KR102443748B1 - 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 센서 요소는 캐리어 및 상기 캐리어와 연결되고 측정 가스에 노출 가능한 적어도 하나의 측정 전극을 포함한다. 상기 방법은 a) 센서 요소의 제 1 재생을 제 1 재생 온도로 실시하는 단계; b) 측정 전극에서 제 1 진단 측정을 실시하는 단계; 및 c) 상기 제 1 진단 측정의 결과에 따라 다음 단계들 중 적어도 하나의 단계를 실시하는 단계: c1) 에러 메시지를 출력하는 단계; c2) 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 측정 페이즈를 실시하는 단계; 또는 c3) 센서 요소의 제 2 재생을 제 2 재생 온도로 실시하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 독립 청구항들에 따른 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법 및 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서에 관한 것이다.
종래 기술에는 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 다수의 센서 요소들이 공지되어 있다. 예를 들어, 측정 가스는 내연 기관의 배기 가스일 수 있다. 특히, 입자는 그을음(soot) 입자 또는 먼지 입자일 수 있다. 본 발명은 이하에서 특히 그을음 입자의 검출을 위한 센서 요소들과 관련해서 설명되지만, 다른 실시예 및 응용에 대한 제한은 없다.
2개 또는 다수의 금속 전극들이 전기 절연 캐리어 상에 장착될 수 있다. 전압의 작용하에서 축적된 입자, 특히 그을음 입자는 센서 요소의 수집 페이즈(phase)에서 예를 들어 빗 모양으로 서로 맞물린 인터디지털 전극으로서 형성된 전극들 사이에 도전성 브릿지들을 형성함으로써 전극들을 단락시킨다. 재생 페이즈에서, 전극은 일반적으로 통합된 가열 요소에 의해 재생된다. 일반적으로, 입자 센서는 입자 축적으로 인해 변화된 전극 구조의 전기 특성을 평가한다. 예를 들어, 일정한 인가 전압에서 감소하는 저항 또는 증가하는 전류가 측정될 수 있다. 이러한 원리에 따라 작동하는 센서 요소는 일반적으로 저항성 센서라고 하며, 예를 들어 DE 103 19 664 A1, DE 10 2006 042 362 A1, DE 103 53 860 A1, DE 101 49 333 A1 및 WO 2003/006976 A2에 개시되어 있는 바와 같은 다수의 실시 형태들로 존재한다. 입자 센서 또는 그을음 센서로서 형성된 센서 요소들은 일반적으로 디젤 입자 필터를 모니터링하는데 사용된다. 내연 기관의 배기 가스 관 내에서, 기술된 유형의 입자 센서는 일반적으로 예를 들어 배기 가스가 입자 센서를 통해 흐르는 것을 허용하는 보호 튜브 내에 수용된다.
재생하는 페이즈 또는 재생 페이즈에서, 입자 센서는 측정 전에 예를 들어 약 785℃로 가열된다. 이로써, 적어도 하나의 측정 전극, 예를 들어 인터디지털 전극(IDE)은 규정된, 바람직하게는 그을음 없는 상태로 되고, 이는 입자 측정의 출발점이 될 수 있다. 그을음 잔류물은 후속 측정을 왜곡할 수 있다. 측정 전극이 일반적으로 대기에 노출되기 때문에, 센서 요소, 특히 측정 전극을 그을음 연소를 위해 비교적 높은 온도로 가열하는 것은 장기적으로 측정 전극, 특히 백금 전극을 손상시킬 수 있다는 것이 기본적으로 이러한 방법에서의 도전 과제이다.
