WO2019048413A1 - Partikelsensor mit schutzelement gegen verschmutzung - Google Patents

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WO2019048413A1
WO2019048413A1 PCT/EP2018/073698 EP2018073698W WO2019048413A1 WO 2019048413 A1 WO2019048413 A1 WO 2019048413A1 EP 2018073698 W EP2018073698 W EP 2018073698W WO 2019048413 A1 WO2019048413 A1 WO 2019048413A1
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WO
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protective element
particle sensor
longitudinal axis
housing
sensor
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PCT/EP2018/073698
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French (fr)
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Tim Walde
Kay Schwarzkopf
Christian Kiefl
Dejan Jovovic
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • G01N2001/2285—Details of probe structures

Definitions

  • the present invention relates to a particle sensor for detecting a particle amount in a gas flow in a particle sensor
  • soot sensors are used to measure the currently ejected soot or. Particle quantity, so that the engine management in a motor vehicle in a current driving situation information to come to reduce the emission values with regulatory adjustments.
  • active exhaust gas purification can be initiated by exhaust soot filters or exhaust gas recirculation to the internal combustion engine can take place.
  • regenerable filters such as particulate filters, are used which make up a substantial portion of the soot content of the exhaust gas filter out and trap.
  • Soot sensors are required for the detection of soot in order to monitor the function of the soot filters or to control their regeneration cycles.
  • the soot filter which is also referred to as a diesel particulate filter, a soot sensor before and / or be downstream.
  • the soot or particle sensor upstream of the particulate filter serves to increase system safety and to ensure operation of the particulate filter under optimum conditions. Since this depends to a large extent on the amount of particulates stored in the particulate filter, accurate measurement of the particulate concentration upstream of the particulate filter system, in particular the determination of a high particulate concentration upstream of the particulate filter, is of great importance.
  • a soot or particle sensor arranged downstream of the particle filter offers the possibility of making an on-board diagnosis and also serves to ensure the correct operation of the exhaust gas aftertreatment system.
  • the present invention has for its object to provide a particle sensor in which contamination of the particle sensor can be reduced by entrained in the gas stream of the engine particles.
  • the present invention is essentially based on the idea vorzu an electrically nonconductive protective member having a radially encircling recess in a particle sensor ⁇ see, which can prevent, at least partially, that the air flowing through the particle sensor gas stream from a measuring range comes into a contact receiving area, for example by the electrical contacts of the particle sensor is arranged.
  • the radially encircling recess can define a protective surface facing away from the measuring region, at which it is difficult for the particles in the gas stream to deposit there.
  • a low-resistance resistor for example an electrical resistance of less than approximately 500 GQ, should be provided between the two electrodes, ie between the high-voltage electrode (sensor electrode). ektrode) and the low-voltage electrode (flow guide), can be avoided.
  • the sensor electrode may be the low-voltage electrode and the flow guide may be the high-voltage electrode.
  • the protective element together with the recess thus serves as a shield against the introduced with the gas flow in the gas sensor particles, in particular soot.
  • a particle sensor according to the invention for detecting a particle quantity in a gas flow in an internal combustion engine has a housing in which a measuring range is arranged, which is formed between a first housing region, which is formed in an installed state of the particle sensor at least partially in the gas flow of the internal combustion engine stand out, and a second housing portion extends substantially along a longitudinal axis.
  • the particle sensor according to the invention further comprises an at least partially arranged in the measuring range and substantially cylindrical sensor electrode, which is arranged coaxially to the longitudinal axis and extending beyond the second housing ⁇ area out of the measuring range, and attached to the sensor electrode, electrically non-conductive
  • the electrically non-conductive protective element comprises at least one extending about the longitudinal recess, the at least one remote from the measuring range protection surface of the protective element defi ned ⁇ .
  • the particle sensor is an electrostatic soot sensor for detecting the amount of soot in the exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the protective element can at least partially prevent the soot contained in the gas stream from entering the contact receiving region of the sensor in which electrical n
  • the general operating principle of an electrostatic particle sensor is z. B. from US 8 713 991 B2.
  • a flow separation of the gas stream flowing along the protective element can occur on the protective element in the region of the recess, which prevents contamination of the protective area facing away from the measuring area.
  • the recess is formed in a radially outer surface of the protective element with respect to the longitudinal axis.
  • the recess is a recess which extends radially with respect to the longitudinal axis and which extends essentially radially from outside to inside with respect to the longitudinal axis.
  • the recess extends by at least 10%, preferably by at least 20%, more preferably by at least 30% of the radial extent of the protective element in the
  • the recess is formed in an axial side surface of the protective element extending radially with respect to the longitudinal axis.
  • the recess is preferably provided in the axial side surface of the protective element facing away from the measuring area.
  • the protective element further comprises a flow separation edge, at which the protective surface adjoins.
  • the flow separation edge is to designed to force a detachment of the gas flow flowing along the protective element such that the gas flow at least partially does not flow over the protective surface. This can in turn be prevented from depositing on the protective surface electrically conductive particles from the gas stream.
  • the recess comprises a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the protective element is attached by means of a connecting element to the sensor electrode such that a gap remains between the protective element and the sensor electrode.
  • the protective element extends radially with respect to the longitudinal axis in the direction of the housing such that a gap remains between a radially outer end of the protective element and the inner wall of the housing, which is smaller than approximately 1.5 mm.
  • the protective element is preferably formed from a ceramic material or a high temperature resistant plastic.
  • FIG. 1 shows a sectional view along a longitudinal axis through an exemplary particle sensor
  • Fig. 2 shows a sectional view along a longitudinal axis through a particle sensor according to the invention
  • 3 shows a sectional view along a longitudinal axis of a further particle sensor according to the invention.
  • FIG. 1 shows a section through an exemplary particle sensor 100 having a substantially cylindrical housing 110 that extends substantially along a longitudinal axis 102.
  • the housing 110 may be conical or stepped.
  • the housing 110 has a threaded portion 112, by means of which the
  • the housing 110 further comprises a portion 114, for example in the form of an external hex, on which a corresponding tool can be attached, so that the
  • Particle sensor 100 can be screwed into the exhaust passage of the internal combustion engine as desired.
  • a measuring region 120 is provided, which is formed between a first housing region 116, which is formed in an installed state of the Parti ⁇ kelsensors 100 at least partially in a gas stream (indicated by an arrow 10 in FIG. 1), which flows through the exhaust passage of the internal combustion engine, at least partially protruding, and a second housing portion 118 extends substantially along the longitudinal axis 102.
