EP3580544A1 - Particle sensor and method for operating same - Google Patents

Particle sensor and method for operating same

Info

Publication number
EP3580544A1
EP3580544A1 EP18745911.0A EP18745911A EP3580544A1 EP 3580544 A1 EP3580544 A1 EP 3580544A1 EP 18745911 A EP18745911 A EP 18745911A EP 3580544 A1 EP3580544 A1 EP 3580544A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
sensor
particle
particle sensor
shielding
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Withdrawn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
EP18745911.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Radoslav Rusanov
Oliver Krayl
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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3580544A1 publication Critical patent/EP3580544A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/05Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the invention relates to a particle sensor having a base body and a particle charging device for charging particles in one over a first
  • the invention further relates to a method for operating such a particle sensor.
  • WO 2013/125181 A1 discloses a particle sensor for use in
  • the known particle sensor has a complex layer structure with a multiplicity of individual layers of comparatively complex geometry.
  • the particle sensor has a base body and a particle charging device for charging particles in a over a first surface of the
  • Main body flowing fluid flow wherein at least one sensor electrode for detecting information about an electric charge current
  • the at least one sensor electrode is arranged in the region of the first surface, wherein at least partially a shielding electrode between the particle charging and the sensor electrode is provided, wherein the shielding electrode can be acted upon with a predetermined electrical potential ,
  • the particle sensor according to the invention thus has a particularly simple and inexpensive construction, and by the provision of the
  • Shielding electrode is advantageously ensured that interference from other components are reduced to the sensor electrode.
  • such disturbing influences may be leakage currents from other components of the particle sensor to the sensor electrode.
  • Shielding electrode in some embodiments, as it were intercepted or derived, so that the electrical potential of the sensor electrode is not distorted by the leakage currents, whereby an increase in the sensitivity of the particle sensor is possible.
  • the fluid flow may be an exhaust gas flow
  • the particles may be soot particles, such as those produced as part of combustion of fuel by an internal combustion engine.
  • the base body has a substrate element or is formed from a substrate element.
  • the base body is formed from a substantially planar ceramic substrate.
  • the basic body can have a substantially cuboidal basic shape with a width and a length, wherein a height dimension is comparatively small with respect to the width and the length. More preferably, the first surface is an outer surface of the main body.
  • the particle charging device may have a preferably arranged in the region of the first surface
  • High voltage electrode for generating a corona discharge and a counter electrode to the high voltage electrode.
  • the corona discharge which may be provided in some embodiments, allows for charging of particles or, in general, particles, including gases, from the fluid stream or exhaust stream in a space around it
  • High-voltage electrode at least one needle-shaped electrode or tip.
  • other types of the high-voltage electrode with counter-electrode in other embodiments, other types of the high-voltage electrode with counter-electrode
  • Particle charging devices usable.
  • High voltage electrode at least partially, in particular directly, is arranged on the first surface of the base body, wherein the counter electrode at least partially, in particular directly, on the first surface of the
  • Basic body is arranged.
  • a particularly small-sized configuration results when the high-voltage electrode and the counter electrode, in particular completely, are arranged on the first surface of the base body.
  • a "direct" arrangement of the relevant electrode on the first surface of the base body which can be provided in some embodiments is understood here to mean that the relevant electrode has a substantially flat contact area with the first surface or covers the first surface in contact, for example in the form of a coating ,
  • the shielding electrode can be acted upon by an electrical reference potential of the particle sensor, in particular a ground potential, resulting in a particularly good
  • Ablektrode can be acted upon by an electrical potential which corresponds at least approximately to the electrical potential of the sensor electrode (for example, not more than 5 percent of the electrical potential of the sensor electrode deviates). This results in advantageous also a very good shielding effect.
  • a drive circuit is provided for acting on the shielding electrode with the predeterminable electrical potential.
  • Amplifier whereby the predeterminable electrical potential can be reliably provided, in particular even if disturbances such. Leakage currents from a high voltage power supply, etc. are comparatively large.
  • Sensor electrode completely, in particular directly, is arranged on the first surface of the base body, wherein in particular the shielding electrode completely surrounds the sensor electrode at least within the first surface.
  • the sensor electrode or the shielding electrode is preferably e.g. also, especially directly, on the first surface of the
  • Base body arranged, which allows an efficient and cost-effective production, for example by means of screen printing method, further increases the design freedom with respect to the particle sensor and reduces costs for the electronics of the particle sensor.
  • regions of the shielding electrode are also arranged outside the first surface, and that these regions of the shielding electrode at least partially surround the sensor electrode. As a result, a further shielding effect can be achieved.
  • a portion of the sensor electrode is radially outwardly of an electrically insulating Medium is surrounded, wherein the electrically insulating medium is radially outwardly surrounded by the shielding electrode.
  • a particularly reliable shielding is achieved.
  • a further aspect of the invention is specified by a sensor device comprising a protective tube arrangement of two concentrically arranged tubes and at least one particle sensor according to the invention, wherein the at least one particle sensor is arranged in the inner tube of the two tubes, that its first surface substantially parallel to a Longitudinal axis of the inner tube is aligned.
  • Another aspect of the invention is provided by a method of operating a particle sensor having a base body, a
  • Particle charging device for charging particles in a flowing over a first surface of the body fluid stream, wherein at least one
  • Sensor electrode for detecting information about an electrical
  • Charge current is provided, which is caused by charged particles from the fluid flow, wherein the at least one sensor electrode is arranged in the region of the first surface, wherein at least partially a
  • Sensor electrode is provided, wherein the shielding electrode is acted upon with a predetermined electrical potential.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a first embodiment of the particle sensor according to the invention
  • FIGS. 2A and 2B each schematically show the arrangement of a particle sensor in a target system
  • FIGS. 3A and 3B each schematically illustrate a plan view of an exemplary embodiment
  • Figure 4 shows schematically an extract from a circuit diagram of a
  • FIG. 5 schematically shows a plan view of a particle sensor according to a further embodiment
  • FIG. 6 schematically shows a cross section of a particle sensor according to a further embodiment
  • FIG. 7 schematically shows a plan view of a particle sensor according to a further embodiment
  • FIG. 8 schematically shows a simplified flowchart of a
  • FIG. 1 schematically shows a side view of a first embodiment of the particle sensor 100 according to the invention.
  • the particle sensor 100 has a preferably planar base body 110, which is provided, for example, by a substrate made of an electrically non-conductive material, such as a
  • the base body 110 has a thickness d1 which is preferably smaller, in particular substantially smaller (eg smaller by at least about 80% than a length L extending along the x-axis and smaller than a perpendicular to the plane of the drawing in FIG ready.
  • Particle charger 120 and a sensor electrode 140 arranged. Furthermore, on the first surface 1 10a optionally also a trap electrode 130 may be disposed between the particle charging device 120 and the sensor electrode 140.
  • the particle charging device 120 is provided for charging particles P, which may be located in a fluid flow A1 flowing over the first surface 110a of the base body 110.
  • the particles P may be located in a fluid flow A1 flowing over the first surface 110a of the base body 110.
  • Particle charger 120 for example, a high voltage electrode 122, which is provided to generate a corona discharge 123.
  • the high-voltage electrode 122 for example, to a not shown
  • Particle charging device 120 also have a counter electrode of or for the high-voltage electrode 122, which in the present case is denoted by the reference numeral 124 and advantageously also, in particular completely or
  • the optional trap electrode 130 is provided for deflecting charged particles of the fluid flow A1, for example by means of the
  • Particle charger 120 have been generated further upstream of the fluid flow A1.
  • the trap electrode 130 may be applied with the same electrical potential as the
  • the trap electrode may also be applied to a different electrical potential than that of the high voltage electrode 122.
  • particles charged by the trap electrode 130, in particular ions can be deflected or "trapped" out of the fluid flow A1 so that they do not reach the downstream sensor electrode 140.
  • Embodiments are also conceivable in which none Trap electrode 130 is provided or in which the counter electrode 124 or
  • At least a portion of the counter electrode 124 simultaneously performs the function of the trap electrode 130.
  • the sensor electrode 140 is provided for detecting information about an electric charge current caused by charged particles P 'from the fluid flow A1.
  • these may be particles P which, by means of the particle charging device 120 or by means of the corona discharge 123 generated by them, are located further upstream with respect to the particles Fluid flow A1 have been electrically charged.
  • the sensor electrode 140 makes it possible to determine a concentration of the charged particles in the fluid flow A1 by measuring the charge influence caused by charged particles P 'flowing past the sensor electrode 140.
  • the fluid flow A1 may be an exhaust gas flow of an internal combustion engine (not shown).
  • the particles P may be soot particles, such as are produced during combustion of fuel by an internal combustion engine.
  • a shielding electrode 150 is at least partially provided between the particle charging device 120 and the sensor electrode 140, wherein the shielding electrode 150 can be acted upon by a predeterminable electrical potential. This advantageously ensures that electrical interference from other components 120, 122, 123, 130 is reduced to the sensor electrode 140. For example, such disturbances may be leakage currents from other components of the system
  • Particle sensor to the sensor electrode 140 back act. These are, as it were, intercepted by the shielding electrode 150 in some embodiments, so that the electrical potential of the sensor electrode 140 is not corrupted by the leakage currents, thereby increasing the shielding electrode 150 .
  • the shielding electrode 150 can be acted upon by an electrical reference potential of the particle sensor, in particular a ground potential, resulting in a particularly good shielding effect.
  • the shielding electrode 150 may be connected correspondingly to a circuit node 102 of the particle sensor 100 having the ground potential, cf. the schematic representation in Fig. 1st.
  • Shielding electrode 150 can be acted upon by an electrical potential which corresponds at least approximately to the electrical potential of the sensor electrode 140. This results in advantageous also a very good
  • the shielding electrode 150 can correspondingly have the potential of the sensor electrode 140
  • Figure 2A shows schematically the arrangement of the particle sensor 100 according to
  • FIG. 1 in a target system Z, which in the present case is an exhaust tract of an internal combustion engine, for example a motor vehicle.
  • An exhaust gas flow is referred to herein by the reference numeral A2.
  • Tube R1 is arranged so that its first surface 1 10a is substantially parallel to a longitudinal axis LA of the inner tube R1. Due to the different lengths and the arrangement of the tubes R1, R2 relative to each other is due to the Venturi effect a suction in which the
  • Exhaust gas flow A2 causes a fluid flow P1 or A1 out of the inner tube R1 out in Figure 2 in a vertical upward direction.
  • the further arrows P2, P3, P4 indicate the continuation of this caused by the Venturi effect fluid flow through a gap between the two tubes R1, R2 through to the environment of the protective tube assembly towards.
  • a sensor device 1000 for determining a particle concentration in the exhaust gas A2 is advantageously indicated by the elements 100, R1, R2.