본 발명의 과제는 종래 기술에 비해 많은 장점을 갖는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법 및 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 범주에서 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법이 제안된다. 센서 요소는 캐리어, 및 상기 캐리어와 연결되고 측정 가스에 노출 가능한 적어도 하나의 측정 전극, 특히 적어도 하나의 인터디지털 전극을 포함한다. 상기 방법은 아래에 기술된 단계를 포함하고, 단계들은 바람직하게는, 물론 반드시 그런 것은 아니지만, 제시된 순서로 실시될 수 있다. 또한, 하나 또는 다수의 단계가 동시에 또는 시간적으로 중첩되게 실시될 수 있다. 또한, 하나 또는 다수의 단계 또는 모든 단계가 반복 실시될 수 있다. 상기 방법은 제시된 단계들 외의 다른 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은
a) 센서 요소의 제 1 재생을 제 1 재생 온도로 실시하는 단계;
b) 측정 전극에서 제 1 진단 측정을 실시하는 단계; 및
c) 상기 제 1 진단 측정의 결과에 따라, 하기 단계들 중 적어도 하나의 단계를 실시하는 단계:
c1) 에러 메시지를 출력하는 단계;
c2) 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 측정 페이즈를 실시하는 단계; 또는
c3) 센서 요소의 제 2 재생을 제 2 재생 온도로 실시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 범주에서, 센서 요소는 입자를 정성적 및/또는 정량적으로 검출하기에 적합하고, 예를 들어 적합한 제어 유닛 또는 적합하게 형성된 전극에 의해 예를 들어 전압 또는 전류와 같은 전기적 측정 신호를 검출된 입자에 상응하게 생성할 수 있는 임의의 장치를 의미한다. 검출된 입자는 특히 그을음 입자 및/또는 먼지 입자일 수 있다. 이 경우 DC 신호 및/또는 AC 신호가 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 저항 성분 및/또는 용량성 성분이 임피던스로부터 신호 평가를 위해 사용될 수 있다. 센서 요소의 가능한 실시예와 관련해서, 예를 들어 전술한 종래 기술이 참조될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들도 가능하다.
센서 요소는 특히 자동차에 사용하기 위해 설계될 수 있다. 특히, 측정 가스는 자동차의 배기 가스일 수 있다. 그러나 원칙적으로 다른 가스 및 가스 혼합물도 가능하다. 원칙적으로, 측정 가스 챔버는 측정 가스가 수용되고 및/또는 측정 가스가 통과하는 임의의 개방형 또는 폐쇄형 공간일 수 있다. 예를 들어, 측정 가스 챔버는 내연 기관의 배기 가스 관일 수 있다.
센서 요소는 캐리어 및, 상기 캐리어와 연결되고 측정 가스에 노출 가능한 적어도 하나의 측정 전극을 포함한다. 적어도 하나의 측정 전극은 특히 캐리어의 표면 상에 배치될 수 있거나 또는 캐리어의 표면으로부터 측정 가스에 접근할 수 있다. 적어도 하나의 측정 전극은 특히 다수의 측정 전극들, 예컨대 적어도 하나의 제 1 측정 전극 및 적어도 하나의 제 2 측정 전극을 포함할 수 있다. 측정 전극들은 특히 적어도 하나의 인터디지털 전극, 즉 서로 맞물리는 전극 핑거를 각각 포함하는 두 개의 서로 맞물리는 측정 전극의 구조를 형성할 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 측정 전극의 다른 배치도 원칙적으로 가능하다.
본 발명의 범주에서, 캐리어는 원칙적으로 적어도 하나의 측정 전극을 지지하기에 적합하고 및/또는 적어도 하나의 측정 전극이 장착될 수 있는 임의의 기판일 수 있다. 본 발명의 범주에서, 측정 전극은 원칙적으로 전류 측정 및/또는 전압 측정에 적합하고 및/또는 전극 장치와 접촉하는 적어도 하나의 요소에 전압 및/또는 전류를 인가할 수 있는 임의의 전기 도체이다. 본 발명의 범주에서, 전극 핑거는 원칙적으로 하나의 차원에서의 치수가 적어도 하나의 다른 차원에서의 치수를 현저히 초과하는, 예를 들어 적어도 팩터 2, 바람직하게는 적어도 팩터 3, 특히 바람직하게는 적어도 팩터 5만큼 초과하는, 측정 전극의 임의의 성형부를 의미한다. 본 발명의 범주에서, 다수는 원칙적으로 2 이상의 임의의 수이다.
적어도 하나의 측정 전극은 특히 백금을 포함할 수 있고 및/또는 전체적으로 또는 부분적으로 백금으로 이루어질 수 있다. 그러나, 합금도 원칙적으로 가능하다. 백금의 사용에 대한 대안으로서 또는 추가로, 다른 금속도 사용될 수 있다.