  • the first housing portion 116 is attached to the second housing portion 118, for example by welding.
  • the first housing area 116 and the second housing portion 118 may be integrally formed with each other.
  • 116 describes the first housing portion a vordereren end portion of the housing 110 and the second Genosu ⁇ sea area describes a loading abstandeten from the first housing portion 116 housing portion of the housing 110.
  • the measuring portion 120 by the first housing portion 116 and the second housing portion 118 is said in a Direction defined or defined parallel to the longitudinal axis 102.
  • a contact receiving area 122 is also provided in the second housing area 118, in which at least partial electrical contacts (not shown) of the particle sensor 100 can be accommodated, via which the particle sensor 100 can be connected to, for example, a control unit of a vehicle.
  • the measuring section 120 has a substantially cylindrical sensor electrode is further disposed 130 which is aligned coaxially to the longitudinal axis 102 and is applied an electrical voltage on the in the measurement operation of the electrostatic particle sensor at ⁇ play, 1,000 V.
  • the sensor electrode 130 is conical and / or be formed stage.
  • the sensor electrode 130 comprises a measuring section 132 arranged within the measuring area 120 and a connecting section 134 extending along the longitudinal axis 102 into the second housing area 118, more precisely into the contact receiving area 122.
  • the measuring section 132 is, for example, a hollow-cylindrical area.
  • the connecting section 134 is in particular configured to connect (not provided) the measuring section 132 to electrical contacts arranged in the contact receiving area 122. shows) through which the particle sensor 100 with z. B. the control unit of the vehicle can be connected.
  • the particle sensor 100 has a substantially hollow-cylindrical flow guide element 140, which is arranged in the measuring region 120 in the radial direction outside the sensor electrode 130 and coaxially with respect to the longitudinal axis 102.
  • no or a low voltage (for example 0.1 V) is applied to the flow guide element 140, so that the flow guide element 140 represents the mass relative to the sensor electrode 130.
  • the high voltage can be applied to the flow guide element 140, in which case the low voltage is applied to the sensor electrode 130.
  • the flow guide element 140 may have a conical and / or stepped shape.
  • the Strö ⁇ mungsleitelement 140 has a hollow cylindrical Strö ⁇ mungsleitabrough 142 arranged around the sensing portion 132 of the sensor electrode 130 such that a first Strö ⁇ mung path 100 is formed between a radial inner wall 111 of the housing 110 and a radially outer wall 141 of the Strömungsleitabitess 142 such is that the gas stream flows through the first flow path 104 from the first housing portion 116 in the direction of the second housing portion 118, and a second Strö ⁇ mung path 106 between the sensor electrode 130 and the Strö ⁇ mungsleitabrough 142 is formed such that the gas flow through the second flow path 106 flows from the second housing portion 118 in the direction of the first housing portion 116.
  • the flow direction of the gas flow through the first flow path 104 is indicated by an arrow 12 and the
  • first flow path 104 and the second flow path 106 are each provided as substantially cylindrical regions, which are provided coaxially with one another with respect to the longitudinal axis 102 and are delimited from the flow guide section 142.
  • shape of the first flow path 104 is defined by the shape of the housing 110 and the shape of the flow guide portion 142
  • the shape of the second flow path 106 is defined by the shape of the flow guide portion 142 and the shape of the sensing portion 132 of the sensor electrode 130.
  • the first housing area 116 defines together with the
  • Strömungsleitabites 142 an encircling around the longitudinal axis 102 inlet opening 101.
  • a plurality of axially with respect to the longitudinal axis 102 extending inlet openings may be provided.
  • the flow guide element 140 has an outlet opening 103 extending along the longitudinal axis 102, through which the gas flow can leave the measuring region 120 again.
  • the flow 140 also includes a Verbin ⁇ extension portion 144 is connected to the Strömungsleitabites 142 via a transition section 146th
  • the currents mungsleitelement 140 is preferred, more precisely via the connecting portion 144 to the housing 110 with the second Ge ⁇ reheatuse Scheme 118, connected and attached to this, for example by welding.
  • the particle sensor 100 further comprises a deflection element 150 attached to the second housing region 118 and configured to direct the gas flow through the first
  • the deflecting element 150 is preferably connected to the second Housing 118 integrally formed and has a in the form of a from the radial inner wall 111 of the housing 110 with respect to the longitudinal axis 102 at least partially radially inwardly extending deflection portion 152 and extending from the deflection 152 with respect to the longitudinal axis 102 in the axial direction extending guide portion 154.
  • the guide section 154 defines at least a part of the second flow path 106.
  • FIG. 1 shows that the deflection section 152 deflects the gas flow by approximately 180 °, which is indicated schematically by an arrow 16.
  • the deflection section 152 is designed to direct the gas flow from the first flow path 104 into the second flow path 106.
  • the deflecting section 152 is at least partially designed to prevent the gas stream, together with its entrained particles, from flowing directly into the contact receiving area 122, which is located outside the measuring area 120.
  • the contact receiving region 122 is separated from the measuring region 120 by the second housing region 118.
  • the transition section 146 of the flow-guiding element 140 has a plurality of flow openings 148, which extend essentially in the axial direction with respect to the longitudinal axis 102 and through which the gas flow passing through the first flow path 104 can pass.
  • the gas flow is at least partially directed by the guide section 154 such that the radial with respect to the longitudinal axis 102 Flow components are essentially converted into axial flow components.
  • the guide section 154 of the deflecting element 150 is designed such that the entire gas flow remains almost completely in the second flow path 106 and has almost no possibility of flowing into the second housing region 118 or the contact receiving region 122.
  • the guide section 154 may be designed to extend so close to the sensor electrode 130 that a gap 159 between the sensor electrode 130 and the guide section 152 is minimized.
  • the deflecting element 150 may prevent a Strömungs therapiess- ⁇ shows vector of the air flowing through the first flow path 104 in the second flow path gas stream directly into the con tacts receiving portion 122, more specifically the guide section 154.
  • the gap 159 extending around the longitudinal axis 102 between the guide section 154 and the measuring section 132 of the sensor electrode 130 is made as small as possible so that the penetration of particles into the contact receiving area 122 can be reduced.
  • FIG. 2 a particle sensor 100 according to the invention is shown, in which elements already known from FIG. 1 are provided with the same reference numerals.