  • the reference character R2 indicates an optional electrical connection of the outer tube R2 and / or the inner tube R1 to a reference potential, such as the ground potential, so that the relevant tube or both tubes can advantageously be used at the same time as their fluidic guiding function as electrical counterelectrode, for example for the trap electrode 130 (and / or for the high voltage electrode 122), cf.
  • FIG. The block arrow P5 in FIG. 2A symbolizes an optional supply of fresh gas, in particular fresh air supply, which may be desirable in some embodiments, but is not provided in particularly preferred embodiments.
  • FIG. 2B schematically shows an exhaust pipe R and parts of the sensor device
  • Protective tube arrangement R1, R2 (FIG. 2) can be seen.
  • the particle sensor 100 is aligned in the protective tube assembly so that its first surface extends along the x-axis, whereas the flow direction of the exhaust gas A2 in the exhaust tube R is aligned parallel to the y-axis.
  • FIG. 3A schematically shows a plan view of an exemplary one
  • Particle sensor 1000 without shielding electrode.
  • substrate 1 1 comparable to the main body 1 10 according to Figure 1, is a
  • High voltage electrode 1 130 arranged, which optionally simultaneously fulfills the function of a trap electrode.
  • High voltage electrode 1 130 is designated by the reference numeral 1 130 '.
  • a ground electrode as a counter electrode to the high voltage electrode 1 130 is denoted by the reference numeral 1240, and an electrical terminal of
  • Ground electrode is designated by the reference numeral 1240 '.
  • a sensor electrode 1 140 is provided on the surface of the substrate 1 1 10, the electrical connection is denoted by the reference numeral 1400 '.
  • the exhaust gas, compare the arrow A1 flows from the rear part (left in Figure 3A) of the substrate or base body 1 1 10 forward, so in Figure 3A to the right. Therefore, the area for the (corona-based) charging, in particular the high voltage electrode 1 130, and for the trapping upstream of the area of the sensor electrode 1 140 is attached. Unless all electrical
  • Main body 1 1 10 to be arranged also leads the connecting cable 1400 'of the sensor electrode 1 140, which may be very sensitive and prone to failure due to the measuring principle in some embodiments, next to or below the high voltage operating charging and trapping region 1 130 past.
  • the connecting cable 1400 'of the sensor electrode 1 140 which may be very sensitive and prone to failure due to the measuring principle in some embodiments, next to or below the high voltage operating charging and trapping region 1 130 past.
  • there is the risk of overcutting the high voltage on the connection line 1400 'in the form of leakage currents L1 which can falsify the signal of the sensor electrode 1 140 and reduce the sensitivity.
  • FIG. 3B schematically shows a plan view of a further exemplary particle sensor 1000a without shielding electrode, in which the arrangement of the individual electrodes is different from the variant according to FIG. 3A.
  • FIG. 4 schematically shows a circuit diagram of a particle sensor 100a according to an embodiment. Shown is a circuit node 140 'provided for electrically contacting the sensor electrode 140 (FIG. 1). The circuit node 140 'is electrically connected to a
  • Evaluation circuit 142 for evaluating a signal of the sensor electrode 140 which evaluation circuit 142 may have, for example, an amplifier circuit.
  • the shielding electrode 150 according to the invention is indicated by the substantially circular dashed line which completely surrounds the circuit node 140 '.
  • Leakage currents L3 thus flow into the shielding electrode 150 at best.
  • the shield electrode 150 may be connected to a reference potential, such as a ground potential, of the particulate sensor 100a.
  • a drive circuit 1500 is provided which acts on the shielding electrode 150 with a predeterminable electrical potential.
  • the drive circuit 1500 is designed to be the
  • Ablektrode 150 to act on an electrical potential that corresponds at least approximately to the electrical potential of the sensor electrode 140 and its electrical connection 140 '.
  • an input E of an amplifier 1502 provided in the drive circuit 1500 is electrically connected to the circuit node 140 ', compare the line 1502'.
  • the amplifier 1502 advantageously enables an active
  • FIG. 5 schematically shows a plan view of a particle sensor 100b according to a further embodiment.
  • a sensor electrode 140 is arranged on the substrate 1 10, in turn.
  • the sensor electrode 140 is completely, in particular directly, arranged on the first surface 110a of the base body or substrate 110.
  • the shield electrode 150a completely surrounds the sensor electrode 140, and the shield electrode 150a is also disposed on the first surface 110a. Therefore, this variant of the shielding electrode 150a may also be referred to as a 2D (two-dimensional) shielding electrode because it is in the same plane as the sensor electrode 140 to be shielded and surrounding it in the plane.
  • the shielding electrode 150a also particularly advantageously surrounds a connecting line 140 'of the sensor electrode 140, so that the
  • Connection line 140 is protected against leakage currents. Analogous to the
  • a guard electrode 160 may also be provided around the high voltage electrode 122 and its electrical terminals 122 ', respectively.
  • one or more of the above-mentioned electrodes 122, 124, 130, 140, 150 or parts thereof or their associated connection lines can be produced by screen printing on the first surface 11a base body 110, for example by means of planar screen printing technology, in particular platinum -Screen printing.
  • FIG. 6 schematically shows a cross section of a particle sensor 100 c according to a further embodiment.
  • a sensor electrode 140 is arranged, which is embedded in an insulating medium 145.
  • the sensor electrode 140 is radially outwardly, in particular completely along a circumferential direction, surrounded by the electrically insulating medium 145, and the electrically insulating medium 145 is radially outwardly surrounded by the shield electrode 150 b, so advantageously an electric shielding structure analogous to the principle of Coaxial line for the sensor electrode 140 results.
  • FIG. 7 schematically shows a plan view of a particle sensor 100d according to a further embodiment.
  • a region 141 of the sensor electrode 140 which extends substantially within the longitudinal region B2 of the base body 110, is advantageously surrounded by a shielding electrode 150b according to FIG. 6, so that an impairment of the region 141 of the sensor electrode 140 by leakage currents is reliably prevented.
  • the coaxial structure of the shielding electrode 150 b at least partially interrupted, so that an electrical contacting of the corresponding end portions 140 a, 140 b of the sensor electrode 140 is possible.
  • a planar electrode portion for detecting the charged particles P '(FIG. 1) may be provided, and in the second end portion 140b, the electric
  • FIG. 8 schematically shows a simplified flowchart of a
  • the electrical potential of the sensor electrode 140 is determined, and in a subsequent step 202, the shield electrode 150 is driven with this potential, advantageously using an active drive circuit 1500
  • the particle sensor according to the invention 100, 100a, 100b, 100c, 100d is due to the Ablektrode 150, 150a, 150b particularly precise and less susceptible to interference and is for example usable as a sensor for on-board monitoring ("OBD") of the state of a diesel particulate filter of an internal combustion engine Passenger cars or commercial vehicles, the concept allows both the determination of
  • OBD on-board monitoring
  • Mass concentration (mg / m 3 or mg / mi) and the number concentration (particles / m 3 or particle / mi) of the emitted particles P.
  • the sensor can also be used to monitor the condition of the particulate filter in gasoline vehicles. Also, the use of the sensor for the determination of the particle concentration in other applications (indoor air quality, emissions from incinerators (private, industrial)) is conceivable.
  • the measuring principle is based on the charging of soot particles P by means of a corona discharge 123 in the air and the subsequent measurement of the charge of the soot particles (or the corresponding current) by means of charge influence or possibly with the so-called "escaping currenf principle. On the one hand, this measuring principle has a very high one
  • the sensor signal has high "update rates” (several measurements per second).
  • the particle sensor according to the invention preferably has a planar ceramic substrate, which forms the base body 1 10, and on the surface 1 10a are arranged various components of the particle sensor such as electrodes and corresponding electrical leads or interconnects, allowing a particularly simple production.
  • components of the drive circuit 1500 may also be arranged at least partially on the surface 110a.
  • the particle sensor according to the invention can be particularly simple in one
  • Protective tube or a protective tube arrangement R1, R2, compare Figure 2A are arranged and thus a uniform fluid flow A1, P1 exposed, which allows precise measurement of the concentration of particles, in particular of soot particles.
  • Particle sensor also allows cost-effective production and storage and a small-sized configuration for a corresponding target system Z (Fig. 2A).
  • screen-printing electrodes in particular platinum screen-printed electrodes, optionally in combination with planar and / or protruding elements from the first surface 110a.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) comprising a main body (110), a particle charging device (120) for charging particles in a fluid flow (A1) flowing over a first surface (110a) of the main body (110), wherein at least one sensor electrode (140) is provided for detecting information concerning an electrical charging current which is caused by charged particles from the fluid flow (A1), the at least one sensor electrode (140) is located in the region of the first surface (110a), at least part of a shielding electrode (150) is provided between the particle charging device (120) and the sensor electrode (140), and a predeterminable electrical potential can be applied to the shielding electrode (150).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Partikelsensor und Betriebsverfahren hierfür  Particle sensor and operating method for this
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft einen Partikelsensor mit einem Grundkörper und einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem über eine ersteThe invention relates to a particle sensor having a base body and a particle charging device for charging particles in one over a first
Oberfläche des Grundkörpers strömenden Fluidstrom. Surface of the body flowing fluid flow.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Partikelsensors. The invention further relates to a method for operating such a particle sensor.
Aus der WO 2013/125181 A1 ist ein Partikelsensor für den Einsatz in WO 2013/125181 A1 discloses a particle sensor for use in
Kraftfahrzeugen bekannt. Der bekannte Partikelsensor weist einen komplexen Schichtaufbau mit einer Vielzahl von einzelnen Schichten vergleichsweise komplexer Geometrie auf. Cars known. The known particle sensor has a complex layer structure with a multiplicity of individual layers of comparatively complex geometry.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Partikelsensor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass er einen einfacheren Aufbau aufweist, kostengünstig zu fertigen ist, und einen sicheren Betrieb ermöglicht. Accordingly, it is an object of the present invention to improve a particle sensor of the type mentioned in that it has a simpler structure, is inexpensive to manufacture, and enables safe operation.