캐리어는 적어도 하나의 세라믹 재료를 캐리어 재료로서 포함할 수 있다. 특히, 캐리어는 산화물 세라믹, 바람직하게는 알루미늄 산화물, 특히 Al2O3를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 산화물, 예를 들면 지르코늄 산화물이 사용될 수 있다. 또한, 캐리어는 적어도 하나의 전기 절연 재료를 포함할 수 있다. 캐리어는 캐리어 표면을 포함할 수 있다. 본 발명의 범주에서, 캐리어 표면은 원칙적으로 캐리어를 그 주위로부터 한정하고, 적어도 하나의 측정 전극이 그 위에 제공된 임의의 층이다.
본 발명의 범주에서, 일반적으로 용어 "제 1", "제 2" 또는 "제 3" 및 상응하는 변형은 번호를 매기려는 의도 없이 순수 식별 및 명명으로서 사용된다. 예를 들어 제 1 요소 및 제 3 요소는 제 2 요소가 반드시 주어질 필요 없이 주어질 수 있거나, 또는 제 1 요소 없이 제 2 요소가 주어질 수 있거나, 또는 제 2 또는 제 3 요소 없이 제 1 요소가 주어질 수 있다.
본 발명의 범주에서, 재생 온도로의 재생은 원칙적으로 센서 요소 또는 센서 요소의 일부를 상기 재생 온도로 가열하는 것을 의미하고, 고정적이거나 가변적일 수 있는 하나 또는 다수의 재생 온도가 사용될 수 있다. 적어도 하나의 재생 온도는 입자들이 적어도 부분적으로 열에 의해 적어도 하나의 측정 전극으로부터 제거되도록 선택된다. 특히, 적어도 하나의 재생 온도는 500℃보다 높고, 예를 들어 500℃ 내지 1100℃의 범위일 수 있다.
본 발명의 범주에서, 적어도 하나의 측정 전극에서의 진단 측정은 적어도 하나의 측정 전극의 상태, 특히 적어도 하나의 측정 전극의 입자 축적을 시사하는 적어도 하나의 측정 값이 검출되는 측정을 의미한다. 특히, 이는 적어도 하나의 전기적 측정 값, 예를 들어 전류, 전압 또는 저항으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 전기적 측정 값일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 측정 전극은 2개 또는 다수의 측정 전극을 포함할 수 있고, 진단 측정은 예를 들어 적어도 2개의 측정 전극들 사이의 저항 측정을 포함할 수 있거나, 또는 대안으로서 또는 추가로 적어도 2개의 측정 전극들 사이의 사전에 정해진 전압에서의 전류 측정, 또는 대안으로서 또는 추가로 2개의 측정 전극들 사이의 사전에 정해진 전류에서의 전압 측정을 포함할 수 있다. 다양한 실시예가 가능하고 당업자에게 기본적으로 알려져 있다.
본 발명의 범주에서, 제 1 진단 측정의 결과에 따라 하나 또는 다수의 단계를 실시하는 것은 하나의 단계 또는 다수의 단계들의 조건부 실시를 의미한다. 조건부 실시는 하나 또는 다수의 질의들, 예를 들어 적어도 하나의 임계값과 진단 측정의 적어도 하나의 측정값의 비교를 포함할 수 있고, 비교의 결과에 따라 단계들이 선택된다.
본 발명의 범주에서, 에러 메시지는 일반적으로 신호를 수신하는 장치 및/또는 신호를 수신하는 사람에게 에러가 있음을 추론할 수 있도록 하는 신호이다. 신호는 예를 들어, 전기 신호, 음향 신호, 광신호 또는 햅틱 신호이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 따라서 에러 메세지의 출력은 신호의 전달 및/또는 신호의 제공을 의미한다.
측정 가스의 입자를 검출하기 위한 측정 페이즈는 일반적으로 측정 가스 내의 입자와 관련 있는 적어도 하나의 측정 변수가 검출되는 과정이다. 예를 들어, 측정 가스 내의 입자의 농도를 시사하는 적어도 하나의 전기적 측정 변수가 생성될 수 있다. 특히, 측정 페이즈는 시간순으로 다수의 측정을 포함할 수 있으므로, 예를 들어 적어도 하나의 측정 값의, 예를 들어 적어도 2 개의 측정 전극들 사이의 전류의 변화의 형태인 측정 변수로부터 입자 농도가 추론될 수 있다.