  • the particle sensor 100 of FIG. 2 differs from the particle sensor 100 of FIG. 1 in that no deflecting element 150 is provided and a connection between the first flow path 104 and the second flow path 106 by means of a radially extending opening formed in the flow guide 140 142 is produced. Furthermore, the configuration of the flow guide element 140 and of the first housing region 116 is shown differently than in FIG. 1. For example, the inlet openings 101 extend through a radial lateral surface of the first housing portion 116 and the outlet opening 103 through an axial end portion of the first housing portion 116. However, in the embodiment of FIG. 2, the flow guide element 140 is not in focus. Rather, FIG. 2 shows an exemplary particle sensor 100 which is equipped with a protective element 160.
  • an electrically non-conductive protective element 160 that is, more precisely at the sensor electrode 130 at Verbin ⁇ extension portion 134 of the sensor electrode 130, mounted and adapted to prevent at least in part, that the gas flow on the second housing region 118 flows out of the measuring region 120 and enters the contact receiving region 122.
  • the electrically non-conductive protective element 160 has a recess 162 which is formed in the radially outer surface relative to the longitudinal axis 102 and which is designed to provide a protective surface 164 of the protective element 160 facing away from the measuring region 120 define.
  • the recess 162 together with the protective surface 164 can prevent a continuous electrically conductive film of (soot) particles from depositing on the surface of the protective element 160, which short-circuits the sensor electrode 130 to the housing 110 and / or the electrical components in the contact-receiving area 122 ,
  • a low-resistance such as an electric Resistance less than about 500 GQ, be avoided between the sensor electrode 130 and the housing 110.
  • the protective element 160 extends outward in the radial direction with respect to the longitudinal axis 102 such that an annular gap 109 which is smaller than approximately 1.5 mm remains between the inner wall of the housing 110 and the radially outer end of the protective element 160.
  • the protective element 160 can thus form a shield for the gas flow flowing along the arrow 19 and consequently prevent the particles contained in the gas flow from flowing directly into the contact receiving area 122 and polluting it.
  • the recess 162 has, as shown in FIG. 2, a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the recess 162 may have any other cross-sectional shape suitable for facing away from the measurement region 120
  • Protective surface 164 to define.
  • the protective element 160 is attached to the sensor electrode 130 via a connecting element 170, for example a soldering cap, such that a gap 169 remains between the protective element 160 and the sensor electrode 130.
  • the connecting element 170 is soldered to both the sensor electrode 130 and the protective element 170.
  • the gap 169 has a radial extent of about 0.5 mm.
  • the protective element 160 has a flow-off edge 166, on which the protective surface 164 adjoins and which is designed to cause a stall along the
  • the protective element 160 to force flowing gas stream, so that the gas flow at least partially does not flow along the protective surface 164.
  • the (soot) particles in the gas flow can hardly form on the protective surface to form a continuous electrically conductive film.
  • the protective element 160 is formed of a ceramic material.
  • the protective element 160 may also be formed from a high temperature resistant plastic.
  • FIG. 3 shows a further particle sensor 100 according to the invention which has both the deflecting element 150 known from FIG. 1 and the protective element 160 known from FIG.
  • the risk can be further reduced that particles from the gas stream during the transition from the first flow path 104 into the second flow path 106 from the measurement ⁇ area can get into the contact receiving area 122 120 and thus can cause contamination of the electrical contacts of the particle sensor 100.
  • the particle sensor 100 of FIG. 3 further includes a main insulator (not shown) disposed in the contact receiving area 122, which is attached to the sensor electrode 130 and the second housing portion 118 of the housing 110.
  • the main insulator is designed to isolate the measuring voltage from the corresponding counter potential.
  • the deflecting element 150 and / or the protective element 160 can at least partially prevent particles, in particular In particular, electrically conductive soot particles from an exhaust gas of an internal combustion engine of a vehicle, enter into the contact receiving region 122 between the main insulator and the measuring region 120 and deposit on the main insulator. Soot particles deposited on the main insulator could establish an electrical connection between the housing 110 and the energized sensor electrode 130 and thus cause an unwanted short circuit.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betriffteinen Partikelsensor (100) zum Erfassen einer Partikelmenge in einem Gasstrom in einer Brennkraftmaschine. Der Partikelsensor (100) weist ein Gehäuse (110), in dem ein Messbereich (120) angeordnet ist, eine zumindest teilweise im Messbereich (120) angeordnete und im Wesentlichen zylindrische Sensorelektrode (130), die koaxial zur Längsachse (102) angeordnet ist, undein an der Sensorelektrode (130) angebrachtes, elektrisch nicht leitendes Schutzelement (160)auf, das sich bezüglich der Längsachse (102) vollständig um die Sensorelektrode (130) herum erstreckt und dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise zu verhindern, dass der Gasstrom am zweiten Gehäusebereich (118) aus dem Messbereich (120) herausströmt. Das elektrisch nicht leitende Schutzelement (160) umfasstzumindest eine sich um die Längsachse (102) erstreckende Ausnehmung(162), die zumindest eine dem Messbereich (120) abgewandte Schutzfläche (164) des Schutzelements (160) definiert.

Description

Beschreibung
Partikelsensor mit Schutzelement gegen Verschmutzung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelsensor zum Erfassen einer Partikelmenge in einem Gasstrom in einer
Brennkraftmaschine, insbesondere einen Partikelsensor mit einem Schutzelement gegen interne Verschmutzung. Die Verringerung von Abgasemissionen bei Kraftfahrzeugen ist ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung neuer Kraftfahrzeuge. Daher werden Verbrennungsprozesse in Brennkraftmaschinen thermody- namisch optimiert, so dass der Wirkungsgrad der Brennkraft¬ maschine deutlich verbessert wird. Im Kraftfahrzeugbereich werden zunehmend Dieselmotoren eingesetzt, die, bei moderner Bauart, einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen. Der Nachteil dieser Verbrennungstechnik gegenüber optimierten Otto-Motoren ist jedoch der Ausstoß von Ruß bzw. Partikel. Der Ruß bzw. die Partikel ist besonders wegen der polyzyklischen Aromate stark krebserregend, worauf in verschiedenen Vorschriften bereits reagiert wurde. So wurden beispielsweise Abgas-Emissionsnormen mit Höchstgrenzen für die Rußemissionen erlassen. Um die Abgas-Emissionsnormen flächendeckend für Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren erfüllen zu können, besteht die Notwendigkeit, preisgünstige Sensoren herzustellen, die den Rußgehalt im Abgasstrom des Kraftfahrzeugs zuverlässig messen.