Diese Aufgabe wird durch den Partikelsensor nach Patentanspruch 1 gelöst. Der Partikelsensor weist einen Grundkörper auf und eine Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem über eine erste Oberfläche des This object is achieved by the particle sensor according to claim 1. The particle sensor has a base body and a particle charging device for charging particles in a over a first surface of the
Grundkörpers strömenden Fluidstrom, wobei mindestens eine Sensorelektrode zur Erfassung von Information über einen elektrischen Ladungsstrom Main body flowing fluid flow, wherein at least one sensor electrode for detecting information about an electric charge current
vorgesehen ist, der durch geladene Partikel aus dem Fluidstrom verursacht wird, wobei die mindestens eine Sensorelektrode im Bereich der ersten Oberfläche angeordnet ist, wobei wenigstens bereichsweise eine Abschirmelektrode zwischen der Partikelaufladeeinrichtung und der Sensorelektrode vorgesehen ist, wobei die Abschirmelektrode mit einem vorggebbaren elektrischen Potential beaufschlagbar ist. is provided, which is caused by charged particles from the fluid flow, wherein the at least one sensor electrode is arranged in the region of the first surface, wherein at least partially a shielding electrode between the particle charging and the sensor electrode is provided, wherein the shielding electrode can be acted upon with a predetermined electrical potential ,
Der erfindungsgemäße Partikelsensor weist somit einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau auf, und durch die Vorsehung der The particle sensor according to the invention thus has a particularly simple and inexpensive construction, and by the provision of the
Abschirmelektrode ist vorteilhaft sichergestellt, dass Störeinflüsse von anderen Komponenten auf die Sensorelektrode reduziert werden. Beispielsweise kann es sich bei solchen Störeinflüssen um Leckströme aus anderen Komponenten des Partikelsensors zu der Sensorelektrode handeln. Diese werden durch die  Shielding electrode is advantageously ensured that interference from other components are reduced to the sensor electrode. For example, such disturbing influences may be leakage currents from other components of the particle sensor to the sensor electrode. These are through the
Abschirmelektrode bei manchen Ausführungsformen gleichsam abgefangen bzw. abgeleitet, so dass das elektrische Potential der Sensorelektrode nicht durch die Leckströme verfälscht wird, wodurch eine Steigerung der Empfindlichkeit des Partikelsensors ermöglicht wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom um einen Abgasstrom einerShielding electrode in some embodiments, as it were intercepted or derived, so that the electrical potential of the sensor electrode is not distorted by the leakage currents, whereby an increase in the sensitivity of the particle sensor is possible. For example, the fluid flow may be an exhaust gas flow
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper ein Substratelement auf bzw. ist aus einem Substratelement gebildet. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper aus einem im wesentlichen planaren Keramiksubstrat gebildet. Der Grundkörper kann beispielsweise eine im Wesentlichen quaderförmige Grundform mit einer Breite und einer Länge aufweisen, wobei eine Höhenabmessung bezüglich der Breite und der Länge vergleichsweise klein ist. Weiter bevorzugt ist die erste Oberfläche eine Außenoberfläche des Grundkörpers. Internal combustion engine of a motor vehicle act. For example, the particles may be soot particles, such as those produced as part of combustion of fuel by an internal combustion engine. In a preferred embodiment, the base body has a substrate element or is formed from a substrate element. Particularly preferably, the base body is formed from a substantially planar ceramic substrate. By way of example, the basic body can have a substantially cuboidal basic shape with a width and a length, wherein a height dimension is comparatively small with respect to the width and the length. More preferably, the first surface is an outer surface of the main body.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Partikelaufladeeinrichtung eine vorzugsweise im Bereich der ersten Oberfläche angeordnete In some embodiments, the particle charging device may have a preferably arranged in the region of the first surface
Hochspannungselektrode zur Erzeugung einer Korona-Entladung aufweisen und eine Gegenelektrode zu der Hochspannungselektrode. Die bei manchen Ausführungsformen bereitstellbare Korona-Entladung ermöglicht eine Aufladung von Partikeln oder allgemein Teilchen, z.B. auch von Gasen, aus dem Fluidstrom bzw. Abgasstrom in einem Raum um die High voltage electrode for generating a corona discharge and a counter electrode to the high voltage electrode. The corona discharge, which may be provided in some embodiments, allows for charging of particles or, in general, particles, including gases, from the fluid stream or exhaust stream in a space around it
Hochspannungselektrode. Damit werden zum einen Partikel direkt beim High voltage electrode. This will be on the one hand particles directly at
Durchströmen eines im Bereich der ersten Oberfläche befindlichen Raumes geladen, in dem die Korona-Entladung stattfindet. Zum anderen werden Partikel über aufgeladene Teilchen des Gas- bzw. Abgasstroms geladen, wobei der Gasbzw. Abgasstrom direkt beim Durchströmen des Raumes im Bereich der Hochspannungselektrode geladen wurde. Dies verbessert insgesamt die Wirksamkeit der Aufladung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist dieFlowed through a space located in the region of the first surface in which the corona discharge takes place. On the other hand, particles are charged via charged particles of the gas or exhaust gas flow, wherein the gas or. Exhaust gas flow was charged directly when flowing through the room in the area of the high voltage electrode. This overall improves the efficiency of charging. In a preferred embodiment, the
Hochspannungselektrode wenigstens eine nadeiförmige Elektrode bzw. Spitze auf. Alternativ zu der Hochspannungselektrode mit Gegenelektrode sind bei weiteren Ausführungsformen auch andere Typen von High-voltage electrode at least one needle-shaped electrode or tip. As an alternative to the high-voltage electrode with counter-electrode, in other embodiments, other types of
Partikelaufladeeinrichtungen verwendbar. Particle charging devices usable.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die In an advantageous embodiment, it is provided that the
Hochspannungselektrode zumindest teilweise, insbesondere direkt, auf der ersten Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei die Gegenelektrode zumindest teilweise, insbesondere direkt, auf der ersten Oberfläche des High voltage electrode at least partially, in particular directly, is arranged on the first surface of the base body, wherein the counter electrode at least partially, in particular directly, on the first surface of the
Grundkörpers angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform ergibt sich eine besonders klein bauende Konfiguration, wenn die Hochspannungselektrode und die Gegenelektrode, insbesondere vollständig, auf der ersten Oberfläche des Grundkörpers angeordnet sind. Unter einer bei manchen Ausführungsformen vorsehbaren„direkten" Anordnung der betreffenden Elektrode auf der ersten Oberfläche des Grundkörpers wird vorliegend verstanden, dass die betreffende Elektrode einen im Wesentlichen flächigen Kontaktbereich mit der ersten Oberfläche aufweist bzw. diese erste Oberfläche kontaktierend bedeckt, beispielsweise im Sinne einer Beschichtung. Basic body is arranged. In one embodiment, a particularly small-sized configuration results when the high-voltage electrode and the counter electrode, in particular completely, are arranged on the first surface of the base body. A "direct" arrangement of the relevant electrode on the first surface of the base body which can be provided in some embodiments is understood here to mean that the relevant electrode has a substantially flat contact area with the first surface or covers the first surface in contact, for example in the form of a coating ,
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Abschirmelektrode mit einem elektrischen Bezugspotential des Partikelsensors, insbesondere einem Massepotential, beaufschlagbar ist, wodurch sich eine besonders gute In preferred embodiments, it is provided that the shielding electrode can be acted upon by an electrical reference potential of the particle sensor, in particular a ground potential, resulting in a particularly good
Abschirmwirkung ergibt. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Shielding effect results. In further preferred embodiments it is provided that the
Abschirmelektrode mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist, das zumindest in etwa dem elektrischen Potential der Sensorelektrode entspricht (beispielsweise um nicht mehr als 5 Prozent von dem elektrischen Potential der Sensorelektrode abweicht). Hierdurch ergibt sich vorteilhaft ebenfalls eine sehr gute Abschirmwirkung. Abschirmelektrode can be acted upon by an electrical potential which corresponds at least approximately to the electrical potential of the sensor electrode (for example, not more than 5 percent of the electrical potential of the sensor electrode deviates). This results in advantageous also a very good shielding effect.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine In further preferred embodiments it is provided that a
Ansteuerschaltung zur Beaufschlagung der Abschirmelektrode mit dem vorggebbaren elektrischen Potential vorgesehen ist. A drive circuit is provided for acting on the shielding electrode with the predeterminable electrical potential.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Ansteuerschaltung wenigstens ein aktives Bauteil, insbesondere einen Drive circuit at least one active component, in particular a
Verstärker, aufweist, wodurch das vorggebbare elektrische Potential zuverlässig bereitgestellt werden kann, insbesondere auch wenn Störeinflüsse wie z.B. Leckströme von einer Hochspannungsversorgung usw. vergleichsweise groß sind. Amplifier, whereby the predeterminable electrical potential can be reliably provided, in particular even if disturbances such. Leakage currents from a high voltage power supply, etc. are comparatively large.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensorelektrode vollständig, insbesondere direkt, auf der ersten Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei insbesondere die Abschirmelektrode die Sensorelektrode wenigstens innerhalb der ersten Oberfläche vollständig umgibt. Mit anderen Worten ist die Sensorelektrode bzw. die Abschirmelektrode bevorzugt z.B. auch, insbesondere direkt, auf der ersten Oberfläche des Sensor electrode completely, in particular directly, is arranged on the first surface of the base body, wherein in particular the shielding electrode completely surrounds the sensor electrode at least within the first surface. In other words, the sensor electrode or the shielding electrode is preferably e.g. also, especially directly, on the first surface of the
Grundkörpers angeordnet, was eine effiziente und kostengünstige Fertigung, beispielsweise mittels Siebdruckverfahren, ermöglicht, die Design-Freiheit bezüglich des Partikelsensors weiter erhöht und Kosten für die Elektronik des Partikelsensors senkt. Base body arranged, which allows an efficient and cost-effective production, for example by means of screen printing method, further increases the design freedom with respect to the particle sensor and reduces costs for the electronics of the particle sensor.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass Bereiche der Abschirmelektrode auch außerhalb der ersten Oberfläche angeordnet sind, und dass diese Bereiche der Abschirmelektrode die Sensorelektrode zumindest teilweise umgeben. Dadurch kann eine weitere Abschirmwirkung erzielt werden. In further preferred embodiments, it is provided that regions of the shielding electrode are also arranged outside the first surface, and that these regions of the shielding electrode at least partially surround the sensor electrode. As a result, a further shielding effect can be achieved.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens ein Bereich der Sensorelektrode radial außen von einem elektrisch isolierenden Medium umgeben ist, wobei das elektrisch isolierende Medium radial außen von der Abschirmelektrode umgeben ist. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Abschirmung erzielt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist angegeben durch eine Sensoreinrichtung aufweisend eine Schutzrohranordnung aus zwei zueinander konzentrisch angeordneten Rohren und wenigstens einem erfindungsgemäßen Partikelsensor, wobei der wenigstens eine Partikelsensor so in dem inneren Rohr der beiden Rohre angeordnet ist, dass seine erste Oberfläche im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des inneren Rohres ausgerichtet ist. In further preferred embodiments, it is provided that at least a portion of the sensor electrode is radially outwardly of an electrically insulating Medium is surrounded, wherein the electrically insulating medium is radially outwardly surrounded by the shielding electrode. As a result, a particularly reliable shielding is achieved. A further aspect of the invention is specified by a sensor device comprising a protective tube arrangement of two concentrically arranged tubes and at least one particle sensor according to the invention, wherein the at least one particle sensor is arranged in the inner tube of the two tubes, that its first surface substantially parallel to a Longitudinal axis of the inner tube is aligned.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist anegegeben durch ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelsensors mit einem Grundkörper, einer Another aspect of the invention is provided by a method of operating a particle sensor having a base body, a
Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem über eine erste Oberfläche des Grundkörpers strömenden Fluidstrom, wobei mindestens eineParticle charging device for charging particles in a flowing over a first surface of the body fluid stream, wherein at least one
Sensorelektrode zur Erfassung von Information über einen elektrischen Sensor electrode for detecting information about an electrical
Ladungsstrom vorgesehen ist, der durch geladene Partikel aus dem Fluidstrom verursacht wird, wobei die mindestens eine Sensorelektrode im Bereich der ersten Oberfläche angeordnet ist, wobei wenigstens bereichsweise eine Charge current is provided, which is caused by charged particles from the fluid flow, wherein the at least one sensor electrode is arranged in the region of the first surface, wherein at least partially a
Abschirmelektrode zwischen der Partikelaufladeeinrichtung und der Shielding electrode between the particle charging device and the
Sensorelektrode vorgesehen ist, wobei die Abschirmelektrode mit einem vorggebbaren elektrischen Potential beaufschlagt wird.  Sensor electrode is provided, wherein the shielding electrode is acted upon with a predetermined electrical potential.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.