제 2 재생 온도는 특히 제 1 재생 온도보다 높을 수 있다. 특히, 제 2 재생 온도는 예를 들어 제 1 재생 온도보다 적어도 50℃, 바람직하게는 적어도 70℃만큼 더 높을 수 있다. 예를 들어, 제 1 재생 온도는 650 내지 730℃, 특히 690℃일 수 있다. 또한, 예를 들어, 제 2 재생 온도는 745 내지 825℃, 특히 785℃일 수 있다. 예를 들어, 제 1 재생 온도는 690℃이고, 제 2 재생 온도는 785℃일 수 있다. 그러나, 원칙적으로 다른 값들도 가능하다.
제 1 진단 측정은 적어도 2 개의 측정 전극들 사이의 션트(shunt) 진단을 포함할 수 있다. 션트 진단은 일반적으로 적어도 2개의 측정 전극들 사이의 전기적 션트를 시사하는 적어도 하나의 측정 값이 생성되는 방법이다. 션트 진단은 일반적으로, 예를 들어, 사전에 정해진 전압에서 적어도 2개의 측정 전극들 사이의 전류의 측정 및/또는 적어도 2 개의 측정 전극들 사이의 저항의 측정을 포함할 수 있다. 그러나 원칙적으로 다른 측정값도 가능하다.
단계 c)에서, 특히 제 1 진단 측정의 결과, 예를 들어 적어도 하나의 진단 측정 값이 제 1 임계값과 비교될 수 있다. 비교는 예를 들어 소프트웨어에서, 예를 들어 상응하는 소프트웨어 루틴에 의해 완전히 또는 부분적으로, 또는 하드웨어에서, 예를 들어 비교기에 의해 완전히 또는 부분적으로 실시될 수 있다. 방법은 제 1 진단 측정의 결과가 제 1 임계값을 초과하면 단계 c1)이 실시되도록 형성될 수 있다. 진단 측정의 결과는 예를 들어 적어도 하나의 진단 측정값일 수 있다. 또한, 결과가 제 1 임계값 미만이면, 결과는 제 1 임계값보다 낮은 제 2 임계값과 비교될 수 있다. 예를 들어, 진단 측정값은 예를 들어 제 1 재생 직후 사전에 정해진 전압에서 측정되는 적어도 2 개의 측정 전극들 사이의 적어도 하나의 전류를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 임계값은 5μA일 수 있고, 제 2 임계값은 2μA일 수 있다. 그러나 다른 임계값도 가능하다. 또한, 방법은 결과, 예를 들어 진단 측정값이 제 2 임계값 미만이면, 단계 c2)가 실시되도록 실시될 수 있다. 또한, 방법은 결과, 예를 들어 진단 측정값이 제 1 임계값과 제 2 임계값 사이에 있는 경우, 단계 c3)가 실시되도록 실시될 수 있다.
또한, 방법은 단계 c3)의 실시 후, 하기 단계가 실시되도록 형성될 수 있다:
d) 측정 전극에서 제 2 진단 측정을 실시하는 단계.
방법은, 예를 들어 센서 요소의 제 2 재생의 실시 후, 제 1 진단 측정의 결과가 제 1 임계값과 제 2 임계값 사이에 놓이면, 단계 d)가 실시되도록 형성될 수 있다.
방법은 또한 하기 단계가 실시되도록 실시될 수 있다:
e) 제 2 진단 측정의 결과에 따라, 하기 단계들 중 적어도 하나의 단계를 실시하는 단계:
e1) 에러 메시지를 출력하는 단계; 또는
e2) 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 측정 페이즈를 실시하는 단계.
따라서, 예를 들어, 단계 e)에서, 제 2 진단 측정의 결과, 예를 들어 제 2 진단 측정값이 제 3 임계값과 비교될 수 있다. 단계 e1) 또는 단계 e2)의 실시는, 예를 들어 상기 비교의 결과에 따라 실시될 수 있다. 비교는 예를 들어, 소프트웨어에서 완전하게 또는 부분적으로 및/또는 하드웨어에서 완전히 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 단계 e1)는 예를 들어, 제 2 진단 측정의 결과, 예를 들어 제 2 진단 측정값이 제 3 임계값을 초과하는 경우 실시될 수 있다. 단계 e2)는 특히 제 2 진단 측정의 결과, 예를 들어 제 2 진단 측정값이 제 3 임계값 미만인 경우 실시될 수 있다. 이 경우, 제 3 임계값과 제 1 임계값은 동일하게 형성될 수 있다. 그러나 원칙적으로 다른 제 3 임계값도 가능하다.