Der Einsatz derartiger Rußsensoren dient der Messung der aktuell ausgestoßenen Ruß- bzw . Partikelmenge, damit dem Motormanagement in einem Kraftfahrzeug in einer aktuellen Fahrsituation Informationen zukommen, um mit regelungstechnischen Anpassungen die Emissionswerte zu reduzieren. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Rußsensoren eine aktive Abgasreinigung durch Abgas-Rußfilter eingeleitet werden oder eine Abgasrückführung zur Brennkraft- maschine erfolgen. Im Fall der Rußfilterung werden regenerierbare Filter, wie beispielsweise Partikelfilter, verwendet, die einen wesentlichen Teil des Rußgehaltes aus dem Abgas herausfiltern und einfangen. Benötigt werden Rußsensoren für die Detektion von Ruß, um die Funktion der Rußfilter zu überwachen bzw. um deren Regenerationszyklen zu steuern. Dazu kann dem Rußfilter, der auch als Dieselpartikelfilter bezeichnet wird, ein Rußsensor vor und oder- nachgeschaltet sein.
Der dem Partikelfilter vorgeschaltete Ruß- bzw. Partikelsensor dient zur Erhöhung der Systemsicherheit und zur Sicherstellung eines Betriebs des Partikelfilters unter optimalen Bedingungen. Da dies im hohen Maße von der im Partikelfilter eingelagerten Partikelmenge abhängt, ist eine genaue Messung der Partikel¬ konzentration vor dem Partikelfiltersystem, insbesondere die Ermittlung einer hohen Partikelkonzentration vor dem Partikelfilter, von hoher Bedeutung.
Ein dem Partikelfilter nachgeschalteter Ruß- bzw. Partikelsensor bietet die Möglichkeit, eine fahrzeugeigene Diagnose vorzunehmen und dient ferner der Sicherstellung des korrekten Betriebs der Abgasnachbehandlungsanlage .
Der Stand der Technik zeigt verschiedene Ansätze zur Detektion von Ruß und Partikeln. Ein in Laboratorien weithin verfolgter Ansatz besteht in der Verwendung der Lichtsteuerung durch die Rußpartikel. Diese Vorgehensweise eignet sich für aufwendige Messgeräte. Wenn versucht wird, dies auch als mobiles Sen¬ sorsystem im Abgasstrang einzusetzen, muss festgestellt werden, dass Ansätze zur Realisierung eines optischen Sensors in einem Kraftfahrzeug mit sehr hohen Kosten verbunden sind. Weiterhin bestehen ungelöste Probleme bezüglich der Verschmutzung der benötigten optischen Fenster durch Verbrennungsabgase.
Aus der US 8 713 991 B2 ist ein Partikelsensor zum Erfassen der Partikelmenge in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine bekannt .
Aus der DE 10 2014 219 555 AI und der DE 10 2014 222 844 AI sind jeweils Rußsensoren bekannt. Aus der US 2008/0282769 AI sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschirmen eines Rußsensors bekannt.
Aus der noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2016213 637.2 ist ein Partikelsensor mit Schutzelement bekannt, das eine strukturelle Abschirmung gegenüber einem Gasstrom darstellt .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Partikelsensor vorzusehen, bei dem eine Verschmutzung des Partikelsensors durch im Gasstrom der Brennkraftmaschine mitgetragene Partikel reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Partikelsensor gemäß unabhängigem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, in einem Partikelsensor ein elektrisch nicht leitendes Schutzelement mit einer radial umlaufenden Ausnehmung vorzu¬ sehen, das zumindest teilweise verhindern kann, dass der durch den Partikelsensor strömende Gasstrom aus einem Messbereich in einen Kontakteaufnahmebereich gelangt, indem beispielsweise die elektrischen Kontakte des Partikelsensors angeordnet ist. Die radial umlaufende Ausnehmung kann eine dem Messbereich abgewandte Schutzfläche definieren, an der es den im Gasstrom befindlichen Partikeln erschwert ist, sich dort abzulagern. Somit kann zumindest teilweise verhindert werden, dass sich auf der Oberfläche des Schutzelements ein elektrisch leitender und durchgängiger Film aus Partikeln ablagert, der die Sensorelektrode mit z. B. dem Gehäuse kurzschließt. Ferner soll ein niederohmiger Widerstand, beispielsweise ein elektrischer Widerstand kleiner als ungefähr 500 GQ, zwischen den beiden Elektroden, d. h. zwischen der Hochvoltelektrode (Sensorel- ektrode) und der Niedrigvoltelektrode (Strömungsleitelement) , vermieden werden. Alternativ kann die Sensorelektrode die Niedrigvoltelektrode sein und das Strömungsleitelement kann die Hochvoltelektrode sein. Das Schutzelement zusammen mit der Ausnehmung dient somit als Abschirmung gegen die mit dem Gasstrom in den Gassensor eingebrachten Partikel, insbesondere Ruß.
