EP3874280A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer geschwindigkeit eines fluidstroms im bereich eines partikelsensors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer geschwindigkeit eines fluidstroms im bereich eines partikelsensors

Info

Publication number
EP3874280A1
EP3874280A1 EP19786968.8A EP19786968A EP3874280A1 EP 3874280 A1 EP3874280 A1 EP 3874280A1 EP 19786968 A EP19786968 A EP 19786968A EP 3874280 A1 EP3874280 A1 EP 3874280A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
determining
fluid flow
particle
particle sensor
time
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Withdrawn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
EP19786968.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Schneider
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 EP3874280A1 publication Critical patent/EP3874280A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P5/20—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7088—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using electrically charged particles as tracers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/08—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect

Definitions

  • the disclosure relates to a method for determining a speed of a fluid flow in the area of a particle sensor.
  • the disclosure further relates to a device for determining a
  • Velocity of a fluid flow in the area of a particle sensor Velocity of a fluid flow in the area of a particle sensor.
  • Preferred embodiments relate to a method for determining a speed of a fluid flow in the area of a particle sensor, the fluid flow moving along a flow path, the
  • Particle sensor has a particle charging device arranged at a first position of the flow path for charging particles in the fluid flow and a measuring device arranged at a second position of the flow path located downstream of the first position for determining at least one electrical variable of the fluid flow, the method performing the following Steps comprises: determining a first time profile, which is an electrical variable of the particle charging device
  • the fluid flow can be an exhaust gas flow from an internal combustion engine, for example a motor vehicle.
  • the particles can be soot particles, such as those that arise during the combustion of fuel by an internal combustion engine.
  • an exhaust gas volume flow can be determined in the area, in particular within, the particle sensor.
  • Evaluating includes a temporal correlation of the first temporal course and the second temporal course. This makes it particularly precise
  • Particle charging device has a corona electrode, the first time profile characterizing a corona current flowing through the corona electrode.
  • Measuring device has a measuring electrode, the second time profile characterizing a measuring current flowing through the measuring electrode.
  • a corona voltage applied to the corona electrode is changed, in particular modulated by means of a predefinable modulation signal.
  • Measuring device has an ion trap and / or a sensing electrode, the second time profile in particular characterizing an electrical charge detected at the sensing electrode.
  • An ion trap and / or sensing electrode already present in the particle sensor can preferably be used as (part of) the measuring device. In further preferred embodiments it is provided that the
  • the velocity of the fluid flow is determined as a function of a time offset between the first time course and the second time course.
  • the time offset is characteristic of the speed of the fluid flow and generally allows for - known, constant distance between the first position and the second position along the flow path - the direct determination of the speed of the fluid flow.
  • the concentration of particles in the fluid flow is determined.
  • Particle charging device arranged in the flow path for charging particles in the fluid flow and a measuring device arranged at a second position of the flow path, which is downstream with respect to the first position, for determining at least one electrical variable of the fluid flow
  • the device being designed to carry out the following steps: a first time course, which characterizes an electrical variable of the particle charging device, determining, by means of the measuring device, a second time curve, which characterizes at least one electrical variable of the fluid flow, evaluation of the second time curve with respect to the first time curve.
  • Device for performing the method is designed according to the embodiments.
  • FIGS. 1-10 relate to a use of the method according to the embodiments and / or the device according to the Embodiments and / or the particle sensor according to the embodiments for determining an exhaust gas velocity, in particular in the area of the particle sensor.
  • Embodiments and / or the particle sensor according to the embodiments can be used, for example, in an exhaust system of an internal combustion engine.
  • Figure 1 schematically shows a side view of a particle sensor according to
  • FIG. 2 schematically shows a simplified flow diagram of a method according to preferred embodiments
  • FIG. 3 schematically shows a simplified flow diagram of a method according to further preferred embodiments
  • FIG. 7 schematically shows a simplified block diagram of a particle sensor according to further preferred embodiments.
  • FIG. 8 schematically shows a simplified block diagram of a device according to further preferred embodiments.
  • FIG. 1 schematically shows a side view of a particle sensor 100 for particles according to preferred embodiments, in the area of which there is a fluid stream A1 which moves along a flow path 102.
  • the fluid stream A1 is, for example, an exhaust gas stream
  • the particles can be soot particles, such as those that arise during the combustion of fuel by an internal combustion engine.
  • the flow path 102 can be predetermined, for example, by a protective tube R and / or another device for directing the fluid flow A1.
  • E.g. can the particle sensor 100 in the area of an exhaust tract
  • Internal combustion engine can be arranged, wherein the protective tube R is connected to the exhaust tract that the exhaust gas flow A1 is established.
  • the particle sensor 100 has a particle charging device 104
  • the particle sensor 100 also has a measuring device 106 for determining at least one electrical variable of the fluid flow A1, which is located at a second position P2 of the flow path 102, in particular
  • a device 300 which is designed to carry out the method described below with reference to the flowchart in FIG. 2.
  • the method has the following steps: determining 200 a first time profile V1 (FIG. 1), which characterizes an electrical variable of the particle charging device 104, determining 202 (FIG. 2), using the measuring device 106 (FIG. 1), a second one time course V2, which characterizes at least one electrical variable of the fluid flow A1, evaluating 204 the second time course V2 with respect to the first time course V1. From this evaluation 204, the velocity of the fluid flow A1 in the area of the particle sensor 100 can advantageously be determined getting closed.
  • the speed of the fluid flow A1 is determined as a function of a time offset between the first time course V1 and the second time course V2.
  • the time offset is characteristic of the speed of the fluid flow A1 and, given the known distance between the first position P1 and the second position P2 along the flow path 102, allows the speed of the fluid flow A1 to be determined directly.
  • an exhaust gas volume flow can be determined in the area, in particular within, of the particle sensor 100 or within the protective tube R.
  • Evaluation 204 comprises a time correlation 204a of the first time course V1 (FIG. 1) and the second time course V2. This enables a particularly precise determination of the speed of the fluid flow.
  • Particle charging device 104 has a corona electrode 104a (FIG. 1), the first time profile V1 characterizing a corona current flowing through the corona electrode 104a.