본 발명의 다른 관점에서, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자, 특히 그을음 입자를 검출하기 위한 센서가 제안된다. 센서는 적어도 하나의 센서 요소, 및 상기 센서 요소와 연결된 적어도 하나의 제어기를 포함한다. 센서 요소는 캐리어, 및 상기 캐리어와 연결되고 측정 가스에 노출 가능한 적어도 하나의 측정 전극, 특히 적어도 하나의 인터디지털 전극을 포함한다. 상기 제어기는 예를 들어 전술한 실시예의 하나 또는 다수의 실시예에 따라 또는 하기에 더 상세히 설명되는 실시예들 중 하나 또는 다수의 실시예에 따라 본 발명에 따른 방법을 실시하도록 설계된다.
본 발명의 범주에서, 제어기는 일반적으로 다른 장치에서 하나 또는 다수의 과정을 시작, 종료, 제어 또는 조절하도록 설계된 장치이다. 제어기는 예를 들어 적어도 하나의 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다. 그러나 대안으로서 또는 추가로, 제어기는 다른 하드웨어, 예를 들어 비교기, 전류 소스, 전압 소스, 전류 측정 장치, 전압 측정 장치, 저항 측정 장치로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 하드웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다.
또한, 센서는 하나 또는 다수의 추가 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 요소는 적어도 하나의 가열 장치를 포함할 수 있다. 가열 장치는 예를 들어 적어도 하나의 열 저항을 가질 수 있고, 센서는 예를 들어 열 저항에 전류를 인가하기 위한 적어도 하나의 전류 소스를 포함할 수 있다. 제어기는 예를 들어 제 1 및/또는 제 2 재생이 제어기에 의해 제어될 수 있도록 전류 소스와 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 센서는 공지된 방법 및 센서에 비해 많은 장점을 갖는다. 특히, 본 발명의 방법은 예를 들어 기존의 소프트웨어의 변경에 의해 기존의 센서에서도 용이하게 실시될 수 있다. 따라서, 예를 들어 센서 제어 장치의 소프트웨어가 상응하게 조정됨으로써, 제안된 방법을 실시하면서 작동 전략의 변경이 이루어질 수 있다.
본 발명에 의해, 특히 재생 사이클의 횟수 및 그에 따라 센서의 지정 가능한 수명을 증가시키는 것에 기여하는 입자 센서의 작동 전략이 주어질 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 제 1 재생 온도는 종래의 통상적인 재생 온도보다 낮게, 예컨대 700℃ 미만으로 선택될 수 있다. 따라서, 전극 금속, 예를 들어 백금의 연속적 증발의 위험이 종래 센서에 비해 감소된다. 그러나, 상응하는 진단을 사용함으로써 완전한 입자 연소가 보장될 수 있다.
전체적으로, 본 발명에 의해, 250,000km보다 훨씬 더 많은 수명이 달성될 수 있고, 이는 특히 상용차 분야에서 바람직하다.
본 발명의 다른 선택적 세부 사항들 및 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예들의 하기 설명에 제시된다.
도 1은 측정 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 개략적 흐름도이다.
이하, 센서 요소를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예가 설명될 것이다. 센서 요소는 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하도록 설계된다. 상기 방법은 도 1에 개략적으로 흐름도의 형태로 도시된다. 일례로서, 상기 방법이 실시될 수 있고 본 발명에 따라 작동될 수 있는 가능한 센서 요소에 대해, 전술한 종래 기술에 따른 센서 요소, 예를 들어 DE 103 19 664 A1이 참조될 수 있다. 그러나 원칙적으로 다른 센서 요소도 가능하다. 본 발명에 따른 센서를 형성하기 위해, 예를 들어, 이러한 센서 요소가 센서 제어기라고도 하는 대응하는 제어기와 결합될 수 있다. 모터 제어 장치가 상응하게 설계될 수도 있다.
