bereich, in dem sich solche Gasentladungspfade (Filamente) ausbilden, ist in Figur 5c mit Bezugszeichen 142 markiert und erstreckt sich analog zu Figur 4c entlang des Rands der Elektrode 134, mit dem Unterschied, dass die Zone breiter ist als in Figur 4c. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 werden die beiden Elektroden des Russensors nicht asy- metrisch auf Masse bzw. Hochspannung (U) gelegt, sondern die erste Elektrode wird mit der halben positiven Spannung U/2 und die zweite Elektrode mit der halben negativen Spannung (-U/2) beaufschlagt. Dies hat den Vorteil, daß die Spannungsfestigkeit der Isolierung bzw. des Dielektrikums gegen auf Massepotential liegende benachbarte Anordnungen geringer sein kann.By using two dielectrics with a different dielectric number and / or in particular two electrodes of different sizes, an increase in the effective discharge area is achieved, through which soot particles can fly out of the exhaust gas stream. As a result, the detection sensitivity is increased compared to the arrangement according to FIG. 4. Discharges run from the electrode 134 across the dielectric 138 at the side edge of the dielectric 138 to the dielectric 140, to a temporary surface charge area of the dielectric 140. The area in which such gas discharge paths (filaments) are formed is shown in FIG. 5c with reference numeral 142 marked and extends along the edge of the electrode 134 analogously to FIG. 4c, with the difference that the zone is wider than in FIG. 4c. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the two electrodes of the soot sensor are not connected asymmetrically to ground or high voltage (U), but the first electrode is connected with half the positive voltage U / 2 and the second electrode with half the negative voltage (-U / 2) acted upon. This has the advantage that the dielectric strength of the insulation or the dielectric can be lower compared to adjacent arrangements at ground potential.
In einer alternativen Ausführungsform kann statt einer symmetrischen Belegung mit Hochspannungspotentialen aber analog zur Ausführungsform nach Figur 4 auch eine der beiden Elektroden mit Masse verbunden werden, so das die Wechselspannung zwischen den Elektroden allein auf einer Variation des Hochspannungspotentials auf der anderen Elektrode beruht .In an alternative embodiment, instead of a symmetrical assignment of high-voltage potentials, however, analogously to the embodiment according to FIG. 4, one of the two electrodes can also be connected to ground, so that the alternating voltage between the electrodes is based solely on a variation of the high-voltage potential on the other electrode.
In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen den beiden Dielektrika auch ein Zwischenraum vorgesehen sein, in den Abgas eindringen kann. Dieser Aufbau ist jedoch aufwendiger in der Konstruktion bzw. Halterung im Abgastrakt, da die beiden Dielektrika bzw. die mit ihr jeweils verbundene Elektrode beabstandet voneinander befestigt werden müssen.In an alternative embodiment, an intermediate space can also be provided between the two dielectrics, into which exhaust gas can penetrate. However, this structure is more complex to construct or mount in the exhaust tract, since the two dielectrics or the electrode connected to them must be fastened at a distance from one another.
Eine Regeneration des Sensors geschieht durch den Meßvorgang selbst, das heißt, zusätzliche Maßnahmen zum Abbrand auf den Elektroden aufsitzenden Rußes sind grundsätzlich nicht erforderlich, da der Sensor sich durch die dielektrisch behinderten Entladungen selbst reinigt. Zur Unterstützung der Regeneration können natürlich als Zusatzmaßnahme Heizelemente vorgesehen sein, die bei Bedarf zur Unterstützung des Rußabbrands zugeschaltet werden können.A regeneration of the sensor occurs through the measuring process itself, which means that additional measures for burning off soot sitting on the electrodes are fundamentally not necessary, since the sensor self-cleans through the dielectrically impeded discharges. To support the regeneration, heating elements can of course be provided as an additional measure, which can be switched on if necessary to support the soot burn-up.
Alternativ zu einer hochfrequenten Wechselspannung kann auch gepulste Gleichspannung eingesetzt werden. Figur 6 illustriert beispielhaft eine mit dem Rußsensor 98 verbundene Auswerteschaltung. Eine Hochspannungsquelle 40 für hochfrequente elektrische Wechselspannungen in einem Spannungsbereich von 1 bis 10 Kilovolt und einem Frequenzbereich von 1 bis 100 Kilohertz ist einerseits mit einem Masseanschluß und andererseits über einen Vorwiderstand 42 mit der Elektrode des Rußsensors 98 aus Figur 4 verbunden, während die Masseelektrode auf Masse liegt. An der elektrischen Verbindung des Vorwiderstands mit der Elektrode ist ein Koppelkondensator 44 angeschlossen, dessen zweiter Anschluß zu einem Meßwiderstand 46 führt. Der Meßwiderstand ist außerdem mit Masse verbunden. Eine Auswerteschaltung 48, beispielsweise ein Oszillograph 48, ist einerseits an Masse und andererseits an der Verbindungsleitung zwischen Koppelkondensator 44 und Meßwiderstand 46 angeschlossen.As an alternative to a high-frequency AC voltage, pulsed DC voltage can also be used. FIG. 6 exemplifies an evaluation circuit connected to the soot sensor 98. A high-voltage source 40 for high-frequency electrical alternating voltages in a voltage range from 1 to 10 kilovolts and a frequency range from 1 to 100 kilohertz is connected on the one hand to a ground connection and on the other hand via a series resistor 42 to the electrode of the soot sensor 98 from FIG. 4, while the ground electrode is connected to ground lies. A coupling capacitor 44 is connected to the electrical connection of the series resistor to the electrode, the second connection of which leads to a measuring resistor 46. The measuring resistor is also connected to ground. An evaluation circuit 48, for example an oscillograph 48, is connected on the one hand to ground and on the other hand to the connecting line between coupling capacitor 44 and measuring resistor 46.
Zwischen den beiden Elektroden des Sensors wird die hochfrequente Hochspannung angeschlossen. Die Auswerteschaltung verarbeitet die am Meßwiderstand aufgrund des Entladungsstroms im Rußsensor abfallende Spannung. Der Koppelkondensator gewährleistet, daß stationäre Spannungen bzw. Ströme nicht zur Auswerteschaltung gelangen. Der Vorwiderstand 42 gewährleistet, daß keine hochfrequenten Störungen von der Wechselspannungsquelle zur Auswerteschaltung gelangen. Die Auswerteschaltung erfaßt den durch die Rußteilchen induzierten Entladungsstrom (bzw. zeitintegriert die zwischen den Elektroden übertragene Ladungsmenge) und/oder die induzierten einzelnen Entladungsimpulse. Hierzu können an sich bekannte Impulszähler zur Messung der Impulsfrequenz verwendet werden, oder auch Anordnungen, mit denen die Form bzw. die Amplitude der Impulse bestimmt und ausgewertet werden kann. Bewegen sich also Rußpartikel durch den Raumbereich der dielektrisch behinderten Entladung, so verändern sich die Entladungsimpulse in ihrer Zahl und/oder in ihrer Form. Diese Veränderung (en) wird/werden ausgewertet und liefern die gewünschte Information über die Konzentration des Rußes im Abgas.The high-frequency high voltage is connected between the two electrodes of the sensor. The evaluation circuit processes the voltage drop across the measuring resistor due to the discharge current in the soot sensor. The coupling capacitor ensures that stationary voltages or currents do not reach the evaluation circuit. The series resistor 42 ensures that no high-frequency interference reaches the evaluation circuit from the AC voltage source. The evaluation circuit detects the discharge current induced by the soot particles (or, in a time-integrated manner, the amount of charge transferred between the electrodes) and / or the induced individual discharge pulses. For this purpose, known pulse counters can be used to measure the pulse frequency, or arrangements with which the shape or the amplitude of the pulses can be determined and can be evaluated. If soot particles move through the spatial area of the dielectric barrier discharge, the number and / or shape of the discharge pulses change. This change (s) is / are evaluated and provide the desired information about the concentration of the soot in the exhaust gas.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Auswerteschaltung zumindest teilweise auch durch Software-Lösungen ersetzt werden, die in einem Motorsteuergerät implementiert sind. In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen dem Koppelkondensator und der Leitung zu 48 eine Hochpassschaltung vorgesehen sein, um die niedrigeren Frequenzen der Hochspannung herauszufiltern. Alternativ kann auch eine Wechselstrommessung zum Nachweis von Rußpartikeln eingesetzt werden. In an alternative embodiment, the evaluation circuit can at least partially be replaced by software solutions that are implemented in an engine control unit. In an alternative embodiment, a high-pass circuit can be provided between the coupling capacitor and the line to 48 in order to filter out the lower frequencies of the high voltage. Alternatively, an alternating current measurement can also be used to detect soot particles.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, mit mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten E- lektrode, wobei zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine elektrische Spannung anlegbar ist, so daß zumindest zeitweise eine Gasentladung zwischen den Elektroden angeregt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Elektrode (2; 11; 112; 134) und der zweiten Elektrode (3; 13; 114; 136) mindestens eine dielektrische Schicht (116; 138, 140) angeordnet ist, so daß eine elektrische Entladung zwischen den beiden Elektroden nur dielektrisch behindert erfolgen kann, und daß die beiden Elektroden mit einer Anordnung zur Messung eines elektrischen Stroms beziehungsweise elektrischer Entladungsimpulse verbindbar sind, so daß eine Variation eines resultierenden elektrischen Meßsignals in Abhängigkeit von sich im Bereich der dielektrisch behinderten Entladung befindlichen Teilchen als Maß für die Teilchendichte in dem Gasstrom verwendet werden kann.1. Sensor for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, with at least one first and at least one second electrode, an electrical voltage being able to be applied between the first electrode and the second electrode, so that at least temporarily a Gas discharge can be excited between the electrodes, characterized in that at least one dielectric layer (116; 138, 140) is arranged between the first electrode (2; 11; 112; 134) and the second electrode (3; 13; 114; 136) is so that an electrical discharge between the two electrodes can only take place with dielectric impairment, and that the two electrodes can be connected to an arrangement for measuring an electrical current or electrical discharge pulses, so that a resultant electrical measurement signal varies depending on itself in the region the dielectric barrier discharge Particles can be used as a measure of the particle density in the gas stream.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode mit einem Masseanschluß verbindbar ist.2. Sensor according to claim 1, characterized in that the second electrode can be connected to a ground connection.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht durch eine dielektrische Platte gebildet ist.3. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the dielectric layer is formed by a dielectric plate.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht durch einen Überzug aus einem isolierenden Werkstoff auf zumindest einer der beiden Elektroden gebildet ist.4. Sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the dielectric layer is formed by a coating of an insulating material on at least one of the two electrodes.
5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (2, 11) den Überzug aus dem isolierenden Werkstoff aufweist.5. Sensor according to claim 4, characterized in that the first electrode (2, 11) has the coating of the insulating material.
6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung eine Wechselspannung, insbesondere eine hochfrequente Wechselspannung, ist.6. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical voltage is an AC voltage, in particular a high-frequency AC voltage.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Werkstoff aus einer Keramik gebildet ist.7. Sensor according to one of claims 4 or 5, characterized in that the insulating material is formed from a ceramic.
8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Platten (2, 3; 112, 114; 134, 136) bestehen.8. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrodes consist of two plates (2, 3; 112, 114; 134, 136) arranged essentially parallel to one another.
9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (13) zylindrisch ausgebildet ist und die erste Elektrode (11) koaxial zu der zylindrisch ausgebildeten und letztere wenigstens im wesentlichen umgebenden zweiten Elektrode (13) angeordnet ist . 9. Sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second electrode (13) is cylindrical and the first electrode (11) is arranged coaxially to the cylindrical and the latter at least substantially surrounding second electrode (13).
10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden eine Wechselspannung zwischen 1 kV und 10 kV anliegt.10. Sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that an AC voltage between 1 kV and 10 kV is present between the electrodes.
11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung eine Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweist.11. Sensor according to claim 10, characterized in that the AC voltage has a frequency between 1 kHz and 100 kHz.
12. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine dielektrische Schicht zumindest teilweise aus dem Raum zwischen den Platten herausragt.12. Sensor according to claim 8, characterized in that at least one dielectric layer at least partially protrudes from the space between the plates.
13. Sensor nach Anspruch 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden in einer Drucktechnik auf die als dielektrische Platte ausgebildete dielektrische Schicht aufgebracht sind.13. Sensor according to claim 8 or 12, characterized in that the electrodes are applied in a printing technique to the dielectric layer designed as a dielectric plate.
14. Sensor nach Anspruch 8, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode lateral eine größere Ausdehnung hat als die erste Elektrode.14. Sensor according to claim 8, 12 or 13, characterized in that the second electrode laterally has a greater extent than the first electrode.
15. Sensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht lateral eine gleich große oder eine größere Ausdehnung hat wie beziehungsweise als die zweite Elektrode.15. Sensor according to claim 14, characterized in that the dielectric layer laterally has the same size or a larger dimension as or than the second electrode.
16. Sensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite dielektrische Schicht zwischen der dielektrischen Schicht und der ersten Elektrode angeordnet ist und dass die laterale Ausdehnung der zweiten dielektrischen Schicht kleiner als die laterale Ausdehnung der dielektrischen Schicht und größer als die laterale Ausdehnung der ersten Elektrode ist.16. Sensor according to claim 15, characterized in that a second dielectric layer is arranged between the dielectric layer and the first electrode and that the lateral extent of the second dielectric layer is smaller than the lateral extent of the dielectric layer and greater than the lateral extent of the first Electrode.
17. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Ausdehnung der zweiten dielektrischen Schicht kleiner als die laterale Ausdehnung der zweiten Elektrode ist. Verfahren zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom, wobei zwischen einer ersten und einer zweiten E- lektrode eine elektrische Spannung anlegt wird, so daß zumindest zeitweise eine Gasentladung zwischen den E- lektroden angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Elektrode (2; 11; 112; 134) und der zweiten Elektrode (3; 13; 114; 136) mindestens eine dielektrische Schicht (116; 138, 140) angeordnet ist, so daß eine elektrische Entladung zwischen den beiden E- lektroden nur dielektrisch behindert erfolgt, und daß die beiden Elektroden mit einer Anordnung zur Messung eines elektrischen Stroms beziehungsweise elektrischer Entladungsimpulse verbunden sind, so daß eine Variation eines resultierenden elektrischen Meßsignals in Abhängigkeit von sich im Bereich der dielektrisch behinderten Entladung befindlichen Teilchen als Maß für die Teilchendichte in dem Gasstrom verwendet wird. 17. Sensor according to claim 16, characterized in that the lateral dimension of the second dielectric layer is smaller than the lateral dimension of the second electrode. Method for the detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, wherein an electrical voltage is applied between a first and a second electrode, so that a gas discharge between the electrodes is excited at least temporarily, characterized in that at least one dielectric layer (116; 138, 140) is arranged between the first electrode (2; 11; 112; 134) and the second electrode (3; 13; 114; 136), so that an electrical discharge between the two electrodes electrodes are only dielectrically impeded, and that the two electrodes are connected to an arrangement for measuring an electrical current or electrical discharge pulses, so that a variation of a resulting electrical measurement signal as a function of particles located in the region of the dielectric barrier discharge as a measure of the particle density is used in the gas stream.
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