In der Zeichnung zeigt: In the drawing shows:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Partikelsensors, Figur 2A und 2B jeweils schematisch die Anordnung eines Partikelsensors in einem Zielsystem, FIG. 1 shows a schematic side view of a first embodiment of the particle sensor according to the invention, FIGS. 2A and 2B each schematically show the arrangement of a particle sensor in a target system,
Figur 3A und 3B jeweils schematisch eine Draufsicht auf einen beispielhaften FIGS. 3A and 3B each schematically illustrate a plan view of an exemplary embodiment
Partikelsensor ohne Abschirmelektrode,  Particle sensor without shielding electrode,
Figur 4 schematisch einen Auszug aus einem Schaltbild eines Figure 4 shows schematically an extract from a circuit diagram of a
Partikelsensors gemäß einer Ausführungsform,  Particle sensor according to an embodiment,
Figur 5 schematisch eine Draufsicht auf einen Partikelsensor gemäß einer weiteren Ausführungsform, FIG. 5 schematically shows a plan view of a particle sensor according to a further embodiment,
Figur 6 schematisch einen Querschnitt eines Partikelsensors gemäß einer weiteren Ausführungsform, FIG. 6 schematically shows a cross section of a particle sensor according to a further embodiment,
Figur 7 schematisch eine Draufsicht auf einen Partikelsensor gemäß einer weiteren Ausführungsform, und FIG. 7 schematically shows a plan view of a particle sensor according to a further embodiment, and
Figur 8 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm einer FIG. 8 schematically shows a simplified flowchart of a
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vefahrens.  Embodiment of the method according to the invention.
Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Partikelsensors 100. Der Partikelsensor 100 weist einen bevorzugt planaren Grundkörper 1 10 auf, der beispielsweise durch ein Substrat aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, wie beispielsweise einem FIG. 1 schematically shows a side view of a first embodiment of the particle sensor 100 according to the invention. The particle sensor 100 has a preferably planar base body 110, which is provided, for example, by a substrate made of an electrically non-conductive material, such as a
Keramikwerkstoff, gebildet sein kann. Vorliegend weist der Grundkörper 1 10 eine Dicke d1 auf, welche bevorzugt kleiner, insbesondere wesentlich kleiner (z.B. um wenigstens etwa 80% kleiner ist als eine sich entlang der x-Achse erstreckende Länge L und kleiner als eine sich in Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Bereite. Ceramic material can be formed. In the present case, the base body 110 has a thickness d1 which is preferably smaller, in particular substantially smaller (eg smaller by at least about 80% than a length L extending along the x-axis and smaller than a perpendicular to the plane of the drawing in FIG ready.
Auf einer ersten Oberfläche 1 10a des Grundkörpers 1 10, bei der es sich um eine in Fig. 1 obere Außenoberfläche des Grundkörpers 1 10 handelt, ist eine On a first surface 1 10a of the base body 1 10, which is an upper in Fig. 1 outer surface of the base body 1 10, is a
Partikelaufladeeinrichtung 120 und eine Sensorelektrode 140 angeordnet. Des weiteren kann auf der ersten Oberfläche 1 10a optional auch eine Trap-Elektrode 130 zwischen der Partikelaufladeeinrichtung 120 und der Sensorelektrode 140 angeordnet sein. Particle charger 120 and a sensor electrode 140 arranged. Furthermore, on the first surface 1 10a optionally also a trap electrode 130 may be disposed between the particle charging device 120 and the sensor electrode 140.
Die Partikelaufladeeinrichtung 120 ist zum Aufladen von Partikeln P vorgesehen, die sich in einem über die erste Oberfläche 1 10a des Grundkörpers 1 10 strömenden Fluidstrom A1 befinden können. Hierzu weist die The particle charging device 120 is provided for charging particles P, which may be located in a fluid flow A1 flowing over the first surface 110a of the base body 110. For this purpose, the
Partikelaufladeeinrichtung 120 beispielsweise eine Hochspannungselektrode 122 auf, die zur Erzeugung einer Korona-Entladung 123 vorgesehen ist. Hierzu kann die Hochspannungselektrode 122 beispielsweise an eine nicht gezeigte Particle charger 120, for example, a high voltage electrode 122, which is provided to generate a corona discharge 123. For this purpose, the high-voltage electrode 122, for example, to a not shown
Hochspannungsquelle angeschlossen sein. Optional kann die High voltage source to be connected. Optionally, the
Partikelaufladeeinrichtung 120 auch eine Gegenelektrode der bzw. für die Hochspannungselektrode 122 aufweisen, die vorliegend mit dem Bezugszeichen 124 bezeichnet und vorteilhaft ebenfalls, insbesondere vollständig bzw.  Particle charging device 120 also have a counter electrode of or for the high-voltage electrode 122, which in the present case is denoted by the reference numeral 124 and advantageously also, in particular completely or
vollflächig, auf der ersten Oberfläche 1 10a des Grundkörpers 1 10 angeordnet ist. over the entire surface, on the first surface 1 10a of the base body 1 10 is arranged.
Die optionale Trap-Elektrode 130 ist zum Ablenken geladener Teilchen der Fluidstromung A1 vorgesehen, die beispielsweise mittels der The optional trap electrode 130 is provided for deflecting charged particles of the fluid flow A1, for example by means of the
Partikelaufladeeinrichtung 120 weiter stromaufwärts bezüglich der Fluidstromung A1 erzeugt worden sind. Beispielsweise kann die Trap-Elektrode 130 mit demselben elektrischen Potenzial beaufschlagt werden, wie die Particle charger 120 have been generated further upstream of the fluid flow A1. For example, the trap electrode 130 may be applied with the same electrical potential as the
Hochspannungselektrode 122. Bei anderen Ausführungsformen kann die Trap- Elektrode auch mit einem anderen elektrischen Potenzial als mit demjenigen der Hochspannungselektrode 122 beaufschlagt werden. Besonders vorteilhaft können durch die Trap-Elektrode 130 geladene Teilchen, insbesondere Ionen, aus der Fluidstromung A1 abgelenkt bzw.„eingefangen" werden, sodass diese nicht zu der weiter stromabwärts angeordneten, optionalen Sensorelektrode 140 gelangen. Es sind auch Ausführungsformen vorstellbar, bei der keine Trap- Elektrode 130 vorgesehen ist bzw. bei der die Gegenelektrode 124 bzw.  High voltage electrode 122. In other embodiments, the trap electrode may also be applied to a different electrical potential than that of the high voltage electrode 122. Particularly advantageously, particles charged by the trap electrode 130, in particular ions, can be deflected or "trapped" out of the fluid flow A1 so that they do not reach the downstream sensor electrode 140. Embodiments are also conceivable in which none Trap electrode 130 is provided or in which the counter electrode 124 or
wenigstens ein Bereich der Gegenelektrode 124 gleichzeitig die Funktion der Trap-Elektrode 130 übernimmt. At least a portion of the counter electrode 124 simultaneously performs the function of the trap electrode 130.
Die Sensorelektrode 140 ist zur Erfassung von Informationen über einen elektrischen Ladungsstrom vorgesehen, der durch aufgeladene Partikel P' aus dem Fluidstrom A1 verursacht wird. Beispielsweise kann es sich dabei um Partikel P handeln, die mittels der Partikelaufladeeinrichtung 120 bzw. mittels der durch sie erzeugten Koronaentladung 123 weiter stromaufwärts bezüglich der Fluidströmung A1 elektrisch aufgeladen worden sind. Bevorzugt gelangen nur vergleichsweise schwere geladene Partikel in Richtung stromabwärts zu der Sensorelektrode 140, insbesondere wenn wie vorstehend bereits beschrieben vergleichsweise leichte geladene Teilchen wie beispielsweise Ionen durch die Trap-Elektrode 130 (und/oder durch die Gegenelektrode) abgelenkt bzw. The sensor electrode 140 is provided for detecting information about an electric charge current caused by charged particles P 'from the fluid flow A1. By way of example, these may be particles P which, by means of the particle charging device 120 or by means of the corona discharge 123 generated by them, are located further upstream with respect to the particles Fluid flow A1 have been electrically charged. Preferably, only comparatively heavy charged particles travel downstream to the sensor electrode 140, especially when comparatively light charged particles such as ions are deflected by the trap electrode 130 (and / or by the counter electrode) as already described above.
eingefangen werden können. Dadurch ermöglicht die Sensorelektrode 140 im Wege einer Messung der Ladungsinfluenz, die durch an der Sensorelektrode 140 vorbeiströmende geladene Partikel P' bewirkt wird, die Bestimmung einer Konzentration der geladenen Partikel in dem Fluidstrom A1 . can be captured. As a result, the sensor electrode 140 makes it possible to determine a concentration of the charged particles in the fluid flow A1 by measuring the charge influence caused by charged particles P 'flowing past the sensor electrode 140.
Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom A1 um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln P um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen. For example, the fluid flow A1 may be an exhaust gas flow of an internal combustion engine (not shown). By way of example, the particles P may be soot particles, such as are produced during combustion of fuel by an internal combustion engine.