상기 방법은 제 1 재생을 요구하는 단계(110)를 포함한다. 상기 제 1 재생은 단계(112)에서, 예를 들어 650℃와 같은 제 1 재생 온도로 실시된다. 그 후, 제 1 진단 측정의 실시가 션트 진단 단계(114)에서 실시된다. 결과 및 제 1 진단 측정값으로서, 예를 들어 사전에 정해진 약 45V 내지 46V의 전압에서, 2 개의 측정 전극들 사이의 전류가 검출될 수 있다. 단계(116)에서, 제 1 진단 측정의 결과의 평가가 이루어진다. 예를 들어, 제 1 진단 측정값은 제 1 임계값과 비교될 수 있으므로, 예를 들어, 제 1 진단 측정값이 제 1 임계값을 초과하는지, 예를 들어 5μA를 초과하는지 여부가 질의될 수 있다. 그러한 경우, 이는 도 1에서 분기 "y"로 표시되고, 단계(118)에서 예를 들어 에러 메시지가 출력될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 이는 도 1에서 분기 "n"으로 표시되고, 단계(120)에서 예를 들어 추가 질의가 이루어질 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 범주에서, 임계값과의 비교 및 특정 값이 임계값보다 크거나 작은 지에 관한 질의시, 임계값 자체가 하나의 범위에 또는 대안으로서 다른 범위에 포함되어야 한다. 예를 들어 값이 임계값보다 큰지의 여부가 질의되면 이는 질의 ">" 또는 "≥"를 포함할 수 있다. 유사하게, 예를 들어, 값이 임계값보다 작은지의 여부가 질의되면, 이는 질의 "<" 또는 "≤"를 포함할 수 있다. 값 x가 두 개의 임계값 a, b 사이에 있는지의 여부에 대한 질의에서 이것은 질의 "a < x < b", "a ≤ x < b", "a < x ≤ b"또는 "a ≤ x ≤ b"를 포함한다.
단계(120)에서의 추가 질의에서, 예를 들어, 제 1 진단의 결과가 제 1 임계값과 제 2 임계값 사이에 있는지의 여부가 질의될 수 있다. 예를 들어, 제 2 임계값이 2μA일 수 있다. 그렇지 않은 경우, 이는 도 1에서 분기 "n"으로 표시되므로, 예를 들어 입자 농도가 결정될 수 있는 측정 페이즈(122)가 실시될 수 있다. 그러나 그러한 경우라면, 제 1 진단 측정의 결과가 제 1 임계값과 제 2 임계값 사이에 놓이고 도 1에서 분기 "y"로 표시되므로, 단계(124)에서, 제 2 재생 온도, 예를 들어 785℃로 제 2 재생이 요구되고 실시될 수 있다.
그 후, 단계(126)에서, 예를 들어 제 1 진단 측정과 유사하게 실시될 수 있는 제 2 진단 측정이 이루어질 수 있다. 단계(128)에서, 제 2 진단의 결과가 제 3 임계값을 초과하는지의 여부에 대한 질의가 다시 이루어진다. 제 3 임계값은 예컨대 제 1 임계값, 즉 예를 들어 5㎂와 동일하게 선택될 수 있다. 질의가 긍정이면, 이는 도 1에서 분기 "y"로 표시되고, 즉, 제 2 진단 측정의 결과가 제 3 임계값을 초과하므로, 단계(130)에서 예를 들어 에러 메시지가 출력될 수 있다. 질의가 부정이면, 이는 도 1에서 분기 "n"으로 표시되고, 제 2 진단 측정의 결과가 제 3 임계값 미만이면, 단계(132)에서, 예를 들어, 측정 페이즈가 실시될 수 있으며, 상기 측정 페이즈는 단계(122)에서의 측정 페이즈와 유사하게 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 방법에 의해, 예를 들어 정확하고 왜곡되지 않은 입자 측정이 보장될 수 있다. 단일 재생만 실시되는 일 단계 방법에서, 일반적으로 센서 요소가 일정 시간 동안 유지되는 높은 재생 온도가 사용되지만, 본 방법은 바람직하게는 제 2 재생 온도보다 낮은, 초기 제 1 재생 온도에 기초한다. 이러한 아이디어는 많은 경우 낮은 재생 온도가 성공적 재생을 위해 이미 충분하다는 사실을 기초로 한다. 후속하는 질의 및 경우에 따라 제 2 재생은 제 1 재생 후 과도한 입자 부하의 경우 필요에 따라 상응하게 더 집중적으로 형성될 수 있는 제 2 재생이 이어질 수 있는 것을 보장한다. 따라서, 보통의 경우에는 센서 요소가 쉴 수 있지만, 필요한 경우에는 집중적 재생이 실시될 수 있다.