  • Measuring device 106 has a measuring electrode 106a, the second time profile V2 characterizing a measuring current flowing through the measuring electrode 106a.
  • a corona voltage applied to the corona electrode 104a is changed, in particular modulated by means of a predefinable modulation signal.
  • the generation of ions in the fluid stream A1 can be influenced in a targeted manner, which enables a particularly simple evaluation of the first and second time profiles V1, V2, in particular on the basis of the known modulation signal. This is illustrated by the flow chart of FIG. 3.
  • step 198 the corona voltage applied to the corona electrode 104a (FIG.
  • Flow path 102 - can be determined and evaluated by steps 200, 202, 204 according to FIG. 3, which correspond to steps 200, 202, 204 according to FIG. 2.
  • Area of the particle charger 104 can be used to under
  • Measuring device 106 has an ion trap, in particular with a so-called trap electrode, and / or a sensing electrode.
  • the measuring device 106 can thus advantageously utilize components that may already exist
  • Particle sensor 100 are provided.
  • FIGS. 1-10 Further preferred embodiments relate to a particle sensor 100 with at least one device 300 (FIG. 1) according to FIGS.
  • FIG. 4 schematically shows an operating scenario according to further preferred embodiments.
  • An example here is an i.w. circular cylindrical
  • Flow path 102 is provided, into which an exhaust gas flow A1 enters from the left end 102a in FIG. 4 and from which the exhaust gas flow A1 can exit through an end 102b right in FIG. 4.
  • the flow path 102 or the components surrounding it are e.g. of the particle sensor 100a is not shown in the present example
  • the particle sensor 100a can also have an essentially planar configuration in further embodiments (not shown).
  • the particle sensor 100a has a corona needle 104a '
  • the ion trap 107 may be a charged electrode in preferred embodiments, but may also be a combination of the electrode and in other preferred embodiments
  • Counter electrode to which a trap voltage u trap is applied.
  • a particle concentration can be measured by the particle sensor 100a according to FIG. 4 by determining the charge carried by particles electrically charged by the corona needle 104a 'from the sensor 100a, or by detecting the charged particles by an influence electrode (not shown) ).
  • the corona needle 104a ' is connected to a by a voltage source 108
  • Corona voltage u CO r is supplied, as a result of which the corona current i cor is set by the corona needle 104a '.
  • the corona current i cor is preferably variable over time.
  • the variation of the corona current i CO r occurs over time consciously, in particular by modulating the corona voltage u CO r, or the corona current varies by natural
  • the currents at the corona C (i CO r, corresponding to, for example, the first time profile V1) and at the ion trap 107 (i tr ap, FIG. 4, corresponding to, for example, the second time profile) Course V2) are measured and correlated in time. The calculation of the
  • Exhaust gas velocity from the ion velocity is carried out in further preferred embodiments using a (e.g. previous)
  • FIG. 5 schematically shows an operating scenario according to further preferred embodiments.
  • a sensing electrode 109 behind the ion trap 107, which measures the charge of the particles in their immediate vicinity.
  • This sensing electrode 109 can be, for example, the actual measuring electrode for determining the particle concentration of the particle sensor 100b.
  • the ion trap 107 arranged upstream with respect to the sensing electrode 109 first sifts the ions from the exhaust gas stream A1, and the downstream sensing electrode 109 detects the charges Q sen ns in its vicinity by electrostatic influence. The majority of these are located on particles charged by corona ions.
  • FIG. 5 schematically shows an operating scenario according to further preferred embodiments.
  • the time offset t between the corona current i cor and the sensed charge Q se ns is determined, for example by means of correlation, and the ion and exhaust gas speeds are determined via the known length h between the corona tip 104a 'and the sensing electrode 109 .
  • the ion trap 107 can be omitted as a separate component, since the ions already flow through the sensor or the
  • Sensing electrode 109 are intercepted. This can be done by designing the ion trajectory as well as by the electrical potential of different components, as well as by a combination of both mechanisms.
  • FIG. 6 schematically shows an operating scenario according to further preferred embodiments.
  • Upstream in front of ion trap 107 is one
  • Sensing electrode 109a arranged, which detects charges Q se ns, ion located in the immediate vicinity by influence. Depending on the basic measuring principle, there is a further sensing electrode for particle charges after ion trap 107 (not shown). In further embodiments and analogous to FIG. 5, the ion trap 107 as a separate component can also be omitted here.
  • the Most of the charge detected by the sensing electrode 109a is on ions, but may also have already partially passed over to particles of the exhaust gas stream A1, in particular soot particles.
  • the distance between the corona tip 104a 'and the sensing electrode 109a is I2. Analogous to those described above with reference to FIGS. 1 to 5
  • the temporal signal above the sensing electrode 109a (corresponding to the second time profile V2) is evaluated and e.g. its temporal correlation to the corona signal (corresponding to the first time curve V1) is formed.
  • the distance I2 divided by the resulting time interval gives the ion velocity and the exhaust gas velocity derived therefrom.
  • any spatially consecutive elements in particular one behind the other with respect to the flow path 102 of the particle sensor 100, 100a, 100b, 100c.
  • Such elements can be, for example: a sensing electrode 109, 109a for ions or for charged particles, an ion trap 107 or more of these elements. If the respective spatial distance is known, the speed of the can be determined from the respective time offset t of the signals (e.g. determined by correlating the relevant signals in the area of the elements under consideration)
  • Fluid flow A1 can be calculated in this section.
  • FIG. 7 schematically shows a simplified block diagram of a
  • the particle sensor 10Od which for example at least partially corresponds to at least one of the configurations shown in FIGS. 1 to 6 or has at least one of these configurations, additionally advantageously has a device 300 for determining the speed of the fluid flow A1 in the region of the
  • the device 300 can be supplied with time profiles V1, V2 of the corona current i CO r and the trap current itrap, and the device 300 can be applied using the principle according to FIGS
  • Embodiments determine the speed of the fluid flow A1 from this.
  • FIG. 8 schematically shows a simplified block diagram of a device 300a according to further preferred embodiments.
  • the device 300 according to FIGS. 1, 7 can have the configuration 300a according to FIG. 8.
  • the device 300a has a computing unit 302 (for example a microprocessor and / or microcontroller and / or programmable logic module,
  • the memory unit 304 has a volatile memory 304a, in particular working memory (RAM), and a non-volatile memory 304b, e.g. a flash EEPROM, on.