Ein erfindungsgemäßer Partikelsensor zum Erfassen einer Partikelmenge in einem Gasstrom in einer Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse auf, in dem ein Messbereich angeordnet ist, der sich zwischen einem ersten Gehäusebereich, der dazu ausgebildet ist, in einem eingebauten Zustand des Partikelsensors zumindest teilweise in den Gasstrom der Brennkraftmaschine hervorzustehen, und einem zweiten Gehäusebereich im Wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckt. Der erfindungsgemäße Partikelsensor weist ferner eine zumindest teilweise im Messbereich angeordnete und im Wesentlichen zylindrische Sensorelektrode, die koaxial zur Längsachse angeordnet ist und sich über den zweiten Gehäuse¬ bereich aus dem Messbereich heraus erstreckt, und ein an der Sensorelektrode angebrachtes, elektrisch nicht leitendes
Schutzelement auf, das sich bezüglich der Längsachse vollständig um die Sensorelektrode herum erstreckt und dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise zu verhindern, dass der Gasstrom am zweiten Gehäusebereich aus dem Messbereich herausströmt. Das elektrisch nicht leitende Schutzelement umfasst zumindest eine sich um die Längsachse erstreckende Ausnehmung, die zumindest eine dem Messbereich abgewandte Schutzfläche des Schutzelements defi¬ niert . Insbesondere ist der Partikelsensor ein elektrostatischer Rußsensor zum Erfassen der Rußmenge im Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei das Schutzelement zumindest teilweise verhindern kann, dass der im Gasstrom enthaltene Ruß in den Kontakteaufnahmebereich des Sensors gelangt, in dem elektrische n
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Kontakte des Rußsensors im Gehäuse untergebracht sind. Das allgemeine Funktionsprinzip eines elektrostatischen Partikelsensors ist z. B. aus der US 8 713 991 B2 bekannt. Wie bereits erwähnt, definiert die Ausnehmung eine dem Mess¬ bereich abgewandte Schutzfläche, an der sich die im Gasstrom befindlichen (Ruß ) Partikel nur sehr erschwert ablagern können. Insbesondere kann es am Schutzelement im Bereich der Ausnehmung zu einer Strömungsablösung des entlang des Schutzelements strömenden Gasstroms kommen, der eine Kontaminierung der dem Messbereich abgewandten Schutzfläche verhindert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Partikelsensors ist die Ausnehmung in einer bezüglich der Längsachse radial außen liegenden Fläche des Schutzelements gebildet ist. Anders gesagt ist die Ausnehmung eine bezüglich der Längsachse radial umlaufende Ausnehmung, die sich bezüglich der Längsachse im Wesentlichen radial von außen nach innen erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich die Ausnehmung um zumindest 10 %, vorzugsweise um zumindest 20 %, noch bevorzugter um zumindest 30 % der radialen Ausdehnung des Schutzelements in das
Schutzelement hinein.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Partikelsensors ist die Ausnehmung in einer bezüglich der Längsachse sich radial erstreckenden, axialen Seitenfläche des Schutzelements gebildet ist. Vorzugsweise ist die Ausnehmung in der dem Messbereich abgewandten axialen Seitenfläche des Schutzelements vorgesehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Partikelsensors weist das Schutzelement ferner eine Strömungsablösungskante auf, an der sich die Schutzfläche anschließt. Insbesondere ist die Strömungsablösungskante dazu ausgebildet, eine Ablösung des entlang des Schutzelements strömenden Gasstroms derart zu erzwingen, dass der Gasstrom zumindest teilweise nicht über die Schutzfläche strömt. Dadurch kann wiederum verhindert werden, dass sich an der Schutzfläche elektrisch leitende Partikel aus dem Gasstrom ablagern.
Vorzugsweise umfasst die Ausnehmung eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Partikelsensors ist das Schutzelement mittels eines Verbindungselements an der Sensorelektrode derart angebracht, dass zwischen dem Schutzelement und der Sensorelektrode ein Spalt verbleibt .
Vorteilhaft ist es, wenn sich das Schutzelement bezüglich der Längsachse radial in Richtung des Gehäuses derart erstreckt, dass ein Spalt zwischen einem radial äußeren Ende des Schutzelements und der Innenwand des Gehäuses verbleibt, der kleiner ist als ungefähr 1,5 mm.
Das Schutzelement ist bevorzugt aus einem keramischen Werkstoff oder einem hochtemperaturfesten Kunststoff gebildet. Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse durch einen beispielhaften Partikelsensor zeigt,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse durch einen erfindungsgemäßen Partikelsensor zeigt, und Fig. 3 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse eines weiteren erfindungsgemäßen Partikelsensors zeigt.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht in allen dargestellten Figuren sämtliche Elemente mit Bezugszeichen gekennzeichnet . Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen beispielhaften Partikelsensor 100, der ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 110 aufweist, das sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse 102 erstreckt. In weiteren Ausgestaltungen kann das Gehäuse 110 konisch oder gestuft ausgebildet sein. Das Gehäuse 110 weist einen Gewindeabschnitt 112 auf, mittels dem der
Partikelsensor 100 beispielsweise in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eingeschraubt werden kann. Das Gehäuse 110 weist ferner einen Bereich 114 auf, beispielsweise in der Form eines Außensechskants , an dem ein entsprechendes Werkzeug angesetzt werden kann, damit der
Partikelsensor 100 in den Abgaskanal der Brennkraftmaschine wie gewünscht eingeschraubt werden kann.
Innerhalb des Gehäuses 110 ist ein Messbereich 120 vorgesehen, der sich zwischen einem ersten Gehäusebereich 116, der dazu ausgebildet ist, in einem eingebauten Zustand des Parti¬ kelsensors 100 zumindest teilweise in einen Gasstrom (angedeutet mit einem Pfeil 10 in der Fig. 1), der durch den Abgaskanal der der Brennkraftmaschine strömt, zumindest teilweise hervorzu- stehen, und einem zweiten Gehäusebereich 118 im Wesentlichen entlang der Längsachse 102 erstreckt. Der erste Gehäusebereich 116 ist am zweiten Gehäusebereich 118 angebracht, beispielsweise mittels Schweißen. Alternativ können der erste Gehäusebereich 116 und der zweite Gehäusebereich 118 integral bzw. einstückig miteinander ausgebildet sein.
Insbesondere beschreibt der erste Gehäusebereich 116 einen vordereren Endbereich des Gehäuses 110 und der zweite Gehäu¬ sebereich beschreibt einen vom ersten Gehäusebereich 116 be- abstandeten Gehäusebereich des Gehäuses 110. Genauer gesagt wird der Messbereich 120 durch den ersten Gehäusebereich 116 und den zweiten Gehäusebereich 118 in einer Richtung parallel zur Längsachse 102 festgelegt bzw. definiert.
Im zweiten Gehäusebereich 118 ist ferner ein Kontakteaufnah- mebereich 122 vorgesehen, in dem zumindest teilweise elektrische Kontakte (nicht gezeigt) des Partikelsensors 100 untergebracht werden können, über die der Partikelsensor 100 mit beispielsweise einer Steuereinheit eines Fahrzeugs verbunden werden kann.
Im Messbereich 120 ist ferner eine im Wesentlichen zylindrische Sensorelektrode 130 angeordnet, die koaxial zur Längsachse 102 ausgerichtet ist und an der im Messbetrieb des elektrostatischen Partikelsensors eine elektrische Spannung anliegt, bei¬ spielsweise 1.000 V. In weiteren Ausgestaltungen kann die Sensorelektrode 130 konisch und/oder stufig ausgebildet sein. Die Sensorelektrode 130 umfasst einen innerhalb des Messbereichs 120 angeordneten Messabschnitt 132 sowie einen sich entlang der Längsachse 102 in den zweiten Gehäusebereich 118, genauer gesagt in den Kontakteaufnahmebereich 122, erstreckenden Verbindungsabschnitt 134. Der Messabschnitt 132 ist beispielsweise ein hohlzylindrischer Bereich.
Der Verbindungsabschnitt 134 ist insbesondere dazu ausgebildet, eine Verbindung des Messabschnitts 132 zu im Kontakteaufnahmebereich 122 angeordneten elektrischen Kontakten (nicht ge- zeigt) herzustellen, über die der Partikelsensor 100 mit z. B. der Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden werden kann.
Ferner weist der Partikelsensor 100 gemäß den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Strömungsleitelement 140 auf, das im Messbereich 120 bezüglich der Längsachse 102 in radialer Richtung außerhalb der Sensorelektrode 130 und koaxial zu dieser angeordnet ist. Während des Messbetriebs des Partikelsensors 100 ist am Strömungs- leitelement 140 keine oder eine niedrige Spannung (z. B. 0,1 V) angelegt, so dass das Strömungsleitelement 140 gegenüber der Sensorelektrode 130 die Masse darstellt. Alternativ kann am Strömungsleitelement 140 die Hochspannung anliegen, wobei dann an der Sensorelektrode 130 die Niedrigspannung anliegt.
In weiteren Ausgestaltungen kann das Strömungsleitelement 140 eine konische und/oder gestufte Form aufweisen. Das Strö¬ mungsleitelement 140 weist einen hohlzylindrischen Strö¬ mungsleitabschnitt 142 auf, der um den Messabschnitt 132 der Sensorelektrode 130 derart angeordnet, dass ein erster Strö¬ mungspfad 100 zwischen einer radialen Innenwand 111 des Gehäuses 110 und einer radialen Außenwand 141 des Strömungsleitabschnitts 142 derart gebildet wird, dass der Gasstrom durch den ersten Strömungspfad 104 vom ersten Gehäusebereich 116 in Richtung des zweiten Gehäusebereichs 118 strömt, und ein zweiter Strö¬ mungspfad 106 zwischen der Sensorelektrode 130 und dem Strö¬ mungsleitabschnitt 142 derart gebildet wird, dass der Gasstrom durch den zweiten Strömungspfad 106 vom zweiten Gehäusebereich 118 in Richtung des ersten Gehäusebereichs 116 strömt. In der Fig. 1 ist die Strömungsrichtung des Gasstroms durch den ersten Strömungspfad 104 mit einem Pfeil 12 angedeutet und die
Strömungsrichtung durch den zweiten Strömungspfad 106 mit einem Pfeil 14 angedeutet. Insbesondere sind der erste Strömungspfad 104 und der zweite Strömungspfad 106 jeweils als im Wesentlichen zylindrische Bereiche vorgesehen, die bezüglich der Längsachse 102 koaxial zueinander vorgesehen sind und von dem Strömungsleitabschnitt 142 begrenzt bzw. voneinander abgetrennt werden. Allgemein wird jedoch die Form des ersten Strömungspfads 104 durch die Form des Gehäuses 110 und durch die Form des Strömungsleitabschnitt 142 definiert und die Form des zweiten Strömungspfads 106 durch die Form des Strömungsleitabschnitt 142 und durch die Form des Messabschnitts 132 der Sensorelektrode 130 definiert.
Damit der Gasstrom 10 durch den Messbereich 120 strömen kann, definiert der erste Gehäusebereich 116 zusammen mit dem
Strömungsleitabschnitt 142 eine um die Längsachse 102 umlaufende Einlassöffnung 101. Alternativ können mehrere sich bezüglich der Längsachse 102 axial erstreckende Einlassöffnungen vorgesehen sein. Außerdem weist das Strömungsleitelement 140 am Ende des Strömungsleitabschnitts 142 eine sich entlang der Längsachse 102 erstreckende Auslassöffnung 103 auf, durch die der Gasstrom den Messbereich 120 wieder verlassen kann.
Das Strömungsleitelement 140 weist außerdem einen Verbin¬ dungsabschnitt 144 auf, der mit dem Strömungsleitabschnitt 142 über einen Übergangsabschnitt 146 verbunden ist. Das Strö- mungsleitelement 140 ist bevorzugt über den Verbindungsabschnitt 144 mit dem Gehäuse 110, genauer gesagt mit dem zweiten Ge¬ häusebereich 118, verbunden und an diesem angebracht, beispielsweise mittels Schweißen. Gemäß der Fig. 1 weist der Partikelsensor 100 ferner ein am zweiten Gehäusebereich 118 angebrachtes Umlenkelement 150 auf, das dazu ausgebildet ist, den Gasstrom durch den ersten
Strömungspfad 104 in den zweiten Strömungspfad 106 umzulenken. Das Umlenkelement 150 ist vorzugsweise mit dem zweiten Ge- häusebereich 118 einstückig ausgebildet und weist einen in der Form eines sich von der radialen Innenwand 111 des Gehäuses 110 bezüglich der Längsachse 102 zumindest teilweise radial nach innen erstreckenden Umlenkabschnitt 152 und einen sich vom Umlenkabschnitt 152 bezüglich der Längsachse 102 in axialer Richtung erstreckenden Leitabschnitt 154 auf. Der Leitabschnitt 154 definiert zumindest einen Teil des zweiten Strömungspfads 106. Der Fig. 1 ist zu entnehmen, dass der Umlenkabschnitt 152 den Gasstrom um ungefähr 180° umlenkt, was mit einem Pfeil 16 schematisch angedeutet ist. Insbesondere ist der Umlenkabschnitt 152 dazu ausgebildet, den Gasstrom aus dem ersten Strömungspfad 104 in den zweiten Strömungspfad 106 zu leiten. Außerdem ist der Umlenkabschnitt 152 zumindest teilweise dazu ausgebildet, es zu verhindern, dass der Gasstrom samt seinen mitgerissenen Partikeln direkt in den Kontakteaufnahmebereich 122 strömt, der sich außerhalb des Messbereichs 120 befindet. Insbesondere wird der Kontakteaufnahmebereich 122 durch den zweiten Gehäusebereich 118 vom Messbereich 120 abgetrennt. Somit kann das Risiko einer übermäßigen Kontamination durch Partikel, insbesondere Ruß, die durch den Gasstrom in den Partikelsensor 100 eingebracht werden, reduziert werden und der Gassensor kann über eine längere Lebensdauer zuverlässig arbeiten.
Der Übergangsabschnitt 146 des Strömungsleitelements 140 weist, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, mehrere Strömungsöffnungen 148 auf, die sich bezüglich der Längsachse 102 im Wesentlichen in axialer Richtung erstrecken und durch die hindurch der durch den ersten Strömungspfad 104 strömende Gasstrom gelangen kann.
Nach dem Umlenken des Gasstroms durch den Umlenkabschnitt 152 wird der Gasstrom zumindest teilweise von dem Leitabschnitt 154 derart geleitet, dass die bezüglich der Längsachse 102 radialen Strömungskomponenten im Wesentlichen in axiale Strömungskomponenten umgewandelt werden. Insbesondere ist der Leitabschnitt 154 des Umlenkelements 150 derart ausgebildet, dass der gesamte Gasstrom nahezu vollständig im zweiten Strömungspfad 106 verbleibt und nahezu keine Möglichkeit hat, in den zweiten Gehäusebereich 118 bzw. den Kontaktaufnahmebereich 122 zu strömen. Hierzu kann der Leitabschnitt 154 dazu ausgebildet sein, sich derart nahe an die Sensorelektrode 130 zu erstrecken, dass ein Spalt 159 zwischen der Sensorelektrode 130 und dem Leit- abschnitt 152 minimiert ist.
Genauer gesagt kann das Umlenkelement 150, noch genauer der leitabschnitt 154, verhindern, dass ein Strömungsrichtungs- vektor des durch den ersten Strömungspfad 104 in den zweiten Strömungspfad strömenden Gasstroms direkt in den Kon¬ takteaufnahmebereich 122 zeigt. Vorzugsweise ist der um die Längsachse 102 verlaufender Spalt 159 zwischen dem Leitabschnitt 154 und dem Messabschnitt 132 der Sensorelektrode 130 so gering wie möglich ausgebildet, damit das Eindringen von Partikeln in den Kontakteaufnahmebereich 122 reduziert werden kann.
Unter Verweis auf die Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Partikelsensor 100 gezeigt, bei dem bereits aus der Fig. 1 bekannte Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Der Partikelsensor 100 aus der Fig. 2 unterscheidet sich von dem Partikelsensor 100 der Fig. 1 darin, dass kein Umlenkelement 150 vorgesehen ist und eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad 104 und dem zweiten Strömungspfad 106 mittels einer im Strömungsleitelement 140 gebildeten, sich radial erstreckenden Öffnung 142 hergestellt wird. Ferner ist die Ausgestaltung des Strömungsleitelements 140 sowie des ersten Gehäusebereichs 116 anders als in der Fig. 1 gezeigt. Beispielsweise erstrecken sich die Einlassöffnungen 101 durch eine radiale Mantelfläche des ersten Gehäusebereichs 116 und die Auslassöffnung 103 durch einen axialen Endbereich des ersten Gehäusebereichs 116. Jedoch steht bei der Ausgestaltung der Fig. 2 das Strömungsleitelement 140 nicht im Fokus. Vielmehr zeigt die Fig. 2 einen beispielhaften Partikelsensor 100, der mit einem Schutzelement 160 ausgestattet ist .
Dabei ist es angedacht, dass die Hauptmenge des Gasstroms um 180° gemäß dem Pfeil 16 umgelenkt wird. Jedoch könnte eine gewisse Menge des Gasstroms entlang des Pfeils 19 (gepunkteter Pfeil in der Fig. 2) strömen und würde somit direkt in den Kontakteaufnahmebereich 122 gelangen.
Um dies zu verhindern weist der beispielhafte Partikelsensor 100 der Fig. 2 ein elektrisch nicht leitendes Schutzelement 160 auf, das an der Sensorelektrode 130, genauer gesagt am Verbin¬ dungsabschnitt 134 der Sensorelektrode 130, angebracht und dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise zu verhindern, dass der Gasstrom am zweiten Gehäusebereich 118 aus dem Messbereich 120 herausströmt und in den Kontakteaufnahmebereich 122 gelangt. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist das elektrisch nicht leitende Schutzelement 160 eine bezüglich der Längsachse 102 in der radial außen liegenden Fläche gebildete Ausnehmung 162 auf, die dazu ausgebildet ist, eine dem Messbereich 120 abgewandte Schutz- fläche 164 des Schutzelements 160 zu definieren. An dieser
Schutzfläche ist es aufgrund der Fluidmechanik des Gasstroms für die im Gasstrom befindlichen Partikel besonders erschwert, sich dort abzulagern. Folglich kann die Ausnehmung 162 zusammen mit der Schutzfläche 164 verhindern, dass sich an der Oberfläche des Schutzelements 160 ein durchgängig elektrisch leitender Film aus (Ruß ) Partikel ablagert, der die Sensorelektrode 130 mit dem Gehäuse 110 und/oder den im Kontaktaufnahmebereich 122 elektrischen Bauelementen kurzschließt. Außerdem kann ein niederohmiger Widerstand, beispielsweise ein elektrischer Widerstand kleiner als ungefähr 500 GQ, zwischen der Sensorelektrode 130 und dem Gehäuse 110 vermieden werden.
Ferner erstreckt sich das Schutzelement 160 bezüglich der Längsachse 102 in radialer Richtung derart nach außen, dass zwischen der Innenwand des Gehäuses 110 und dem radial außen liegenden Ende des Schutzelements 160 ein ringförmiger Spalt 109 verbleibt, der kleiner ist als ungefähr 1,5 mm. Außerdem kann das Schutzelement 160 somit eine Abschirmung für den entlang des Pfeils 19 strömenden Gasstrom bilden und folglich die im Gasstrom enthaltenen Partikel davon abhalten, direkt in den Kontakteaufnahmebereich 122 zu strömen und diesen zu verschmutzen.
Die Ausnehmung 162 weist, wie in der Fig. 2 gezeigt, eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf. Alternativ kann die Ausnehmung 162 jede andere Querschnittsform aufweisen, die dazu geeignet ist, die dem Messbereich 120 abgewandte
Schutzfläche 164 zu definieren. Wie in der Fig. 2 dargestellt, ist das Schutzelement 160 über ein Verbindungselement 170, beispielsweise eine Lötkappe, an der Sensorelektrode 130 derart angebracht, dass zwischen dem Schutzelement 160 und der Sensorelektrode 130 ein Spalt 169 verbleibt. Das Verbindungselement 170 ist sowohl an der Sen- sorelektrode 130 als auch am Schutzelement 170 angelötet. Durch das Verbindungselement 170 und dem Spalt 169 können axiale Verschiebungen, die sich aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen der Sensorelektrode 130 und dem Schutzelement 170 ergeben, ausgeglichen werden, so dass es zu keinerlei mecha- nischen Verspannungen innerhalb des Partikelsensors 100 kommen kann. Der Spalt 169 hat eine radiale Ausdehnung von ungefähr 0 , 5 mm . Ferner weist das Schutzelement 160 eine Strömungsabrisskante 166 auf, an der sich die Schutzfläche 164 anschließt und die dazu ausgebildet ist, einen Strömungsabriss des entlang des
Schutzelements 160 strömenden Gasstroms zu erzwingen, damit der Gasstrom zumindest teilweise nicht entlang der Schutzfläche 164 strömt. Folglich können sich die im Gasstrom befindlichen (Ruß ) Partikel kaum an der Schutzfläche zum Ausbilden eines durchgängigen elektrisch leitenden Films ausbilden. Vorzugsweise ist das Schutzelement 160 aus einem keramischen Werkstoff gebildet. Alternativ kann das Schutzelement 160 auch aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff gebildet sein.
Die Fig. 3 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Partikelsensor 100, der sowohl das aus der Fig. 1 bekannte Umlenkelement 150 als auch das aus der Fig. 2 bekannte Schutzelement 160 aufweist. Durch die Zusammenwirkung des Umlenkelements 150 und des Schutze¬ lements 160 kann das Risiko weiter reduziert werden, dass Partikel aus dem Gasstrom beim Übergang aus dem ersten Strö- mungspfad 104 in den zweiten Strömungspfad 106 aus dem Mess¬ bereich 120 in den Kontakteaufnahmebereich 122 gelangen können und somit eine Verschmutzung der elektrischen Kontakte des Partikelsensors 100 herbeiführen können. Zur weiteren Verstärkung der Abschirmwirkung weist der Partikelsensor 100 der Fig. 3 ferner einen im Kontakteaufnahmebereich 122 angeordneten Hauptisolator (nicht gezeigt) auf, der an der Sensorelektrode 130 und am zweiten Gehäusebereich 118 des Gehäuses 110 angebracht ist. Der Hauptisolator ist dazu aus- gebildet, die Messspannung vom zugehörigen Gegenpotential zu isolieren .
Mit dem Umlenkelement 150 und/oder dem Schutzelement 160 kann zumindest teilweise verhindert werden, dass Partikel, insbe- sondere elektrisch leitfähige Rußpartikel aus einem Abgas einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, in den Kontakteaufnahme- bereich 122 zwischen dem Hauptisolator und dem Messbereich 120 eintreten und sich am Hauptisolator ablagern. Am Hauptisolator ablagernde Rußpartikel könnten eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 110 und der bestromten Sensorelektrode 130 herstellen und folglich einen ungewollten Kurzschluss verursachen .

Claims

Patentansprüche
1. Partikelsensor (100) zum Erfassen einer Partikelmenge in einem Gasstrom in einer Brennkraftmaschine, wobei der Partikelsensor (100) aufweist:
ein Gehäuse (110), in dem ein Messbereich (120) angeordnet ist, der sich zwischen einem ersten Gehäusebereich (116) , der dazu ausgebildet ist, in einem eingebauten Zustand des Partikelsensors (100) zumindest teilweise in den Gasstrom der Brennkraftmaschine hervorzustehen, und einem zweiten Gehäu¬ sebereich (118) im Wesentlichen entlang einer Längsachse (102) erstreckt,
eine zumindest teilweise im Messbereich (120) angeordnete und im Wesentlichen zylindrische Sensorelektrode (130), die koaxial zur Längsachse (102) angeordnet ist und sich über den zweiten Gehäusebereich (118) aus dem Messbereich (120) heraus erstreckt, und
ein an der Sensorelektrode (130) angebrachtes, elektrisch nicht leitendes Schutzelement (160), das sich be- züglich der Längsachse (102) vollständig um die Sensorelektrode (130) herum erstreckt und dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise zu verhindern, dass der Gasstrom am zweiten Gehäusebereich (118) aus dem Messbereich (120) herausströmt, wobei das elektrisch nicht leitende Schutzelement (160) zumindest eine sich um die Längsachse (102) erstreckende Ausnehmung (162) aufweist, die zumindest eine dem Messbereich (120) abgewandte Schutzfläche (164) des Schutzelements (160) definiert.
2. Partikelsensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (162) in einer bezüglich der Längsachse (102) radial außen liegenden Fläche des Schutzelements (160) gebildet ist.
3. Partikelsensor (100) nach Anspruch 2, wobei sich die Ausnehmung (162) um zumindest 10%, vorzugsweise 20 %, noch bevorzugter zumindest 30 % der radialen Ausdehnung des
Schutzelements (160) in das Schutzelement (160) erstreckt.
4. Partikelsensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (162) in einer bezüglich der Längsachse (102) sich radial erstreckenden, axialen Seitenfläche des Schutzelements (160) gebildet ist.
5. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei das Schutzelement (160) ferner eine Strömungsablösungskante (166) aufweist, an der sich die
Schutzfläche (164) anschließt.
6. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (162) eine im Wesentlichen rechteckige, V-förmige oder U-förmige Querschnittsform auf¬ weist.
7. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schutzelement (160) mittels eines Verbindungselements (170) an der Sensorelektrode (130) derart angebracht ist, dass zwischen dem Schutzelement (160) und der Sensorelektrode (130) ein Spalt (169) verbleibt.
8. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Schutzelement (160) bezüglich der Längsachse (102) radial in Richtung des Gehäuses derart erstreckt, dass ein Spalt (109) zwischen einem radial äußeren Ende des Schutzelements (160) und der Innenwand des Gehäuses (110) verbleibt, der kleiner ist als ungefähr 1,5 mm.
9. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schutzelement (160) aus einem keramischen Werkstoff oder einem hochtemperaturfesten Kunststoff gebildet ist.
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