진단 측정을 위해, 예를 들어, 센서 요소는 선행 재생 후 더 이상 가열될 수 없다. 그 후, 센서 요소는, 예를 들어 주변 가스 온도, 예를 들어 주변 배기 가스 온도로 다시 냉각될 수 있다. 예를 들어, 사전에 정해진 온도 임계치 미만으로 떨어진 후, 진단을 위한 측정 전압이 스위칭온될 수 있고, 그 직후 션트 진단이 실시될 수 있다. 진단 측정은 예를 들어 측정 시작시 이미 측정 가능한 전류가 하나 또는 다수의 측정 전극을 통해 흐르는지 여부를 검사할 수 있다. 제 1 진단 측정에서 상기 전류가 특정 제 1 임계값을 초과하면, 예를 들어 에러 모니터로 상응하는 에러가 전송될 수 있다.
측정 시작시, 즉 재생 직후 측정 가능한 전류는 일반적으로, 적어도 하나의 측정 전극, 예를 들어 인터디지털 전극 상에 선행 재생에 의해 연소될 수 없었던 도전성 입자가 축적되어 있는 것을 일반적으로 지시한다. 전형적으로, 5μA를 초과하는 션트를 일으킬 수 있는 예를 들어 금속성 오염 물질은 진단에 의해 표시될 수 있다.
도 1에 따른 작동 전략의 본 발명에 따른 변형에서, 특히, 예를 들어, 높은 재생 온도에서 그리고 제 2 재생 온도로서의 785℃에 의해, 극한의 조건 하에서도, 일반적으로 항상 성공적 재생이 이루어지는 것이 여전히 적용될 수 있다. 그러나 재생 제어와 관련해서, 이러한 사실은 이러한 극한의 조건을 배제할 수 있고 통상적 재생 온도를 크게 낮출 수 있다. 따라서, 보통의 경우 제 1 재생의 온도는 극한의 경우에만 실시되는 제 2 재생에 비해 상당히 낮아질 수 있고, 예를 들어 690℃로 낮아질 수 있다. 이러한 제 1 재생 온도는 특히 현장에서 전형적인 작동점의 약 90%로, 적어도 하나의 측정 전극 상에 있는 축적물, 예를 들어 그을음을 완전히 연소시키기에 충분하도록 선택될 수 있다. CV 범위에 적용에 있어서, 이는 예를 들어 최대 배기 가스 속도로 엔진의 작동 지점에서 성공적인 재생을 보장하기에 충분하도록 제 1 재생 온도가 선택되는 것을 의미하며, 이 경우 배기 가스 온도는 아직 최악의 경우를 나타내지 않는다. 동시에 저온에서 재생은 이 경우 일반적으로 성공적이지 않을 것이다. 그러나, 전형적으로 예를 들어 전부하점에서 높은 배기 가스 속도는 일반적으로 높은 배기 가스 온도와 관련되기 때문에, 이러한 경우는 드물다.
단계(114)에서의 션트 진단에 의해, 예를 들어 측정 페이즈의 시작 시에, 제 1 재생이 성공적이었는지 여부 그리고 축적물, 예를 들어 그을음의 완전 연소가 이루어졌는지의 여부가 검사될 수 있다. 제 1 임계값에 의해 사전에 정해진, 예를 들어 5μA의 한계치에 추가해서, 제 2 임계값에 의해 사전에 정해진, 예를 들어 2μA의 한계치가 초과되었는지의 여부가 검사될 수 있다. 상기 제 2 임계값이 초과되지 않으면 측정 페이즈가 정기적으로 계속될 수 있다. 이와 달리, 진단 측정값이 제 1 한계치와 제 2 한계치 사이, 예를 들어 5μA와 2μA 사이에 있다면, 일반적으로 제 1 재생이 성공적이지 않았고 예를 들어 그을음이 인터디지털 전극 상에 있다고 가정할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 에러가 에러 모니터로 전송되지 않고, 바람직하게는 더 높은 제 2 재생 온도, 예컨대 785℃로 제 2 재생이 실시된다. 제 2 재생 후 진단 값이 < 2μA 이면, 진단 값이 다시 2μA와 5μA 사이에 있는 것처럼 측정 페이즈가 정기적으로 계속된다. 반면, 진단 값이 > 5μA 이면, 상응하는 에러가 에러 모니터로 전송된다.