  • RAM working memory
  • non-volatile memory 304b e.g. a flash EEPROM
  • Non-volatile memory 304b stores at least one computer program PRG1 for the arithmetic unit 302, which controls the execution of the method according to the embodiments and / or another operation of the device 300, 300a.
  • the computer program PRG1 (or another computer program) can also control the determination of a particle concentration, for example by evaluating the signals obtained by means of the sensing electrode 109, 109a.
  • An interface unit 306 is optionally provided for receiving the first time profile V1 and / or the second time profile V2 or variables characterizing these time profiles.
  • the computing unit 302 can be designed as a microcontroller and the interface unit 306 can represent an analog-to-digital converter (ADC), which is preferably integrated in the microcontroller 302 and for which the corona current i CO r
  • the generation of ions in the fluid stream A1 (FIG. 1) can be influenced in a targeted manner, which enables a particularly simple evaluation of the first and second time profiles V1, V2.
  • the principle according to the embodiments enables a precise determination of the speed of the fluid flow A1, in particular exhaust gas flow A1, in the area of a particle sensor 100, 100a, 100b, 100c, 100d and thus, for example, the determination of the exhaust gas volume flow within the particle sensor.
  • a particle concentration for example of soot particles in the exhaust gas, can thereby be determined particularly precisely.
  • the use of the principle according to the embodiments is particularly advantageous, for example, in those particle sensors which are operated without controlled exhaust gas supply, for example without a compressed air ejector, because here the
  • Exhaust gas volume flow in the particle sensor is dependent on external parameters, such as the crank angle, the engine speed, the load, the stocking of the
  • the fluid flow A1 is variable over time and is subject to strong fluctuations.
  • Particle concentration measurement especially their elimination. These are essentially: a dependency of the electrical charge carried by the particle sensor on the exhaust gas volume flow in the particle sensor, a dependency of the particle charge on the charging time and thus on the exhaust gas velocity in the particle sensor.
  • the principle according to the embodiments further advantageously enables an exact determination of the particle concentration, in particular without the

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines Partikelsensors, wobei sich der Fluidstrom entlang eines Strömungswegs bewegt, wobei der Partikelsensor eine an einer ersten Position des Strömungswegs angeordnete Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in dem Fluidstrom aufweist und eine an einer zweiten, bezüglich der ersten Position stromabwärts gelegenen, Position des Strömungswegs angeordnete Messeinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer elektrischen Größe des Fluidstroms, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln eines ersten zeitlichen Verlaufs, der eine elektrische Größe der Partikelaufladeeinrichtung charakterisiert, Ermitteln, mittels der Messeinrichtung, eines zweiten zeitlichen Verlaufs, der wenigstens eine elektrische Größe des Fluidstroms charakterisiert, Auswerten des zweiten zeitlichen Verlaufs in Bezug auf den ersten zeitlichen Verlauf.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines Partikelsensors
Stand der Technik
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines Partikelsensors.
Die Offenbarung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ermittlung einer
Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines Partikelsensors.
Offenbarung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines Partikelsensors, wobei sich der Fluidstrom entlang eines Strömungswegs bewegt, wobei der
Partikelsensor eine an einer ersten Position des Strömungswegs angeordnete Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in dem Fluidstrom aufweist und eine an einer zweiten, bezüglich der ersten Position stromabwärts gelegenen, Position des Strömungswegs angeordnete Messeinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer elektrischen Größe des Fluidstroms, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln eines ersten zeitlichen Verlaufs, der eine elektrische Größe der Partikelaufladeeinrichtung
charakterisiert, Ermitteln, mittels der Messeinrichtung, eines zweiten zeitlichen Verlaufs, der wenigstens eine elektrische Größe des Fluidstroms charakterisiert, Auswerten des zweiten zeitlichen Verlaufs in Bezug auf den ersten zeitlichen Verlauf. Aus dieser Auswertung kann vorteilhaft auf die Geschwindigkeit des Fluidstroms im Bereich des Partikelsensors geschlossen werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine z.B. 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.
Besonders vorteilhaft kann unter Kenntnis der Geschwindigkeit des Fluidstroms, z.B. der Abgasgeschwindigkeit, im Bereich des Partikelsensors bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ein Abgasvolumenstrom im Bereich, insbesondere innerhalb, des Partikelsensors ermittelt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das
Auswerten eine zeitliche Korrelation des ersten zeitlichen Verlaufs und des zweiten zeitlichen Verlaufs umfasst. Dadurch ist eine besonders präzise
Ermittlung der Geschwindigkeit des Fluidstroms ermöglicht.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Partikelaufladeeinrichtung eine Koronaelektrode aufweist, wobei der erste zeitliche Verlauf einen durch die Koronaelektrode fließenden Koronastrom charakterisiert.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Messeinrichtung eine Messelektrode aufweist, wobei der zweite zeitliche Verlauf einen durch die Messelektrode fließenden Messstrom charakterisiert.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine an der Koronaelektrode anliegende Koronaspannung verändert, insbesondere mittels eines vorgebbaren Modulationssignals moduliert, wird. Dadurch kann gezielt die Erzeugung von Ionen in dem Fluidstrom beeinflusst werden, was eine besonders einfache Auswertung des ersten und zweiten Zeitverlaufs ermöglicht.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Messeinrichtung eine lonenfalle und/oder eine Sensierelektrode aufweist, wobei insbesondere der zweite zeitliche Verlauf eine an der Sensierelektrode detektierte elektrische Ladung charakterisiert. Bevorzugt kann eine bereits bei dem Partikelsensor vorhandene lonenfalle und/oder Sensierelektrode als (Teil der) Messeinrichtung genutzt werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Geschwindigkeit des Fluidstroms in Abhängigkeit eines Zeitversatzes zwischen dem ersten zeitlichen Verlauf und dem zweiten zeitlichen Verlauf ermittelt wird. Untersuchungen der Anmelderin zufolge ist der Zeitversatz charakteristisch für die Geschwindigkeit des Fluidstroms und erlaubt bei - i.d.R. bekanntem, konstantem Abstand zwischen der ersten Position und der zweiten Position entlang des Strömungswegs - die direkte Ermittlung der Geschwindigkeit des Fluidstroms.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in
Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fluidstroms die Konzentration von Partikeln in dem Fluidstrom ermittelt wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines
Partikelsensors, wobei sich der Fluidstrom entlang eines Strömungswegs bewegt, wobei der Partikelsensor eine an einer ersten Position des
Strömungswegs angeordnete Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in dem Fluidstrom aufweist und eine an einer zweiten, bezüglich der ersten Position stromabwärts gelegenen, Position des Strömungswegs angeordnete Messeinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer elektrischen Größe des Fluidstroms, wobei die Vorrichtung zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: Ermitteln eines ersten zeitlichen Verlaufs, der eine elektrische Größe der Partikelaufladeeinrichtung charakterisiert, Ermitteln, mittels der Messeinrichtung, eines zweiten zeitlichen Verlaufs, der wenigstens eine elektrische Größe des Fluidstroms charakterisiert, Auswerten des zweiten zeitlichen Verlaufs in Bezug auf den ersten zeitlichen Verlauf.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf einen Partikelsensor mit wenigstens einer Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder der Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen und/oder des Partikelsensors gemäß den Ausführungsformen zur Ermittlung einer Abgasgeschwindigkeit, insbesondere im Bereich des Partikelsensors. Besonders vorteilhaft kann das Verfahren gemäß den Ausführungsformen und/oder die Vorrichtung gemäß den
Ausführungsformen und/oder der Partikelsensor gemäß den Ausführungsformen beispielsweise in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine verwendet werden.
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
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht eines Partikelsensors gemäß
bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 2 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 3 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 4,
5, 6 jeweils schematisch ein Betriebsszenario gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 7 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Partikelsensors gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen, und
Figur 8 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen. Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Partikelsensors 100 für Partikel gemäß bevorzugter Ausführungsformen, in dessen Bereich sich ein Fluidstrom A1 befindet, der sich entlang eines Strömungswegs 102 bewegt. Bei dem Fluidstrom A1 handelt es sich z.B. um einen Abgasstrom einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen. Der Strömungsweg 102 kann beispielsweise durch ein Schutzrohr R und/oder eine sonstige Einrichtung zum Leiten des Fluidstroms A1 vorgegeben werden. Z.B. kann der Partikelsensor 100 im Bereich eines Abgastrakts der
Brennkraftmaschine angeordnet sein, wobei das Schutzrohr R so mit dem Abgastrakt verbunden ist, dass sich der genannte Abgasstrom A1 einstellt.
Der Partikelsensor 100 weist eine Partikelaufladeeinrichtung 104 zum
(elektrischen) Aufladen von in dem Fluidstrom A1 enthaltenen Partikeln, z.B. Rußpartikeln, auf, die sich an einer ersten Position P1 des Strömungswegs 102 befindet. Vorliegend ist zur Veranschaulichung in Fig. 1 eine horizontale
Koordinatenachse x abgebildet, die verschiedene Orte entlang des
Strömungswegs 102 charakterisiert.
Der Partikelsensor 100 weist ferner eine Messeinrichtung 106 zur Ermittlung wenigstens einer elektrischen Größe des Fluidstroms A1 auf, die sich an einer zweiten Position P2 des Strömungswegs 102 befindet, insbesondere
stromabwärts der ersten Position P1.
Zur Ermittlung einer Geschwindigkeit des Fluidstroms bzw. Abgasstroms A1 im Bereich des Partikelsensors 100 ist eine Vorrichtung 300 vorgesehen, die zur Ausführung des nachstehend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der Figur 2 beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Ermitteln 200 eines ersten zeitlichen Verlaufs V1 (Fig. 1 ), der eine elektrische Größe der Partikelaufladeeinrichtung 104 charakterisiert, Ermitteln 202 (Fig. 2), mittels der Messeinrichtung 106 (Fig. 1 ), eines zweiten zeitlichen Verlaufs V2, der wenigstens eine elektrische Größe des Fluidstroms A1 charakterisiert, Auswerten 204 des zweiten zeitlichen Verlaufs V2 in Bezug auf den ersten zeitlichen Verlauf V1. Aus dieser Auswertung 204 kann vorteilhaft auf die Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 im Bereich des Partikelsensors 100 geschlossen werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 in Abhängigkeit eines Zeitversatzes zwischen dem ersten zeitlichen Verlauf V1 und dem zweiten zeitlichen Verlauf V2 ermittelt wird. Untersuchungen der Anmelderin zufolge ist der Zeitversatz charakteristisch für die Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 und erlaubt bei - i.d.R. bekanntem Abstand zwischen der ersten Position P1 und der zweiten Position P2 entlang des Strömungswegs 102 - die direkte Ermittlung der Geschwindigkeit des Fluidstroms A1.
Besonders vorteilhaft kann unter Kenntnis der Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 , z.B. der Abgasgeschwindigkeit, im Bereich des Partikelsensors bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ein Abgasvolumenstrom im Bereich, insbesondere innerhalb, des Partikelsensors 100 bzw. innerhalb des Schutzrohrs R ermittelt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das
Auswerten 204 (Fig. 2) eine zeitliche Korrelation 204a des ersten zeitlichen Verlaufs V1 (Fig. 1 ) und des zweiten zeitlichen Verlaufs V2 umfasst. Dadurch ist eine besonders präzise Ermittlung der Geschwindigkeit des Fluidstroms ermöglicht.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Partikelaufladeeinrichtung 104 eine Koronaelektrode 104a (Fig. 1 ) aufweist, wobei der erste zeitliche Verlauf V1 einen durch die Koronaelektrode 104a fließenden Koronastrom charakterisiert.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Messeinrichtung 106 eine Messelektrode 106a aufweist, wobei der zweite zeitliche Verlauf V2 einen durch die Messelektrode 106a fließenden Messstrom charakterisiert.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine an der Koronaelektrode 104a anliegende Koronaspannung verändert, insbesondere mittels eines vorgebbaren Modulationssignals moduliert, wird. Dadurch kann gezielt die Erzeugung von Ionen in dem Fluidstrom A1 beeinflusst werden, was eine besonders einfache Auswertung des ersten und zweiten Zeitverlaufs V1 , V2 ermöglicht, insbesondere aufgrund des bekannten Modulationssignals. Dies ist durch das Flussdiagramm gemäß Fig. 3 veranschaulicht. Zunächst wird in Schritt 198 die an der Koronaelektrode 104a (Fig. 1 ) anliegende Koronaspannung mit einem bekannten Modulationssignal moduliert, was auf eine sich entsprechend zeitlich ändernde lonenkonzentration in dem Fludistrom A1 führt, welche durch die Messeinrichtung 106 - nach entsprechendem Zeitversatz aufgrund der Wegstrecke zwischen der zweiten Position P2 und der ersten Position P1 und der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Fluids entlang des
Strömungswegs 102 - ermittelbar und durch die Schritte 200, 202, 204 gemäß Fig. 3, die den Schritten 200, 202, 204 gemäß Fig. 2 entsprechen, auswertbar ist.
Alternativ oder ergänzend zu der Modulation können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen (natürliche) Fluktuationen bei der lonengeneration im
Bereich der Partikelaufladeeinrichtung 104 ausgenutzt werden, um unter
Nutzung der Auswertung 204 der Zeitverläufe V1 , V2 die Abgasgeschwindigkeit zu ermitteln. Bei diesen Ausführungsformen ist eine gesonderte Modulation der Koronaspannung entbehrlich.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die
Messeinrichtung 106 eine lonenfalle, insbesondere mit einer sog. Trap-Elektrode, und/oder eine Sensierelektrode aufweist. Die Messeinrichtung 106 kann somit vorteilhaft unter Ausnutzung ggf. bereits bestehender Komponenten des
Partikelsensors 100 bereitgestellt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf einen Partikelsensor 100 mit wenigstens einer Vorrichtung 300 (Fig. 1 ) gemäß den
Ausführungsformen.
Figur 4 zeigt schematisch ein Betriebsszenario gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen. Beispielhaft ist hier ein i.w. kreiszylinderförmiger
Strömungsweg 102 vorgesehen, in den ein Abgasstrom A1 von dem in Fig. 4 linken Ende 102a eintreten und aus dem der Abgasstrom A1 durch ein in Fig. 4 rechtes Ende 102b austreten kann. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Strömungsweg 102 bzw. sind die ihn umgebenden Komponenten z.B. des Partikelsensors 100a nicht auf die vorliegend beispielhaft gezeigte
Kreiszylinderform bzw- Hohlzylinderform begrenzt. Insbesondere kann der Partikelsensor 100a bei weiteren Ausführungsformen (nicht gezeigt) auch eine i.w. planare Konfiguration aufweisen. Vorliegend weist der Partikelsensor 100a eine Koronanadel 104a‘ als
Koronaelektrode (an Position P1 ) und einen lonenfalle 107 (an Position P2) auf, die in einem Abstand I (entlang des Strömungswegs 102) voneinander entfernt in dem Abgasstrom A1 angebracht sind. Die lonenfalle 107 kann bei bevorzugten Ausführungsformen eine geladene Elektrode sein, bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen jedoch auch eine Kombination aus Elektrode und
Gegenelektrode (nicht gezeigt), an die eine Trap-Spannung utrap angelegt wird. Beispielsweise kann eine Messung einer Partikelkonzentration durch den Partikelsensor 100a nach Fig. 4 über eine Bestimmung der Ladung erfolgen, welche von mittels der Koronanadel 104a‘ elektrisch aufgeladenen Partikeln aus dem Sensor 100a getragen werden, oder mittels Detektion der geladenen Partikel durch eine Influenzelektrode (nicht gezeigt).
Die Koronanadel 104a‘ wird durch eine Spannungsquelle 108 mit einer
Koronaspannung uCOr versorgt, wodurch sich der Koronastrom icor durch die Koronanadel 104a‘ einstellt. Bevorzugt ist der Koronastrom icor veränderlich über der Zeit. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen entsteht die Variation des Koronastroms iCOr über der Zeit bewusst, insbesondere durch Modulation der Koronaspannung uCOr, oder der Koronastrom variiert durch natürliche
Fluktuationen der lonengeneration in dem Abgasstrom A1 . Die mittels der an der Spitze der Koronanadel 104a‘ auftretenden Koronaentladung C generierten Ionen des Abgassstroms A1 bewegen sich mit der lonengeschwindigkeit Vi0n auf die lonenfalle 107 zu. Dabei ist die lonengeschwindigkeit Vi0n gegeben durch eine Überlagerung der Drift- und Diffusionsgeschwindigkeit der Ionen in dem Medium A1 und der Abgasgeschwindigkeit Vexhaust in dem Sensor 100a. Durch das Auftreffen der geladenen Ionen auf die lonenfalle 107 entsteht ein Strom itrap, welcher um einen Zeitversatz t zeitversetzt proportional zu dem Koronastrom icor ist, itrap(t) ~ icor{t— t) (Gleichung 1 ).
Der Zeitversatz t ergibt sich durch die Laufzeit in dem Partikelsensor 100a über die Distanz I und ermöglicht die Bestimmung der lonengeschwindigkeit, vion =i/ t (Gleichung 2).
Die Abgasgeschwindigkeit vexhaust ist eine Funktion der lonengeschwindigkeit vion, sowie ggf. weiterer Faktoren, die zur Diffusion und zur Drift der Ionen in dem umgebenden Medium beitragen, diese sind z.B. Temperatur und angelegte Spannungen, vexhaust = f{vion ) (Gleichung 3). Um den Zeitversatz t zu bestimmen, können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die Ströme an der Korona C (iCOr, entsprechend z.B. dem ersten zeitlichen Verlauf V1 ) und an der lonenfalle 107 (itrap, Fig. 4, entsprechend z.B. dem zweiten zeitlichen Verlauf V2) gemessen und zeitlich korreliert werden. Die Berechnung der
Abgasgeschwindigkeit aus der lonengeschwindigkeit erfolgt bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen mithilfe einer (z.B. vorangegangenen)
Kalibration.
Figur 5 zeigt schematisch ein Betriebsszenario gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen. Bei der in Figur 5 abgebildeten Konfiguration 100b befindet sich hinter der lonenfalle 107 eine Sensierelektrode 109, welche die Ladung der Partikel in ihrer unmittelbaren Nähe misst. Diese Sensierelektrode 109 kann z.B. die eigentliche Messelektrode zur Bestimmung der Partikelkonzentration des Partikelsensors 100b sein. In dieser Variante siebt die stromaufwärts bezüglich der Sensierelektrode 109 angeordnete lonenfalle 107 zunächst die Ionen aus dem Abgasstrom A1 , und die nachgeschaltete Sensierelektrode 109 detektiert durch elektrostatische Influenz die in ihrem Umfeld befindlichen Ladungen Qsens. Diese befinden sich mehrheitlich auf durch Korona-Ionen aufgeladenen Partikeln. Analog zu der Ausführungsform in Figur 4 wird der Zeitversatz t zwischen dem Koronastrom icor und der sensierten Ladung Qsens ermittelt, beispielsweise mittels Korrelation, und über die bekannte Länge h zwischen Koronaspitze 104a‘ und Sensierelektrode 109 wird die Ionen- und die Abgasgeschwindigkeit bestimmt.
Bei weiteren Ausführungsformen kann die lonenfalle 107 als separates Bauteil entfallen, da die Ionen bereits beim Durchströmen des Sensors bzw. der
Sensierelektrode 109 abgefangen werden. Dies kann sowohl durch Gestaltung der lonenflugbahn, als auch durch das elektrische Potential verschiedener Bauteile geschehen, sowie durch eine Kombination beider Mechanismen.
Figur 6 zeigt schematisch ein Betriebsszenario gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen. Stromaufwärts vor der lonenfalle 107 ist eine
Sensierelektrode 109a angeordnet, welche per Influenz in der unmittelbaren Umgebung befindliche Ladungen Qsens, ion detektiert. Je nach grundlegendem Messprinzip befindet sich nach der lonenfalle 107 eine weitere Sensierelektrode für Partikelladungen (nicht gezeigt). Bei weiteren Ausführungsformen und analog zu Fig. 5 kann die lonenfalle 107 als gesondertes Bauteil auch hier entfallen. Die von der Sensierelektrode 109a detektierte Ladung befindet sich mehrheitlich auf Ionen, kann aber auch teilweise bereits auf Partikel des Abgasstroms A1 , insbesondere Rußpartikel, übergegangen sein. Der Abstand zwischen der Koronaspitze 104a‘ und der Sensierelektrode 109a beträgt I2. Analog zu den vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 5 beschriebenen
Ausführungsformen wird in der Ausführungsform 100c gemäß Fig. 6 das zeitliche Signal über der Sensierelektrode 109a (entsprechend dem zweiten Zeitverlauf V2) ausgewertet und z.B. dessen zeitliche Korrelation zu dem Koronasignal (entsprechend dem ersten Zeitverlauf V1 ) gebildet. Die Distanz I2, geteilt durch den resultierenden zeitlichen Abstand ergibt die lonengeschwindigkeit und daraus abgeleitet die Abgasgeschwindigkeit.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, die Signale (z.B. Zeitverlauf von Strom und/oder Spannung) beliebiger, räumlich aufeinander folgender (insbesondere bezüglich des Strömungswegs 102 hintereinander liegender) Elemente des Partikelsensors 100, 100a, 100b, 100c auszuwerten. Solche Elemente können beispielsweise sein: eine Sensierelektrode 109, 109a für Ionen oder für geladene Partikel, eine lonenfalle 107 oder mehrere dieser Elemente. Ist der jeweilige räumliche Abstand bekannt, kann aus dem jeweiligen Zeitversatz t der Signale (z.B. ermittelt durch eine Korrelation der betreffenden Signale im Bereich der betrachteten Elemente) die Geschwindigkeit des
Fluidstroms A1 in diesem Abschnitt berechnet werden.
Figur 7 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines
Partikelsensors 100d gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen. Der Partikelsensor 10Od, der beispielsweise zumindest teilweise wenigstens einer der in Fig. 1 bis 6 gezeigten Konfigurationen entspricht bzw. wenigstens eine dieser Konfigurationen aufweist, weist zusätzlich vorteilhaft eine Vorrichtung 300 zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 im Bereich des
Partikelsensors 100d auf. Beispielsweise sind der Vorrichtung 300 zeitliche Verläufe V1 , V2 des Koronastroms iCOr und des Trapstroms itrap zuführbar, und die Vorrichtung 300 kann unter Anwendung des Prinzips gemäß den
Ausführungsformen daraus die Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 ermitteln.
Figur 8 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung 300a gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 300 gemäß Fig. 1 , 7 die Konfiguration 300a nach Fig. 8 aufweisen. Die Vorrichtung 300a weist eine Recheneinheit 302 (z.B. Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller und/oder programmierbarer Logikbaustein,
insbesondere FPGA, und/oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, ASIC, und/oder digitaler Signalprozessor, DSP, und/oder eine Kombination hieraus) und eine Speichereinheit 304 auf. Die Speichereinheit 304 weist einen flüchtigen Speicher 304a, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), und einen nichtflüchtigen Speicher 304b, z.B. ein Flash-EEPROM, auf. In dem
nichtflüchtigen Speicher 304b ist wenigstens ein Computerprogramm PRG1 für die Recheneinheit 302 gespeichert, das die Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder einen sonstigen Betrieb der Vorrichtung 300, 300a steuert. Optional kann das Computerprogramm PRG1 (oder ein weiteres Computerprogramm) auch die Ermittlung einer Partikelkonzentration steuern, beispielsweise durch Auswertung der mittels der Sensierelektrode 109, 109a erhaltenen Signale.
Optional ist eine Schnittstelleneinheit 306 vorgesehen zum Empfang des ersten zeitlichen Verlaufs V1 und/oder des zweiten zeitlichen Verlaufs V2 bzw. diese Zeitverläufe charakterisierender Größen. Beispielsweise kann die Recheneinheit 302 als Mikrocontroller ausgebildet sein und die Schnittstelleneinheit 306 einen, vorzugsweise in den Mikrocontroller 302 integrierten, Analog-Digital-Wandler (ADC) repräsentieren, dem beispielsweise eine den Koronastrom iCOr
repräsentierende elektrische Spannung und eine den Trapstrom itrap
repräsentierende elektrische Spannung zuführbar sind.
Weiter optional ist eine Modulatoreinheit 308 vorgesehen, die zur Modulation der Koronaspannung uCOr ausgebildet ist. Dadurch kann gezielt die Erzeugung von Ionen in dem Fluidstrom A1 (Fig. 1 ) beeinflusst werden, was eine besonders einfache Auswertung des ersten und zweiten Zeitverlaufs V1 , V2 ermöglicht.
Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht eine präzise Ermittlung der Geschwindigkeit des Fluidstroms A1 , insbesondere Abgasstroms A1 , im Bereich eines Partikelsensors 100, 100a, 100b, 100c, 100d und damit z.B. die Bestimmung des Abgasvolumenstroms innerhalb des Partikelsensors. Dadurch kann eine Partikelkonzentration z.B. von Rußpartikeln in dem Abgas besonders präzise ermittelt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des Prinzips gemäß den Ausführungsformen z.B. in solchen Partikelsensoren, die ohne kontrollierte Abgaszuführung betrieben werden, z.B. ohne Druckluft-Ejektorpumpe, weil hier der
Abgasvolumenstrom in dem Partikelsensor von äußeren Parametern abhängig ist, wie z.B. dem Kurbelwinkel, der Motordrehzahl, der Last, dem Besatz des
Partikelfilters oder der Temperatur. Demensprechend ist der Fluidstrom A1 zeitlich variabel und unterliegt starken Schwankungen.
Weiter vorteilhaft ermöglicht das Prinzip gemäß den Ausführungsformen die Berücksichtigung geschwindigkeitsabhängiger Effekte in der
Partikelkonzentrationsmessung, insbesondere deren Elimination. Diese sind im Wesentlichen: eine Abhängigkeit der aus dem Partikelsensor getragenen elektrischen Ladung von dem Abgasvolumenstrom in dem Partikelsensor, eine Abhängigkeit der Partikelaufladung von der Aufladungszeit und damit von der Abgasgeschwindigkeit in dem Partikelsensor.
Weiter vorteilhaft ermöglicht das Prinzip gemäß den Ausführungsformen eine exakte Bestimmung der Partikelkonzentration, insbesondere ohne die
Abgasgeschwindigkeit in einem Hauptstrang eines Abgassystems exakt zu kennen, sowie ohne zusätzlichen Pump-Mechanismus. Ferner ist vorteilhaft eine zeitlich hochaufgelöste Partikelkonzentrationsmessung ermöglicht, und die Anwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen ist kostengünstig, da keine bzw. allenfalls ein geringer Anteil von Zusatzhardware zusätzlich zu einem bestehenden Partikelsensor erforderlich ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung einer Geschwindigkeit (vexhaust) eines Fluidstroms (A1 ) im Bereich eines Partikelsensors (100; 100a; 100b; 100c; 100d), wobei sich der Fluidstrom (A1 ) entlang eines Strömungswegs (102) bewegt, wobei der Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) eine an einer ersten Position (P1 ) des Strömungswegs (102) angeordnete
Partikelaufladeeinrichtung (104) zum Aufladen von Partikeln in dem
Fluidstrom (A1 ) aufweist und eine an einer zweiten, bezüglich der ersten Position (P1 ) stromabwärts gelegenen, Position (P2) des Strömungswegs (102) angeordnete Messeinrichtung (106) zur Ermittlung wenigstens einer elektrischen Größe des Fluidstroms (A1 ), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln (200) eines ersten zeitlichen Verlaufs (V1 ), der eine elektrische Größe (iCOr) der Partikelaufladeeinrichtung (104)
charakterisiert, Ermitteln (202), mittels der Messeinrichtung (106), eines zweiten zeitlichen Verlaufs (V2), der wenigstens eine elektrische Größe (itrap; Qsens) des Fluidstroms (A1 ) charakterisiert, Auswerten (204) des zweiten zeitlichen Verlaufs (V2) in Bezug auf den ersten zeitlichen Verlauf (V1 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Auswerten (204) eine zeitliche
Korrelation (204a) des ersten zeitlichen Verlaufs (V1 ) und des zweiten zeitlichen Verlaufs (V2) umfasst.
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Partikelaufladeeinrichtung (104) eine Koronaelektrode (104a) aufweist, und wobei der erste zeitliche Verlauf (V1 ) einen durch die Koronaelektrode (104a) fließenden Koronastrom (iCOr) charakterisiert.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (106) eine Messelektrode (106a) aufweist, und wobei der zweite zeitliche Verlauf (V2) einen durch die Messelektrode (106a) fließenden Messstrom (itrap) charakterisiert.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei eine an der Koronaelektrode (104a) anliegende Koronaspannung (uCOr) verändert, insbesondere mittels eines vorgebbaren Modulationssignals moduliert, wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (106) eine lonenfalle (107) und/oder eine Sensierelektrode (109; 109a) aufweist, und wobei der zweite zeitliche Verlauf (V2) eine an der Sensierelektrode (109; 109a) detektierte elektrische Ladung (Q_sens) charakterisiert.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit (vexhaust) des Fluidstroms (A1 ) in Abhängigkeit eines
Zeitversatzes (t) zwischen dem ersten zeitlichen Verlauf (V1 ) und dem zweiten zeitlichen Verlauf (V2) ermittelt wird.
8. Vorrichtung (300; 300a) zur Ermittlung einer Geschwindigkeit (vex]must) eines Fluidstroms (A1 ) im Bereich eines Partikelsensors (100; 100a; 100b; 100c;
10Od), wobei sich der Fluidstrom (A1 ) entlang eines Strömungswegs (102) bewegt, wobei der Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) eine an einer ersten Position (P1 ) des Strömungswegs (102) angeordnete
Partikelaufladeeinrichtung (104) zum Aufladen von Partikeln in dem
Fluidstrom (A1 ) aufweist und eine an einer zweiten, bezüglich der ersten Position (P1 ) stromabwärts gelegenen, Position (P2) des Strömungswegs (102) angeordnete Messeinrichtung (106) zur Ermittlung wenigstens einer elektrischen Größe des Fluidstroms (A1 ), wobei die Vorrichtung (300; 300a) zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: Ermitteln (200) eines ersten zeitlichen Verlaufs (V1 ), der eine elektrische Größe der
Partikelaufladeeinrichtung (102) charakterisiert, Ermitteln (202), mittels der Messeinrichtung (106), eines zweiten zeitlichen Verlaufs (V2), der wenigstens eine elektrische Größe des Fluidstroms (A1 ) charakterisiert, Auswerten (204) des zweiten zeitlichen Verlaufs (V2) in Bezug auf den ersten zeitlichen Verlauf (V1 ).
9. Vorrichtung (300; 300a) nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung (300; 300a) zur Ausführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7 ausgebildet ist.
10. Partikelsensor (100; 100a; 100b; 100c; 100d) mit wenigstens einer
Vorrichtung (300; 300a) nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9.
1 1. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder der Vorrichtung (300; 300a) nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9 und/oder des Partikelsensors (100; 100a; 100b; 100c; 100d) nach Anspruch 10 zur Ermittlung einer Abgasgeschwindigkeit (vexhaust).
EP19786968.8A 2018-10-30 2019-10-11 Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer geschwindigkeit eines fluidstroms im bereich eines partikelsensors Withdrawn EP3874280A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018218590.5A DE102018218590A1 (de) 2018-10-30 2018-10-30 Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindigkeit eines Fluidstroms im Bereich eines Partikelsensors
PCT/EP2019/077651 WO2020088914A1 (de) 2018-10-30 2019-10-11 Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer geschwindigkeit eines fluidstroms im bereich eines partikelsensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3874280A1 true EP3874280A1 (de) 2021-09-08

Family

ID=68240751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19786968.8A Withdrawn EP3874280A1 (de) 2018-10-30 2019-10-11 Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer geschwindigkeit eines fluidstroms im bereich eines partikelsensors

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3874280A1 (de)
CN (1) CN112997083A (de)
DE (1) DE102018218590A1 (de)
WO (1) WO2020088914A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117250368A (zh) * 2023-11-17 2023-12-19 北京理工大学 一种涡轮进出口流速测量装置及总温标定方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393719A (en) * 1981-07-20 1983-07-19 United Technologies Corporation Ionization flowmeter
DE3907387A1 (de) * 1989-03-08 1990-09-13 Singer Hermann Verfahren zur messung von partikeln in polydispersen systemen und von partikelkonzentrationen monodisperser aerosole sowie messvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE19650112C1 (de) * 1996-12-03 1998-05-20 Wagner Int Einrichtung und Verfahren zum Messen eines Pulver-Massestromes
DE19651611A1 (de) * 1996-12-12 1998-06-18 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Messung einer Teilchenzustandsgröße
JP4568387B2 (ja) * 1999-03-19 2010-10-27 嘉二郎 渡邊 粉粒体の流動計測装置
DE102009046315A1 (de) * 2009-11-03 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Partikelsensors
WO2012015898A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Univation Technologies, Llc Systems and methods for measuring velocity of a particle/fluid mixture
CN203443878U (zh) * 2011-12-08 2014-02-19 皮卡索尔公司 用于监测包括气溶胶的通道或空间内的颗粒的装置
DE102012210525A1 (de) * 2012-06-21 2013-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Funktionskontrolle eines Sensors zur Detektion von Teilchen und Sensor zur Detektion von Teilchen
CN103389117A (zh) * 2013-07-24 2013-11-13 华北电力大学 基于阵列式静电传感器的粉体流动在线测量装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018218590A1 (de) 2020-04-30
CN112997083A (zh) 2021-06-18
WO2020088914A1 (de) 2020-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010005888B4 (de) Feinstaub-Erfassungsvorrichtung für Verbrennungsmaschinen
EP1502016B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur feststellung einer fehlfunktion eines filters
DE102005039915A1 (de) Elektrostatischer Partikelsensor
EP2577253A1 (de) Verfahren und partikelsensor zum erfassen von partikeln in einem abgasstrom
AT501993A1 (de) Vorrichtung für die messung der geschwindigkeit eines fluids
DE112018001999T5 (de) Luftstömungsmessvorrichtung
EP3204750B1 (de) Verfahren zur funktionskontrolle eines sensors zur detektion von teilchen, computerprogramm, elektronisches speichermedium und elektronisches steuergerät
EP3874280A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer geschwindigkeit eines fluidstroms im bereich eines partikelsensors
DE102013005572A1 (de) Verfahren zur Ermittlung einer Abscheidefähigkeit eines Partikelfilters im Abgasstrang eines direkteinspritzenden Ottomotors und Motorsteuergerät
EP3903088A1 (de) Partikelsensor und betriebsverfahren hierfür
DE102007060939A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors
EP3903089B1 (de) Partikelsensor und betriebsverfahren hierfür
WO2021168494A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur messung von eigenschaften eines fluids
DE102011002434A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bewertung der Filterwirkung eines Partikelfilters
WO2020094335A1 (de) Partikelsensor und betriebsverfahren hierfür
DE102016211237B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrostatischen Partikelsensors und elektrostatischer Partikelsensor
DE102018222534A1 (de) Partikelsensor und Betriebsverfahren hierfür
DE102017214357A1 (de) Partikelsensoreinheit mit einem Partikelsensor und einem Steuergerät und Verfahren zum Betreiben der Partikelsensoreinheit
WO2019038012A1 (de) Partikelsensoreinheit mit einem mehrere messfühler aufweisenden partikelsensor und betriebsverfahren der partikelsensoreinheit
EP4222358A1 (de) Verfahren zur überwachung eines in einem abgasbereich einer brennkraftmaschine angeordneten sensors
WO2024104773A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren einer gassonde für kältemittel
DE102012207291A1 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Offsets eines Ausgangssignales einer, in einem Sensor integrierten Auswerteschaltung, vorzugsweise eines in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine verbauten Drucksensors und ein Sensor
DE102017209299A1 (de) Elektrostatische Partikelsensoreinheit mit Haupt- und Hilfselektroden
DE102017210531A1 (de) Partikelsensoreinheit mit strukturierten Elektroden
DE102017210510A1 (de) Partikelsensoreinheit mit einer Gasstromvariationsvorrichtung

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: 20210531

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

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: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20230621