Erfindungsgemäß ist wenigstens bereichsweise eine Abschirmelektrode 150 zwischen der Partikelaufladeeinrichtung 120 und der Sensorelektrode 140 vorgesehen, wobei die Abschirmelektrode 150 mit einem vorggebbaren elektrischen Potential beaufschlagbar ist. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass elektrische Störeinflüsse von anderen Komponenten 120, 122, 123, 130 auf die Sensorelektrode 140 reduziert werden. Beispielsweise kann es sich bei solchen Störeinflüssen um Leckströme aus anderen Komponenten des According to the invention, a shielding electrode 150 is at least partially provided between the particle charging device 120 and the sensor electrode 140, wherein the shielding electrode 150 can be acted upon by a predeterminable electrical potential. This advantageously ensures that electrical interference from other components 120, 122, 123, 130 is reduced to the sensor electrode 140. For example, such disturbances may be leakage currents from other components of the system
Partikelsensors zu der Sensorelektrode 140 hin handeln. Diese werden durch die Abschirmelektrode 150 bei manchen Ausführungsformen gleichsam abgefangen bzw. abgeleitet, so dass das elektrische Potential der Sensorelektrode 140 nicht durch die Leckströme verfälscht wird, wodurch eine Steigerung der Particle sensor to the sensor electrode 140 back act. These are, as it were, intercepted by the shielding electrode 150 in some embodiments, so that the electrical potential of the sensor electrode 140 is not corrupted by the leakage currents, thereby increasing the
Empfindlichkeit des Partikelsensors 100 ermöglicht wird. Sensitivity of the particle sensor 100 is made possible.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Abschirmelektrode 150 mit einem elektrischen Bezugspotential des Partikelsensors, insbesondere einem Massepotential, beaufschlagbar ist, wodurch sich eine besonders gute Abschirmwirkung ergibt. Hierzu kann die Abschirmelektrode 150 entsprechend mit einem das Massepotential aufweisenden Schaltungsknotenpunkt 102 des Partikelsensors 100 verbunden sein, vgl. die schematische Darstellung in Fig. 1 . Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In preferred embodiments, it is provided that the shielding electrode 150 can be acted upon by an electrical reference potential of the particle sensor, in particular a ground potential, resulting in a particularly good shielding effect. For this purpose, the shielding electrode 150 may be connected correspondingly to a circuit node 102 of the particle sensor 100 having the ground potential, cf. the schematic representation in Fig. 1st In further preferred embodiments it is provided that the
Abschirmelektrode 150 mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist, das zumindest in etwa dem elektrischen Potential der Sensorelektrode 140 entspricht. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft ebenfalls eine sehr gute Shielding electrode 150 can be acted upon by an electrical potential which corresponds at least approximately to the electrical potential of the sensor electrode 140. This results in advantageous also a very good
Abschirmwirkung. Hierzu kann die Abschirmelektrode 150 entsprechend mit einem das Potential der Sensorelektrode 140 aufweisenden Shielding effect. For this purpose, the shielding electrode 150 can correspondingly have the potential of the sensor electrode 140
Schaltungsknotenpunkt (nicht in Fig. 1 gezeigt) verbunden sein, oder ggf. direkt mit der Sensorelektrode 140. Figur 2A zeigt schematisch die Anordnung des Partikelsensors 100 gemäßCircuit node (not shown in Fig. 1), or possibly directly with the sensor electrode 140. Figure 2A shows schematically the arrangement of the particle sensor 100 according to
Figur 1 in einem Zielsystem Z, bei dem es sich vorliegend um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs handelt. Eine Abgasströmung ist vorliegend mit dem Bezugszeichen A2 bezeichnet. Ebenfalls abgebildet ist eine Schutzrohranordnung aus zwei zueinander konzentrisch angeordneten Rohren R1 , R2, wobei der Partikelsensor 100 so in dem innerenFigure 1 in a target system Z, which in the present case is an exhaust tract of an internal combustion engine, for example a motor vehicle. An exhaust gas flow is referred to herein by the reference numeral A2. Also shown is a protective tube arrangement of two concentrically arranged tubes R1, R2, wherein the particle sensor 100 in the inner
Rohr R1 angeordnet ist, dass seine erste Oberfläche 1 10a im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse LA des inneren Rohres R1 verläuft. Aufgrund der unterschiedlichen Längen und der Anordnung der Rohre R1 , R2 relativ zu einander ergibt sich durch den Venturi-Effekt ein Sog, bei dem die Tube R1 is arranged so that its first surface 1 10a is substantially parallel to a longitudinal axis LA of the inner tube R1. Due to the different lengths and the arrangement of the tubes R1, R2 relative to each other is due to the Venturi effect a suction in which the
Abgasströmung A2 eine Fluidströmung P1 bzw. A1 aus dem inneren Rohr R1 heraus in Figur 2 in vertikaler Richtung nach oben bewirkt. Die weiteren Pfeile P2, P3, P4 deuten die Fortsetzung dieser durch den Venturi-Effekt bewirkten Fluidströmung durch einen Zwischenraum zwischen den beiden Rohren R1 , R2 hindurch zur Umgebung der Schutzrohranordnung hin an. Insgesamt wird durch die in Figur 2A abgebildete Anordnung eine vergleichsweise gleichmäßigeExhaust gas flow A2 causes a fluid flow P1 or A1 out of the inner tube R1 out in Figure 2 in a vertical upward direction. The further arrows P2, P3, P4 indicate the continuation of this caused by the Venturi effect fluid flow through a gap between the two tubes R1, R2 through to the environment of the protective tube assembly towards. Overall, by the arrangement shown in Figure 2A, a comparatively uniform
Überströmung des Partikelsensors 100 bzw. dessen entlang der Fluidströmung P1 ausgerichteter erster Oberfläche 1 10a bewirkt, was eine effiziente Erfassung von in der Fluidströmung A1 , P1 befindlichen Partikeln ermöglicht. Darüber hinaus wird der Partikelsensor 100 vor einem direkten Kontakt mit dem Haupt- Abgasstrom A2 geschützt. Somit ist durch die Elemente 100, R1 , R2 vorteilhaft eine Sensoreinrichtung 1000 zur Bestimmung einer Partikelkonzentration in dem Abgas A2 angegeben. Overflow of the particle sensor 100 and its along the fluid flow P1 aligned first surface 1 causes 10a, which allows efficient detection of particles in the fluid flow A1, P1. In addition, the particulate sensor 100 is protected from direct contact with the main exhaust stream A2. Thus, a sensor device 1000 for determining a particle concentration in the exhaust gas A2 is advantageously indicated by the elements 100, R1, R2.
Das Bezugszeichen R2' deutet eine optionale elektrische Verbindung des äußeren Rohres R2 und/oder des inneren Rohres R1 mit einem Bezugspotenzial wie beispielsweise dem Massepotenzial an, sodass das betreffende Rohr bzw. beide Rohre vorteilhaft gleichzeitig zu ihrer fluidischen Leitfunktion als elektrische Gegenelektrode beispielsweise für die Trap-Elektrode 130 (und/oder für die Hochspannungselektrode 122), vergleiche Figur 1 , verwendbar sind. Der Blockpfeil P5 symbolisiert in Figur 2A eine optionale Frischgasversorgung, insbesondere Frischluftversorgung, die in manchen Ausführungsformen erwünscht sein kann, bei besonders bevorzugten Ausführungsformen jedoch nicht vorgesehen ist. Figur 2B zeigt schematisch ein Abgasrohr R und Teile der SensoreinrichtungThe reference character R2 'indicates an optional electrical connection of the outer tube R2 and / or the inner tube R1 to a reference potential, such as the ground potential, so that the relevant tube or both tubes can advantageously be used at the same time as their fluidic guiding function as electrical counterelectrode, for example for the trap electrode 130 (and / or for the high voltage electrode 122), cf. FIG. The block arrow P5 in FIG. 2A symbolizes an optional supply of fresh gas, in particular fresh air supply, which may be desirable in some embodiments, but is not provided in particularly preferred embodiments. FIG. 2B schematically shows an exhaust pipe R and parts of the sensor device
1000 gemäß Figur 2A in dem Abgasrohr R. Insbesondere ist aus Figur 2B wiederum der erfindungsgemäße Partikelsensor 100 innerhalb der 1000 according to FIG. 2A in the exhaust pipe R. In particular, the particle sensor 100 according to the invention is again shown in FIG
Schutzrohranordnung R1 , R2 (Fig. 2) ersichtlich. Der Partikelsensor 100 ist so in der Schutzrohranordnung ausgerichtet, dass sich seine erste Oberfläche entlang der x-Achse erstreckt, wohingegen die Strömungsrichtung des Abgases A2 in dem Abgasrohr R parallel zu der y-Achse ausgerichtet ist. Protective tube arrangement R1, R2 (FIG. 2) can be seen. The particle sensor 100 is aligned in the protective tube assembly so that its first surface extends along the x-axis, whereas the flow direction of the exhaust gas A2 in the exhaust tube R is aligned parallel to the y-axis.
Figur 3A zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen beispielhaften FIG. 3A schematically shows a plan view of an exemplary one
Partikelsensor 1000 ohne Abschirmelektrode. Auf dem Substrat 1 1 10, vergleichbar zu dem Grundkörper 1 10 gemäß Figur 1 , ist eine Particle sensor 1000 without shielding electrode. On the substrate 1 1 10, comparable to the main body 1 10 according to Figure 1, is a
Hochspannungselektrode 1 130 angeordnet, die gleichzeitig gegebenenfalls die Funktion einer Trap-Elektrode erfüllt. Ein elektrischer Anschluss der  High voltage electrode 1 130 arranged, which optionally simultaneously fulfills the function of a trap electrode. An electrical connection of the
Hochspannungselektrode 1 130 ist mit dem Bezugszeichen 1 130' bezeichnet. Eine Masseelektrode als Gegenelektrode zu der Hochspannungselektrode 1 130 ist mit dem Bezugszeichen 1240 bezeichnet, und ein elektrischer Anschluss derHigh voltage electrode 1 130 is designated by the reference numeral 1 130 '. A ground electrode as a counter electrode to the high voltage electrode 1 130 is denoted by the reference numeral 1240, and an electrical terminal of
Masseelektrode ist mit dem Bezugszeichen 1240' bezeichnet. Ferner ist eine Sensorelektrode 1 140 auf der Oberfläche des Substrats 1 1 10 vorgesehen, deren elektrischer Anschluss mit dem Bezugszeichen 1400' bezeichnet ist. Das Abgas, vergleiche den Pfeil A1 , fließt vom hinteren Teil (links in Figur 3A) des Substrats bzw. Grundkörpers 1 1 10 nach vorne, also in Figur 3A nach rechts. Daher ist der Bereich für die (Korona-basierte) Aufladung, insbesondere die Hochspannungselektrode 1 130, und für das Trapping stromaufwärts vor dem Bereich der Sensorelektrode 1 140 angebracht. Sofern alle elektrischen Ground electrode is designated by the reference numeral 1240 '. Further, a sensor electrode 1 140 is provided on the surface of the substrate 1 1 10, the electrical connection is denoted by the reference numeral 1400 '. The exhaust gas, compare the arrow A1 flows from the rear part (left in Figure 3A) of the substrate or base body 1 1 10 forward, so in Figure 3A to the right. Therefore, the area for the (corona-based) charging, in particular the high voltage electrode 1 130, and for the trapping upstream of the area of the sensor electrode 1 140 is attached. Unless all electrical
Zuleitungen beispielsweise in dem in Figur 3A linken Endbereich des Supply lines, for example, in the left in Figure 3A end of the
Grundkörpers 1 1 10 angeordnet sein sollen, führt auch die Anschlussleitung 1400' der Sensorelektrode 1 140, welche aufgrund des Meßprinzips bei manchen Ausführungsformen sehr empfindlich und störanfällig sein kann, neben bzw. unterhalb dem mit Hochspannung operierenden Aufladungs- und Trapping- Bereich 1 130 vorbei. Dadurch besteht die Gefahr eines Überkoppelns der Hochspannung auf die Anschlussleitung 1400' in Form von Leckströmen L1 , was das Signal der Sensorelektrode 1 140 verfälschen kann und die Empfindlichkeit senkt. Aufgrund des elektrischen Potenzialunterschieds und der vergleichsweise geringen Abstände zwischen den Komponenten 1 130, 1 140' bzw. 1400' können also im Betrieb des Partikelsensors 1000 unerwünschte Leckströme L1 von der Hochspannungselektrode 1 130 zu der Sensorelektrode 14400' bzw. zu ihrer elektrischen Anschlussleitung 1400' fließen, was sich nachteilig auf die Main body 1 1 10 to be arranged, also leads the connecting cable 1400 'of the sensor electrode 1 140, which may be very sensitive and prone to failure due to the measuring principle in some embodiments, next to or below the high voltage operating charging and trapping region 1 130 past. As a result, there is the risk of overcutting the high voltage on the connection line 1400 'in the form of leakage currents L1, which can falsify the signal of the sensor electrode 1 140 and reduce the sensitivity. Due to the electrical potential difference and the comparatively small distances between the components 1 130, 1 140 'and 1400', therefore, undesired leakage currents L1 from the high-voltage electrode 1 130 to the sensor electrode 14400 'or to its electrical connection line 1400' can be produced during the operation of the particle sensor 1000. flow, which is detrimental to the
Empfindlichkeit bzw. Genauigkeit des Partikelsensors 1000 auswirkt. Sensitivity of the particle sensor 1000.
Figur 3B zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen weiteren beispielhaften Partikelsensor 1000a ohne Abschirmelektrode, bei dem die Anordnung der einzelnen Elektroden unterschiedlich ist zu der Variante gemäß Figur 3A. FIG. 3B schematically shows a plan view of a further exemplary particle sensor 1000a without shielding electrode, in which the arrangement of the individual electrodes is different from the variant according to FIG. 3A.
Wiederum ergeben sich dennoch unerwünschte Leckströme L2 aufgrund der Abwesenheit einer erfindungsgemäßen Abschirmelektrode. Figur 4 zeigt schematisch ein Schaltbild eines Partikelsensors 100a gemäß einer Ausführungsform. Es ist ein Schaltungsknotenpunkt 140' abgebildet, der zur elektrischen Kontaktierung der Sensorelektrode 140 (Fig. 1 ) vorgesehen ist. Der Schaltungsknotenpunkt 140' ist elektrisch verbunden mit einer Again, unwanted leakage currents L2 nevertheless result due to the absence of a shielding electrode according to the invention. FIG. 4 schematically shows a circuit diagram of a particle sensor 100a according to an embodiment. Shown is a circuit node 140 'provided for electrically contacting the sensor electrode 140 (FIG. 1). The circuit node 140 'is electrically connected to a
Auswerteschaltung 142 zur Auswertung eines Signals der Sensorelektrode 140, welche Auswerteschaltung 142 beispielsweise eine Verstärkerschaltung aufweisen kann. Die erfindungsgemäße Abschirmelektrode 150 ist vorliegend durch die im wesentlichen kreisförmige gestrichelte Linie angedeutet, die den Schaltungsknotenpunkt 140'vollständig umgibt. Dadurch können von dem Anschluss 122' der Hochspannungselektrode ausgehende Leckströme L3 den Schaltungsknotenpunkt 140' nicht erreichen, werden also von diesem Evaluation circuit 142 for evaluating a signal of the sensor electrode 140, which evaluation circuit 142 may have, for example, an amplifier circuit. In the present case, the shielding electrode 150 according to the invention is indicated by the substantially circular dashed line which completely surrounds the circuit node 140 '. As a result, leakage currents L3 emanating from the terminal 122 'of the high-voltage electrode can not reach the circuit node 140', ie are thus disconnected from it
abgeschirmt durch die erfindungsgemäße Abschirmelektrode 150. Die shielded by the shielding electrode 150 according to the invention
Leckströme L3 fließen also allenfalls in die Abschirmelektrode 150. Leakage currents L3 thus flow into the shielding electrode 150 at best.
Wie vorstehend bereits beschrieben kann bei manchen Ausführungsformen die Abschirmelektrode 150 mit einem Bezugspotenzial, beispielsweise einem Massepotenzial, des Partikelsensors 100a verbunden sein. Vorliegend ist vorteilhaft eine Ansteuerschaltung 1500 vorgesehen, die die Abschirmelektrode 150 mit einem vorggebbaren elektrischen Potenzial beaufschlagt. Besonders bevorzugt ist die Ansteuerschaltung 1500 dazu ausgebildet, die As described above, in some embodiments, the shield electrode 150 may be connected to a reference potential, such as a ground potential, of the particulate sensor 100a. Present is Advantageously, a drive circuit 1500 is provided which acts on the shielding electrode 150 with a predeterminable electrical potential. Particularly preferably, the drive circuit 1500 is designed to be the
Abschirmelektrode 150 mit einem elektrischen Potenzial zu beaufschlagen, das zumindest in etwa dem elektrischen Potenzial der Sensorelektrode 140 bzw. ihres elektrischen Anschlusses 140' entspricht. Hierfür ist vorliegend ein Eingang E eines in der Ansteuerschaltung 1500 vorgesehenen Verstärkers 1502 elektrisch mit dem Schaltungsknotenpunkt 140' verbunden, vergleiche die Leitung 1502'. Der Verstärker 1502 ermöglicht vorteilhaft eine aktive, Abschirmelektrode 150 to act on an electrical potential that corresponds at least approximately to the electrical potential of the sensor electrode 140 and its electrical connection 140 '. For this purpose, in the present case an input E of an amplifier 1502 provided in the drive circuit 1500 is electrically connected to the circuit node 140 ', compare the line 1502'. The amplifier 1502 advantageously enables an active,
niederohmige Ansteuerung der Abschirmelektrode 150 mit dem Potenzial derLow-impedance control of the shielding electrode 150 with the potential of
Sensorelektrode bzw. ihres Anschlusses 140', wodurch sich eine besonders gute Abschirmwirkung ergibt, was die Sensorempfindlichkeit und Genauigkeit des Partikelsensors 100a wesentlich erhöht und seine Störanfälligkeit verringert. Figur 5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Partikelsensor 100b gemäß einer weiteren Ausführungsform. Auf dem Substrat 1 10 ist wiederum eine Sensorelektrode 140 angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Sensorelektrode 140 vollständig, insbesondere direkt, auf der ersten Oberfläche 1 10a des Grundkörpers bzw. Substrats 1 10 angeordnet. Die Abschirmelektrode 150a umgibt die Sensorelektrode 140 vollständig, wobei die Abschirmelektrode 150a ebenfalls auf der ersten Oberfläche 1 10a angeordnet ist. Daher kann diese Variante der Abschirmelektrode 150a auch als 2D (zweidimensionale)- Abschirmelektrode bezeichnet werden, weil sie in derselben Ebene wie die abzuschirmende bzw. zu schützende Sensorelektrode 140 liegt und diese in der Ebene umgibt. Sensor electrode or its terminal 140 ', which results in a particularly good shielding effect, which significantly increases the sensor sensitivity and accuracy of the particle sensor 100a and reduces its susceptibility. FIG. 5 schematically shows a plan view of a particle sensor 100b according to a further embodiment. On the substrate 1 10, in turn, a sensor electrode 140 is arranged. Particularly preferably, the sensor electrode 140 is completely, in particular directly, arranged on the first surface 110a of the base body or substrate 110. The shield electrode 150a completely surrounds the sensor electrode 140, and the shield electrode 150a is also disposed on the first surface 110a. Therefore, this variant of the shielding electrode 150a may also be referred to as a 2D (two-dimensional) shielding electrode because it is in the same plane as the sensor electrode 140 to be shielded and surrounding it in the plane.
Besonders vorteilhaft umgibt die Abschirmelektrode 150a vorliegend auch eine Anschlussleitung 140' der Sensorelektrode 140, so dass auch die In the present case, the shielding electrode 150a also particularly advantageously surrounds a connecting line 140 'of the sensor electrode 140, so that the
Anschlussleitung 140' vor Leckströmen geschützt ist. Analog zu der Connection line 140 'is protected against leakage currents. Analogous to the
Ausführungsform 100a gemäß Figur 4 ist auch bei der Ausführungsform 100b gemäß Figur 5 eine Ansteuerschaltung 1500 vorgesehen, der über eine optionale Anschlussleitung 1502' das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 140 zuführbar ist, und die die Abschirmelektrode 150a aktiv ansteuert, beispielsweise um die Abschirmelektrode 150a mit einem elektrischen Potenzial zu Embodiment 100a according to FIG. 4, also in the embodiment 100b according to FIG. 5, a drive circuit 1500 is provided, which can be supplied to the sensor electrode 140 via an optional connection line 1502 'and which actively activates the shielding electrode 150a, for example around the shielding electrode 150a with a electric potential too
beaufschlagen, das im wesentlichen dem elektrischen Potenzial der Essentially, the electrical potential of the
Sensorelektrode 140 entspricht. Bei weiteren Ausführungsformen kann auch eine Schutzelektrode 160 um die Hochspannungselektrode 122 bzw. ihre elektrischen Anschlüsse 122' herum vorgesehen bzw. angeordnet sein. Sensor electrode 140 corresponds. In further embodiments, a guard electrode 160 may also be provided around the high voltage electrode 122 and its electrical terminals 122 ', respectively.
Bei bevorzugten Ausführungsformen können ein oder mehrere der vorstehend genannten Elektroden 122, 124, 130, 140, 150 bzw. Teile hiervon bzw. ihre zugehörigen Anschlussleitungen mittels Siebdrucktechnik auf der ersten Oberfläche 1 10a Grundkörpers 1 10 hergestellt werden, beispielsweise mittels planarer Siebdrucktechnik, insbesondere Platin-Siebdruck. In preferred embodiments, one or more of the above-mentioned electrodes 122, 124, 130, 140, 150 or parts thereof or their associated connection lines can be produced by screen printing on the first surface 11a base body 110, for example by means of planar screen printing technology, in particular platinum -Screen printing.
Figur 6 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Partikelsensors 100c gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Bereich der ersten Oberfläche 1 10a ist vorliegend eine Sensorelektrode 140 angeordnet, die in ein isolierendes Medium 145 eingebettet ist. Mit anderen Worten wird die Sensorelektrode 140 radial außen, insbesondere vollständig entlang einer Umfangsrichtung, von dem elektrisch isolierenden Medium 145 umgeben, und das elektrisch isolierende Medium 145 wird radial außen von der Abschirmelektrode 150b umgeben, sodass sich vorteilhaft eine elektrische Abschirmstruktur analog zu dem Prinzip einer Koaxialleitung für die Sensorelektrode 140 ergibt. FIG. 6 schematically shows a cross section of a particle sensor 100 c according to a further embodiment. In the area of the first surface 110a, in the present case, a sensor electrode 140 is arranged, which is embedded in an insulating medium 145. In other words, the sensor electrode 140 is radially outwardly, in particular completely along a circumferential direction, surrounded by the electrically insulating medium 145, and the electrically insulating medium 145 is radially outwardly surrounded by the shield electrode 150 b, so advantageously an electric shielding structure analogous to the principle of Coaxial line for the sensor electrode 140 results.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die in Figur 6 abgebildete Struktur durch eine abwechselnde Abfolge von vorliegend z.B. insgesamt fünf leitenden bzw. isolierenden Siebdruck-Schichten S1 , S2, S3, S4, S5 realisiert. Die beiden Schichten S1 , S5 sind leitfähig, beispielsweise am radial äußeren Rand R' miteinander verbunden und stellen die beschriebene Abschirmelektrode 150b dar, die vorliegend auch als dreidimensionale (3D)- Abschirmelektrode bezeichnet wird. Figur 7 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Partikelsensor 100d gemäß einer weiteren Ausführungsform. Ein Bereich 141 der Sensorelektrode 140, der sich im Wesentlichen innerhalb des Längenbereichs B2 des Grundkörpers 1 10 erstreckt, ist vorteilhaft durch eine Abschirmelektrode 150b gemäß Figur 6 umgeben, sodass eine Beeinträchtigung des Bereichs 141 der Sensorelektrode 140 durch Leckströme zuverlässig unterbunden ist. In den axialen EndbereichenIn a preferred embodiment, the structure depicted in Figure 6 is replaced by an alternating sequence of e.g. realized a total of five conductive or insulating screen printing layers S1, S2, S3, S4, S5. The two layers S1, S5 are conductive, for example, connected to one another at the radially outer edge R 'and constitute the described shielding electrode 150b, which in the present case is also referred to as a three-dimensional (3D) shielding electrode. FIG. 7 schematically shows a plan view of a particle sensor 100d according to a further embodiment. A region 141 of the sensor electrode 140, which extends substantially within the longitudinal region B2 of the base body 110, is advantageously surrounded by a shielding electrode 150b according to FIG. 6, so that an impairment of the region 141 of the sensor electrode 140 by leakage currents is reliably prevented. In the axial end areas
B1 , B3 des Grundkörpers 1 10 kann die Koaxialstruktur der Abschirmelektrode 150b zumindest bereichsweise unterbrochen sein, so das eine elektrische Kontaktierung der entsprechenden Endbereiche 140a, 140b der Sensorelektrode 140 möglich ist. Beispielsweise kann in dem ersten Endbereich 140a ein flächiger Elektrodenabschnitt zur Detektion der geladenen Teilchen P' (Fig. 1 ) vorgesehen sein, und in dem zweiten Endbereich 140b kann die elektrischeB1, B3 of the main body 1 10, the coaxial structure of the shielding electrode 150 b at least partially interrupted, so that an electrical contacting of the corresponding end portions 140 a, 140 b of the sensor electrode 140 is possible. For example, in the first end portion 140a, a planar electrode portion for detecting the charged particles P '(FIG. 1) may be provided, and in the second end portion 140b, the electric
Anschlussleitung 140' aus der Abschirmelektrode 150b herausragen. Connecting lead 140 'protrude from the shield electrode 150 b.
Figur 8 zeigt schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm einer FIG. 8 schematically shows a simplified flowchart of a
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vefahrens. In einem ersten, optionalen Schritt 200 wird das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 140 ermittelt, und in einem darauf folgenden Schritt 202 wird die Abschirmelektrode 150 mit diesem Potenzial angesteuert, vorteilhaft unter Verwendung einer aktiven Ansteuerschaltung 1500. Das Verfahren kann beispielsweise bei der Embodiment of the method according to the invention. In a first, optional step 200, the electrical potential of the sensor electrode 140 is determined, and in a subsequent step 202, the shield electrode 150 is driven with this potential, advantageously using an active drive circuit 1500
Konfiguration 100a gemäß Fig. 4 eingesetzt werden. Configuration 100a shown in FIG. 4 are used.
Der erfindungsgemäße Partikelsensor 100, 100a, 100b, 100c, 100d ist aufgrund der Abschirmelektrode 150, 150a, 150b besonders präzise und wenig störanfällig und ist beispielsweise nutzbar als Sensor für eine On-Board Überwachung („OBD") des Zustandes eines Dieselpartikelfilters einer Brennkraftmaschine eines PKWs oder NKWs. Das Konzept ermöglicht sowohl die Bestimmung derThe particle sensor according to the invention 100, 100a, 100b, 100c, 100d is due to the Abschirmelektrode 150, 150a, 150b particularly precise and less susceptible to interference and is for example usable as a sensor for on-board monitoring ("OBD") of the state of a diesel particulate filter of an internal combustion engine Passenger cars or commercial vehicles, the concept allows both the determination of
Massenkonzentration (mg/m3 bzw. mg/mi) als auch der Anzahlkonzentration (Partikel/m3 oder Partikel/mi) der emittierten Partikel P. Der Sensor kann auch zur Überwachung des Zustandes des Partikelfilters bei Benzinfahrzeugen eingesetzt werden. Auch die Verwendung des Sensors für die Bestimmung der Partikelkonzentration bei anderen Anwendungen (Raumluftqualität, Emissionen von Verbrennungsanlagen (privat, industriell)) ist denkbar. Das Messprinzip basiert auf der Aufladung von Rußpartikeln P mittels einer Korona-Entladung 123 in der Luft und der anschließenden Messung der Ladung der Rußpartikel (bzw. den entsprechenden Strom) mittels Ladungsinfluenz oder ggf. mit dem sog. „escaping currenf-Prinzip. Dieses Messprinzip weist zum einen eine sehr hoheMass concentration (mg / m 3 or mg / mi) and the number concentration (particles / m 3 or particle / mi) of the emitted particles P. The sensor can also be used to monitor the condition of the particulate filter in gasoline vehicles. Also, the use of the sensor for the determination of the particle concentration in other applications (indoor air quality, emissions from incinerators (private, industrial)) is conceivable. The measuring principle is based on the charging of soot particles P by means of a corona discharge 123 in the air and the subsequent measurement of the charge of the soot particles (or the corresponding current) by means of charge influence or possibly with the so-called "escaping currenf principle. On the one hand, this measuring principle has a very high one
Empfindlichkeit auf (kleine Rußkonzentrationen messbar), zum anderen hat das Sensorsignal hohe„Update-Raten" (mehrere Messungen pro Sekunde). On the other hand, the sensor signal has high "update rates" (several measurements per second).
Letzteres erlaubt die Korrelation des Rohmesssignals mit den The latter allows the correlation of the raw measurement signal with the
Motorbetriebspunkten, was eine Verbesserung der Datenauswertung und damit eine Erhöhung der Sensorgenauigkeit zur Folge hat. Die vorstehend beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen bzw. ihre Merkmale können bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen auch in anderen als den vorstehend beschriebenen Kombinationen miteinander genutzt werden. Motor operating points, resulting in an improvement of the data evaluation and thus an increase in the sensor accuracy. The embodiments described above by way of example or their features can also be used in other than the combinations described above in further advantageous embodiments.
Besonders vorteilhaft weist der erfindungsgemäßen Partikelsensor bevorzugt ein planares Keramiksubstrat auf, das den Grundkörper 1 10 bildet, und auf dessen Oberfläche 1 10a sind verschiedene Komponenten des Partikelsensors wie beispielsweise Elektroden und entsprechende elektrische Zuleitungen bzw. Leiterbahnen angeordnet, was eine besonders einfache Fertigung ermöglicht. Beispielsweise können auch Komponenten der Ansteuerschaltung 1500 zumindest teilweise auf der Oberfläche 1 10a angeordnet sein. Particularly advantageously, the particle sensor according to the invention preferably has a planar ceramic substrate, which forms the base body 1 10, and on the surface 1 10a are arranged various components of the particle sensor such as electrodes and corresponding electrical leads or interconnects, allowing a particularly simple production. For example, components of the drive circuit 1500 may also be arranged at least partially on the surface 110a.
Der erfindungsgemäße Partikelsensor kann besonders einfach in einem The particle sensor according to the invention can be particularly simple in one
Schutzrohr bzw. einer Schutzrohranordnung R1 , R2, vergleiche Figur 2A, angeordnet werden und somit einer gleichmäßigen Fluidströmung A1 , P1 ausgesetzt werden, was eine präzise Messung der Konzentration von Partikeln, insbesondere von Rußpartikeln, ermöglicht. Der planare Aufbau des Protective tube or a protective tube arrangement R1, R2, compare Figure 2A, are arranged and thus a uniform fluid flow A1, P1 exposed, which allows precise measurement of the concentration of particles, in particular of soot particles. The planar structure of the
Partikelsensors ermöglicht des Weiteren eine kostengünstige Fertigung und Lagerung sowie eine klein bauende Konfiguration für ein entsprechendes Zielsystem Z (Fig. 2A). Besonders vorteilhaft ist bei manchen Ausführungsformen die Verwendung von Siebdruck-Elektroden, insbesondere Platin-Siebdruck- Elektroden, ggf. in Kombination mit planaren und/oder aus der ersten Oberfläche 1 10a herausragenden Elementen. Particle sensor also allows cost-effective production and storage and a small-sized configuration for a corresponding target system Z (Fig. 2A). In some embodiments, it is particularly advantageous to use screen-printing electrodes, in particular platinum screen-printed electrodes, optionally in combination with planar and / or protruding elements from the first surface 110a.

Claims

Ansprüche claims
1 . Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 10Od) mit einem Grundkörper (1 10), einer Partikelaufladeeinrichtung (120) zum Aufladen von Partikeln (P) in einem über eine erste Oberfläche (1 10a) des Grundkörpers (1 10) 1 . Particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 10Od) having a base body (110), a particle charging device (120) for charging particles (P) in a first surface (110a) of the base body (110).
strömenden Fluidstrom (A1 ), wobei mindestens eine Sensorelektrode (140) zur Erfassung von Information über einen elektrischen Ladungsstrom vorgesehen ist, der durch geladene Partikel (P') aus dem Fluidstrom (A1 ) verursacht wird, wobei die mindestens eine Sensorelektrode (140) im  flowing fluid stream (A1), wherein at least one sensor electrode (140) is provided for detecting information about an electric charge flow caused by charged particles (P ') from the fluid flow (A1), wherein the at least one sensor electrode (140) in
Bereich der ersten Oberfläche (1 10a) angeordnet ist, wobei wenigstens bereichsweise eine Abschirmelektrode (150) zwischen der  Area of the first surface (1 10a) is arranged, wherein at least partially a shielding electrode (150) between the
Partikelaufladeeinrichtung (120) und der Sensorelektrode (140) vorgesehen ist, wobei die Abschirmelektrode (150; 150a; 150b) mit einem vorggebbaren elektrischen Potential beaufschlagbar ist.  Particle charging device (120) and the sensor electrode (140) is provided, wherein the shielding electrode (150; 150a; 150b) can be acted upon by a predeterminable electrical potential.
2. Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 10Od) nach Anspruch 1 , wobei die Abschirmelektrode (150; 150a; 150b) mit einem elektrischen Bezugspotential des Partikelsensors, insbesondere einem Massepotential, beaufschlagbar ist. 2. Particle sensor (100, 100a, 100b, 100c, 10Od) according to claim 1, wherein the shielding electrode (150, 150a, 150b) can be acted upon by an electrical reference potential of the particle sensor, in particular a ground potential.
3. Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abschirmelektrode (150; 150a; 150b) mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist, das zumindest in etwa dem elektrischen Potential der Sensorelektrode (140) entspricht. 3. Particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to at least one of the preceding claims, wherein the shielding electrode (150; 150a; 150b) can be acted upon by an electrical potential which is at least approximately equal to the electrical potential of the sensor electrode (140). equivalent.
4. Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Ansteuerschaltung (1500) zur 4. A particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to at least one of the preceding claims, wherein a drive circuit (1500) for
Beaufschlagung der Abschirmelektrode (150; 150a; 150b) mit dem vorggebbaren elektrischen Potential vorgesehen ist.  150 b) is provided with the predetermined electrical potential.
5. Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach Anspruch 4, wobei die Ansteuerschaltung (1500) wenigstens ein aktives Bauteil, insbesondere einen Verstärker (1502), aufweist. Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensorelektrode (140) vollständig, insbesondere direkt, auf der ersten Oberfläche (1 10a) des Grundkörpers (1 10) angeordnet ist, und wobei die Abschirmelektrode (150a) die 5. Particle sensor (100, 100a, 100b, 100c, 100d) according to claim 4, wherein the drive circuit (1500) has at least one active component, in particular an amplifier (1502). Particulate sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to at least one of the preceding claims, wherein the sensor electrode (140) is arranged completely, in particular directly, on the first surface (110a) of the base body (110), and wherein the Shielding electrode (150a) the
Sensorelektrode (140) wenigstens innerhalb der ersten Oberfläche (1 10a) vollständig umgibt. Sensor electrode (140) completely surrounds at least within the first surface (1 10a).
Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach Anspruch 6, wobei Bereiche (151 ) der Abschirmelektrode (150a) auch außerhalb der ersten Oberfläche (1 10a) angeordnet sind, und wobei diese Bereiche (151 ) der Abschirmelektrode (150a) die Sensorelektrode (140) zumindest teilweise umgeben. The particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to claim 6, wherein regions (151) of said shield electrode (150a) are also disposed outside said first surface (110a), and said regions (151) of said shield electrode (150a). the sensor electrode (140) at least partially surrounded.
Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Bereich (141 ) der A particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to at least one of the preceding claims, wherein at least a portion (141) of the
Sensorelektrode (140) radial außen von einem elektrisch isolierenden Medium (145) umgeben ist, und wobei das elektrisch isolierende Medium (145) radial außen von der Abschirmelektrode (150b) umgeben ist. Sensor electrode (140) is radially outwardly surrounded by an electrically insulating medium (145), and wherein the electrically insulating medium (145) radially outwardly of the shield electrode (150 b) is surrounded.
Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Oberfläche (1 10a) eine Particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to at least one of the preceding claims, wherein the first surface (110a) has a
Außenoberfläche des Grundkörpers (1 10) ist. Outer surface of the main body (1 10).
Sensoreinrichtung (1000) aufweisend eine Schutzrohranordnung aus zwei zueinander konzentrisch angeordneten Rohren (R1 , R2) und wenigstens einen Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) so in dem inneren Rohr (R1 ) der beiden Rohre (R1 , R2) angeordnet ist, dass seine erste Oberfläche (1 10a) im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse (LA) des inneren Rohres (R1 ) ausgerichtet ist. Sensor device (1000) comprising a protective tube arrangement of two concentrically arranged tubes (R1, R2) and at least one particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) according to at least one of the preceding claims, wherein the at least one particle sensor (100; 100a; 100b, 100c, 100d) is disposed in the inner tube (R1) of the two tubes (R1, R2) such that its first surface (110a) is oriented substantially parallel to a longitudinal axis (LA) of the inner tube (R1) ,
Verfahren zum Betreiben eines Partikelsensors (100; 100a; 100b; 100c; 10Od) mit einem Grundkörper (1 10), einer Partikelaufladeeinrichtung (120) zum Aufladen von Partikeln in einem über eine erste Oberfläche (1 10a) des Grundkörpers (1 10) strömenden Fluidstrom (A1 ), wobei mindestens eine Sensorelektrode (140) zur Erfassung von Information über einen elektrischen Ladungsstrom vorgesehen ist, der durch geladene Partikel aus dem Fluidstrom (A1 ) verursacht wird, wobei die mindestens eine Method for operating a particle sensor (100; 100a; 100b; 100c; 10Od) having a base body (110), a particle charging device (120) for charging particles in a first surface (110a) of the base body (110) Fluid flow (A1), wherein at least one sensor electrode (140) is provided for detecting information about an electric charge flow, the charged by particles from the fluid flow (A1) is caused, wherein the at least one
Sensorelektrode (140) im Bereich der ersten Oberfläche (1 10a) angeordnet ist, wobei wenigstens bereichsweise eine Abschirmelektrode (150) zwischen der Partikelaufladeeinrichtung (120) und der Sensorelektrode (140) vorgesehen ist, wobei die Abschirmelektrode (150) mit einem vorggebbaren elektrischen Potential beaufschlagt wird (202). Sensor electrode (140) in the region of the first surface (1 10a) is arranged, wherein at least partially a shielding electrode (150) between the particle charging device (120) and the sensor electrode (140) is provided, wherein the shielding electrode (150) with a predeterminable electrical potential is applied (202).
EP18745911.0A 2017-08-03 2018-07-24 Particle sensor and method for operating same Withdrawn EP3580544A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017213522.0A DE102017213522A1 (en) 2017-08-03 2017-08-03 Particle sensor and operating method for this
PCT/EP2018/070019 WO2019025236A1 (en) 2017-08-03 2018-07-24 Particle sensor and method for operating same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3580544A1 true EP3580544A1 (en) 2019-12-18

Family

ID=63014545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18745911.0A Withdrawn EP3580544A1 (en) 2017-08-03 2018-07-24 Particle sensor and method for operating same

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3580544A1 (en)
CN (1) CN110998282A (en)
DE (1) DE102017213522A1 (en)
WO (1) WO2019025236A1 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5774516B2 (en) * 2012-02-21 2015-09-09 日本特殊陶業株式会社 Particle sensor
JP5817929B2 (en) * 2012-05-21 2015-11-18 株式会社島津製作所 Particle number measuring instrument
JP5975100B2 (en) * 2012-06-06 2016-08-23 株式会社島津製作所 Fine particle classification measurement device, sample preparation device with uniform particle concentration distribution, and nanoparticle film formation device
JP6255244B2 (en) * 2014-01-08 2017-12-27 日本特殊陶業株式会社 Particle sensor
US10705002B2 (en) * 2014-12-23 2020-07-07 Heraeus Nexensos Gmbh Sensor for detecting electrically conductive and/or polarizable particles and method for adjusting such a sensor
WO2018163704A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 日本碍子株式会社 Microparticle number detector

Also Published As

Publication number Publication date
CN110998282A (en) 2020-04-10
DE102017213522A1 (en) 2019-02-07
WO2019025236A1 (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010005888B4 (en) Fine dust detection device for internal combustion engines
DE102007021758A1 (en) Russ sensor
EP3631413A1 (en) Particle sensor and method for producing same
DE102007046099A1 (en) Sensor element for detection of sooty particles emitted from vehicle, has supply lines comprising measuring electrode supply line insulation, which surrounds supply lines and is arranged over and/or adjacent and below supply lines
DE102017215689B4 (en) Particle sensor for an internal combustion engine
EP3580544A1 (en) Particle sensor and method for operating same
DE102016224410B4 (en) Sensor for use in an exhaust stream of an internal combustion engine and method for producing the same
DE102017210318A1 (en) electrode
DE102016213641B4 (en) Particle sensor with deflection element
DE102009000077A1 (en) Particle sensor for detecting conductive particles in gas flow, has measuring cell and electrode system with one electrode, another electrode and semi-conducting or small conducting material
WO2019120789A1 (en) Sensor assembly for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas chamber, and method for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas chamber
EP3658888A1 (en) Particle sensor and method for producing same
DE102018218918A1 (en) Particle sensor and operating method therefor
DE102019203458A1 (en) Particle sensor and manufacturing process therefor
DE102019203461A1 (en) Particle sensor and manufacturing process therefor
WO2018019759A1 (en) Particle sensor with a protection element against soiling
DE102019201426A1 (en) Particle sensor and manufacturing process therefor
DE102017214357A1 (en) A particle sensor unit having a particle sensor and a controller, and a method of operating the particle sensor unit
WO2019120790A1 (en) Sensor assembly for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas chamber, and method for detecting particles of a measurement gas in a measurement gas chamber
WO2019048413A1 (en) Particle sensor with protection element against soiling
DE102019107171A1 (en) Mounting structure of a particle sensor, particle sensor, sensor mounting part and equipped with a sensor mounting part gas flow tube
DE102018221180A1 (en) Particle sensor and manufacturing process therefor
DE102017214194A1 (en) Particle sensor and manufacturing method thereof
DE102017216191A1 (en) Particle sensor with a ceramic sensor body produced by injection molding
DE102018207793A1 (en) Method for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space and sensor arrangement for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas space

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190909

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ROBERT BOSCH GMBH

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20220105

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20220517