본 도면은 일반적으로 단계들(122, 132)에서의 측정 페이즈가 완전히 또는 부분적으로 동일할 수 있음을 나타낸다. 또한, 각각의 측정 페이즈는 전체적으로 또는 부분적으로 단계들(114, 또는 126)에서의 각각의 진단 측정의 연속일 수 있다. 예를 들어, 측정 페이즈의 규정된 초기 페이즈가 각각의 진단 측정으로서 사용될 수 있다. 단계들(122, 132)에 따른 성공적인 질의에서야, 측정은 측정값들이 유효한 측정 페이즈로서 해석될 수 있다.
Claims (10)
- 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법으로서, 상기 센서 요소는 캐리어 및 상기 캐리어와 연결되고 측정 가스에 노출 가능한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하고, 상기 방법은
a) 상기 센서 요소의 제 1 재생을 제 1 재생 온도에서 실시하는 단계(112);
뒤이어 b) 상기 측정 전극에서 제 1 진단 측정을 실시하는 단계(114); 및
뒤이어 c) 상기 제 1 진단 측정의 결과에 따라
c1) 에러 메시지를 출력하는 단계(118);
c2) 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 측정 페이즈를 실시하는 단계(122); 또는
c3) 상기 센서 요소의 제 2 재생을 제 2 재생 온도에서 실시하는 단계(124) 중 적어도 하나의 단계를 실시하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 재생 온도가 상기 제 1 재생 온도보다 높은, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법에 있어서,
상기 단계 c)(116)에서 상기 제 1 진단 측정의 결과가 제 1 임계값과 비교되고;
상기 결과가 상기 제 1 임계값을 초과하면, 상기 단계 c1)(118)이 실시되고, 상기 결과가 상기 제 1 임계값 미만이면, 상기 결과가 상기 제 1 임계값(120)보다 낮은 제 2 임계값과 비교되고,
상기 결과가 상기 제 2 임계값 미만이면, 상기 단계 c2)(122)가 실시되고, 상기 결과가 상기 제 1 임계값과 상기 제 2 임계값 사이에 있으면, 상기 단계 c3)(124)가 실시되는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 단계 c3)(124)의 실시 후,
d) 상기 측정 전극에서 제 2 진단 측정을 실시하는 단계(126)를 실시하는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법. - 제 2 항에 있어서,
e) 상기 제 2 진단 측정의 결과에 따라
e1) 에러 메시지를 출력하는 단계(130); 또는
e2) 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 측정 페이즈를 실시하는 단계 (132) 중 적어도 하나의 단계를 또한 실시하는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법. - 제 3 항에 있어서, 상기 단계 e)(128)에서 상기 제 2 진단 측정의 결과가 제 3 임계 값과 비교되고, 상기 결과가 상기 제 3 임계값을 초과하면, 상기 단계 e1)(130)이 실시되고, 상기 결과가 상기 제 3 임계값 미만이면, 상기 단계 e2)(132)가 실시되는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서 요소를 작동시키는 방법.
- 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서로서, 상기 센서는 적어도 하나의 센서 요소 및 상기 센서 요소와 연결된 적어도 하나의 제어기를 포함하고, 상기 센서 요소는 캐리어 및 상기 캐리어와 연결되며 측정 가스에 노출 가능한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하고, 상기 센서 요소는 가열 장치를 포함하고, 상기 제어기는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 설계되고, 전류 측정 장치, 전압 측정 장치 및/또는 저항 측정 장치를 포함하하는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제어기는 마이크로 컨트롤러, 비교기, 전원 및/또는 전압원을 또한 포함하는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 센서.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |