WO2019048414A1 - Particle sensor with deflecting element - Google Patents

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WO2019048414A1
WO2019048414A1 PCT/EP2018/073701 EP2018073701W WO2019048414A1 WO 2019048414 A1 WO2019048414 A1 WO 2019048414A1 EP 2018073701 W EP2018073701 W EP 2018073701W WO 2019048414 A1 WO2019048414 A1 WO 2019048414A1
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WO
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flow
flow path
longitudinal axis
particle sensor
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/073701
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Inventor
Christian Kiefl
Tim Walde
Ivan KROTOW
Dejan Jovovic
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/05—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N2001/2285—Details of probe structures

Definitions

  • the present invention relates to a particle sensor for detecting a particle amount in a gas stream in a
  • 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.
  • an active exhaust gas purification by exhaust gas soot filter can be initiated or an exhaust gas recirculation to the internal combustion engine can take place.
  • regenerable filters such as particulate filters
  • 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.
  • DE 102010 011 637 A1 discloses a flow guiding device for a sensor. From the not yet published German patent application 10 2016213 614.0 a particle sensor is known which has a deflecting element formed in the interior for deflecting the outflow. With such a deflection element formed some residual risk remains that the exhaust gas flows in the electrical contact on ⁇ receiving region partially and this exhaust gas contaminated with particles.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a particle sensor in which a gas flow flowing through the particle sensor is optimized with respect to the flow guidance and in which the risk of excessive contamination in the interior of the particle sensor is reduced by particles present in the gas stream.
  • the present invention is based on the idea of guiding the gas flow through the gas sensor so that the gas flow does not flow directly into an area outside of the measuring range and thus does not interfere with this outside of the measuring range within the particle sensor Gas stream can pollute excessively.
  • a steering member in order ⁇ realized having deflecting section and a routing ⁇ portion which is adapted to direct the gas flow after the deflection still at least partially in the axial direction.
  • 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 located between a first housing region, which is designed to protrude at least partially into the gas flow of the internal combustion engine in an installed state of the sensor, and extends a second housing region substantially along a longitudinal axis.
  • the particle sensor according to the invention further comprises a arranged in the measuring range sensor electrode which is arranged coaxially to the longitudinal axis, and a flow guide, which is arranged in the measuring range with respect to the longitudinal axis in the radially outer direction coaxially around the sensor electrode such that a first flow path between the housing and the flow ⁇ Leitelement is formed such that the gas flow through the first flow path from the first housing portion in the direction of the second housing portion, and a second flow path between the sensor electrode and the flow guide is formed such that the gas flow through the second flow path from the second housing portion in the direction of first housing portion flows.
  • the particle sensor according to the invention further comprises a deflecting element attached to the second housing region, which is designed to divert the gas flow through the first flow path into the second flow path and to partially conduct it.
  • the deflecting element comprises a deflecting section which extends radially with respect to the longitudinal axis and a guide section which extends at least partially axially from the deflecting section with respect to the longitudinal axis and is designed to define at least a part of the second flowpath and that from the deflecting section from the first flowpath into the second flowpath to divert diverted gas flow at least partially.
  • the deflecting element is accordingly designed to initially achieve an optimized transition of the gas flow from the first flow path into the second flow path.
  • the deflecting element is designed to control the gas flow after deflecting with respect to the deflecting element Longitudinal axis to lead at least partially in the axial direction and thus at least partially to prevent the gas flow passes into a region of the sensor which is outside the measuring range and in which, for example, the electrical contacts of the particle sensor are arranged.
  • the guide section has an extension extending with respect to the longitudinal axis, which is suitable for directing the gas flow such that it is essentially free of radial flow components with respect to the longitudinal axis. That is, the introduced through the turn portion in the gas flow with respect to the longitudinal axis of the radial flow components (the first flow path is disposed substantially radially outwardly from the second flow path so that occur during the transition from the first Strö ⁇ mung path in the second flow path is forcibly radial flow components ) are again almost completely converted into axial flow components by the guide section.
  • 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 deflecting element can at least partially prevent the soot contained in the gas flow reaches the region of the sensor in which the electrical contacts of the soot sensor are accommodated in the housing.
  • the general operating principle of an electrostatic particle sensor is z. B. from US 8 713 991 B2.
  • the deflection portion is as a from the inner wall of the housing with respect to the longitudinal axis radially inwardly projecting ⁇ projection. Such a formed projection can at least partially prevent the gas flow flowing through the first flow path at least partially directly into the sensitive contact receiving area outside the Meßbe ⁇ rich can flow.
  • the deflecting element is integrally formed with the housing, that is to say that the deflecting element is formed integrally with the housing.
  • the deflecting element can already be considered and formed during the manufacture of the housing.
  • the guide section extends from a radially inner end of the deflection section with respect to the longitudinal axis in the axial direction. It can thereby be ensured that the guide section conducts the gas flow at least partially in the axial direction along the second flow path, whereby the radial flow components of the gas flow are at least partially converted into axial flow components.
  • the flow guiding element has a flow-conducting section designed to conduct the gas flow and a connecting section via which the flow-guiding element is connected to the second housing section.
  • the connecting portion is connected to the Strömungsleitabites via a transition portion, and that the transition section comprises a plurality of Strö ⁇ mung openings extending from the longitudinal axis substantially axially and are adapted to provide fluid communication between the first flow path and the second To allow flow path.
  • the gas flow flows through the plurality of openings along the first flow path and before being deflected by the deflection section of the deflection element in the transition section, before the gas flow flows from the guide section of the deflecting element along the second flow section.
  • the flow guiding element is fastened to the housing exclusively on the second housing region and consequently projects in the measuring region within the housing and is not fastened to the housing on the first housing region.
  • the particle sensor according to the invention further comprises at least one inlet opening, which is defined by the first housing portion and the flow guide and through which the gas flow in the first flow path with respect to the longitudinal axis can flow in the axial direction substantially.
  • the inventive Parti ⁇ angle sensor comprises a flow guide formed in the outlet ⁇ opening through which the gas stream can flow out of the measurement range.
  • the outlet opening preferably extends along the longitudinal axis through an end region of the flow-guiding section of the flow-guiding element.
  • the deflection element is formed to from ⁇ to deflect the air flowing through the first flow path gas stream by a predetermined angle in the second flow path, wherein the predetermined angle is in a range between about 150 ° and about 210 ° , preferably between about 170 ° and about 190 °. In a preferred embodiment, the predetermined angle is approximately 180 °.
  • the first flow path and the second flow path are cylindrical streams with respect to the longitudinal axis. tion regions which are substantially coaxial to each other, preferably coaxially to the longitudinal axis.
  • FIG. 1 shows a sectional view along a longitudinal axis through a particle sensor according to the invention
  • Fig. 2 shows a sectional view along a longitudinal axis through another exemplary particle sensor
  • Fig. 3 shows a sectional view along a longitudinal axis of another particle sensor according to the invention.
  • FIG. 1 shows a section through a particle sensor 100 according to the invention, which is a substantially cylindrical
  • Housing 110 which 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 particle sensor 100, for example, in an exhaust passage of an internal combustion engine (not shown) can be screwed.
  • 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 in the form of a cap, for example by welding.
  • the first housing portion 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.
  • a substantially cylindrical sensor electrode 130 is further arranged which is aligned coaxially with the longitudinal axis 102 and against which an electrical voltage is applied during the measuring operation of the electrostatic particle sensor.
  • the sensor electrode 130 may be conical and / or stepped.
  • 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 designed to produce a connection of the measuring section 132 to electrical contacts (not shown) arranged in the contact receiving region 122, via which the particle sensor 100 is connected to e.g. 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.
  • a low voltage eg., 0.1 V
  • 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 currents 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 between a radial inner wall 111 of the housing 110 and a radially outer wall 141 of the Strömungsleitabitess 142 is formed such that the gas flow 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 ⁇ ment path 106 between the sensor electrode 130 and the flow guiding portion 142 is formed such that the gas flow through flows the second flow path 106 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 Strö ⁇ 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 integrally formed with the second Ge ⁇ reheat Scheme 118 and has a one from the radial inner wall 111 of the housing 110 with respect to the longitudinal axis 102 at least partially radially inwardly extending deflecting section 152 and a with respect to the turn portion 152 of in the form of Longitudinal axis 102 in the axial direction extending guide portion 154 on.
  • the guide portion 154 defines at least a portion of the second flow path 106.
  • the deflecting section 152 deflects the gas flow by approximately 180 °, which is schematically indicated 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 flow components with respect to the longitudinal axis 102 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 Leit ⁇ 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 further particle sensor 100 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.
  • FIG. 1 shows an exemplary particle sensor 100 which is equipped with a protective element 160.
  • the exemplary particle sensor 100 of FIG. 2 has an electrically non-conductive protective element 160, which is attached to the sensor electrode 130, more precisely at the connecting section 134 of the sensor electrode 130 and designed to at least partially prevent it 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 a formed with respect to the longitudinal axis 102 in the radially outer surface of the recess 162 which is adapted to define a portion 120 facing away from the measuring surface 164 of the protection ⁇ protection element 160th Due to the fluid mechanics of the gas stream, it is particularly difficult for the particles present in the gas stream to deposit on this protective surface.
  • 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 electrical resistance less than about 500 GQ, between the sensor electrode 130 and the housing 110 can be avoided.
  • 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
  • the protective element 160 via a connecting element 170, for example, a solder cap, on the Sensor electrode 130 is mounted such that between the protective element 160 and the sensor electrode 130, a gap 169 remains.
  • the connecting member 170 is soldered at both the Sen ⁇ sorelektrode 130 and the protective element 170th Through the connecting element 170 and the gap 169 can axial
  • 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
  • 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.
  • Particles from the gas stream at the transition from the first flow path 104 in the second flow path 106 from the measuring ⁇ range 120 can reach into the contact receiving area 122 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 region 122, which is attached to the sensor electrode 130 and the second housing portion 118 of the housing 110.
  • the main insulator is formed from ⁇ to isolate the measuring voltage from the associated counter potential.
  • the deflector 150 and / or the protective element 160 can be at least partially prevents particles, in particular ⁇ sondere electrically conductive soot particles from an exhaust gas of an internal combustion engine of a vehicle, area 122 to enter the Kunststoffeanalysis- between the main insulator and the measurement area 120 and at the Deposit 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.

Abstract

The invention relates to a particle sensor (100) for detecting a particle quantity in a gas flow in an internal combustion engine. The particle sensor (100) has a housing (110) in which a measuring region (120) is arranged, a sensor electrode (130) which is arranged in the measuring region (120), a flow conducting element (140) which is arranged radially outside and coaxially about the sensor electrode (130) relative to the longitudinal axis (102) in the measuring region (120) such that a first flow path (104) is formed between the housing (110) and the flow conducting element (140), and a second flow path (106) is formed between the sensor electrode (130) and the flow conducting element (140). The particle sensor also has a deflecting element (150) which is designed to deflect the gas flowing through the first flow path (104) into the second flow path (106). The deflecting element (150) comprises a radially extending deflecting section (152) and a conducting section (154) which extends axially from the deflecting section (152) and which is designed to define at least one part of the second flow path (106).

Description

Beschreibung description
Partikelsensor mit Umlenkelement Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelsensor zum Erfassen einer Partikelmenge in einem Gasstrom in einer The present invention relates to a particle sensor for detecting a particle amount in a gas stream in a
Brennkraftmaschine, insbesondere einen Partikelsensor mit internem Umlenkelement. 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. Internal combustion engine, in particular a particle sensor with internal deflection element. The reduction of exhaust emissions in motor vehicles is an important goal in the development of new motor vehicles. Therefore, combustion processes in internal combustion engines are thermodynamically optimized, so that the efficiency of the internal combustion ¬ machine is significantly improved. In the automotive sector diesel engines are increasingly used, which, with modern design, have a very high efficiency. The disadvantage of this combustion technique over optimized Otto engines, however, is the emission of soot or particles. The soot or the particles is particularly because of the polycyclic aromatics strongly carcinogenic, which has already been reacted in various regulations. For example, exhaust emission standards with maximum limits for soot emissions were issued. In order to meet the exhaust emission standards nationwide for motor vehicles with diesel engines, there is a need to produce low-cost sensors that reliably measure the soot content in the exhaust stream of the motor vehicle.
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 Brenn- kraftmaschine 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. The use of such soot sensors is 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. In addition, with the aid of the soot sensors, an active exhaust gas purification by exhaust gas soot filter can be initiated or an exhaust gas recirculation to the internal combustion engine can take place. In the case of soot filtration, regenerable filters, such as particulate filters, are used which comprise a substantial portion of the carbon black content of the Filter out exhaust and capture. 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. For this purpose, the soot filter, which is also referred to as a diesel particulate filter, a soot sensor before and / or be downstream.
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. 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.
Ein dem Partikelfilter nachgeschalteter Ruß- bzw. Partikelsensor bietet die Möglichkeit, eine fahrzeugeigene Diagnose vorzunehmen und dient ferner der Sicherstellung des korrekten Betriebs der Abgasnachbehandlungsanlage . 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.
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. The prior art shows various approaches to the detection of soot and particulates. A widely used approach in laboratories is the use of light control by the soot particles. This procedure is suitable for complex measuring devices. When trying to use it as a mobile Sen ¬ sorsystem in the exhaust system, it must be noted that approaches to the realization of an optical sensor are connected in a motor vehicle with a very high cost. Furthermore, there are unresolved problems regarding the pollution of the required optical windows by combustion exhaust gases.
Aus den US 8 713 991 B2, DE 10 2006 006 112 AI, US 6 454 923 Bl sowie der EP 2237018 Bl sind Partikel- bzw. Gassensoren bekannt. Die DE 102010 011 637 AI offenbart eine Strömungsleitvorrichtung für einen Sensor. Aus der noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2016213 614.0 ist ein Partikelsensor bekannt, der im Inneren ein zur Umlenkung des Abstroms ausgebildetes Umlenkelement aufweist. Bei einem derart ausgebildeten Umlenkelement bleibt ein gewisses Restrisiko, dass das Abgas in den elektrischen Kontaktauf¬ nahmebereich teilweise strömt und diesen mit Abgaspartikel kontaminiert . From the US 8 713 991 B2, DE 10 2006 006 112 AI, US 6,454,923 Bl and EP 2237018 Bl particle or gas sensors are known. DE 102010 011 637 A1 discloses a flow guiding device for a sensor. From the not yet published German patent application 10 2016213 614.0 a particle sensor is known which has a deflecting element formed in the interior for deflecting the outflow. With such a deflection element formed some residual risk remains that the exhaust gas flows in the electrical contact on ¬ receiving region partially and this exhaust gas contaminated with particles.
Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen Partikelsensor vorzusehen, bei dem ein durch den Partikelsensor strömender Gasstrom bezüglich der Strömungsführung optimiert ist und bei dem die Gefahr einer übermäßigen Verschmutzung im Inneren des Partikelsensors durch im Gasstrom vorhandene Partikel reduziert ist. The present invention is therefore based on the object to provide a particle sensor in which a gas flow flowing through the particle sensor is optimized with respect to the flow guidance and in which the risk of excessive contamination in the interior of the particle sensor is reduced by particles present in the gas stream.
Diese Aufgabe wird mit einem Partikelsensor gemäß unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, den Gasstrom durch den Gassensor derart zu führen, dass der Gasstrom im Wesentlichen nicht direkt in einen außerhalb des Messbereichs liegenden Bereich einströmen und somit diesen außerhalb des Messbereichs liegenden Bereich innerhalb des Partikelsensors nicht mit Partikeln aus dem Gasstrom übermäßig verschmutzen kann. Dies wird erfindungsgemäß mit einem Um¬ lenkelement realisiert, das Umlenkabschnitt und einen Leit¬ abschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Gasstrom nach der Umlenkung noch zumindest teilweise in axialer Richtung zu leiten. This object is achieved with a particle sensor according to independent claim 1. Preferred embodiments are specified in the subclaims. Essentially, the present invention is based on the idea of guiding the gas flow through the gas sensor so that the gas flow does not flow directly into an area outside of the measuring range and thus does not interfere with this outside of the measuring range within the particle sensor Gas stream can pollute excessively. This is according to the invention with a steering member in order ¬ realized having deflecting section and a routing ¬ portion which is adapted to direct the gas flow after the deflection still at least partially in the axial direction.
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 Sensors zumindest teilweise in den Gasstrom der Brennkraftmaschine hervorzustehen, und einen zweiten Gehäusebereich im Wesentlichen entlang einer Längsachse erstreckt. Der erfindungsgemäße Partikelsensor umfasst ferner eine im Messbereich angeordnete Sensorelektrode, die koaxial zur Längsachse angeordnet ist, und ein Strömungsleitelement, das im Messbereich bezüglich der Längsachse in radial äußerer Richtung koaxial um die Sensorelektrode derart angeordnet ist, dass ein erster Strömungspfad zwischen dem Gehäuse und dem Strömungs¬ leitelement derart gebildet wird, dass der Gasstrom durch den ersten Strömungspfad vom ersten Gehäusebereich in Richtung des zweiten Gehäusebereichs strömt, und ein zweiter Strömungspfad zwischen der Sensorelektrode und dem Strömungsleitelement derart gebildet wird, dass der Gasstrom durch den zweiten Strömungspfad vom zweiten Gehäusebereich in Richtung des ersten Gehäusebereich strömt. Der erfindungsgemäße Partikelsensor umfasst ferner ein am zweiten Gehäusebereich angebrachtes Umlenkelement, das dazu ausgebildet ist, den Gasstrom durch den ersten Strömungspfad in den zweiten Strömungspfad umzulenken und teilweise zu leiten. Das Umlenkelement umfasst einen sich bezüglich der Längsachse radial erstreckenden Umlenkabschnitt und einen sich vom Umlenkabschnitt bezüglich der Längsachse zumindest teilweise axial erstreckenden Leitabschnitt, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des zweiten Strömungspfads zu definieren und den vom Umlenkabschnitt aus dem ersten Strömungspfad in den zweiten Strömungspfad umgelenkten Gasstrom zumindest teilweise zu leiten . Das Umlenkelement ist demnach dazu ausgebildet, zunächst einen optimierten Übergang des Gasstroms vom ersten Strömungspfad in den zweiten Strömungspfad zu erzielen. Ferner ist das Umlenkelement, genauer gesagt der Leitabschnitt des Umlenkelements, dazu ausgebildet, den Gasstrom nach dem Umlenken bezüglich der Längsachse zumindest teilweise in axialer Richtung zu führen und somit zumindest teilweise zu verhindern, dass der Gasstrom in einen Bereich des Sensors gelangt, der außerhalb des Messbereichs liegt und in dem beispielsweise die elektrischen Kontakte des Partikelsensors angeordnet sind. 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 located between a first housing region, which is designed to protrude at least partially into the gas flow of the internal combustion engine in an installed state of the sensor, and extends a second housing region substantially along a longitudinal axis. The particle sensor according to the invention further comprises a arranged in the measuring range sensor electrode which is arranged coaxially to the longitudinal axis, and a flow guide, which is arranged in the measuring range with respect to the longitudinal axis in the radially outer direction coaxially around the sensor electrode such that a first flow path between the housing and the flow ¬ Leitelement is formed such that the gas flow through the first flow path from the first housing portion in the direction of the second housing portion, and a second flow path between the sensor electrode and the flow guide is formed such that the gas flow through the second flow path from the second housing portion in the direction of first housing portion flows. The particle sensor according to the invention further comprises a deflecting element attached to the second housing region, which is designed to divert the gas flow through the first flow path into the second flow path and to partially conduct it. The deflecting element comprises a deflecting section which extends radially with respect to the longitudinal axis and a guide section which extends at least partially axially from the deflecting section with respect to the longitudinal axis and is designed to define at least a part of the second flowpath and that from the deflecting section from the first flowpath into the second flowpath to divert diverted gas flow at least partially. The deflecting element is accordingly designed to initially achieve an optimized transition of the gas flow from the first flow path into the second flow path. Furthermore, the deflecting element, more precisely the guide section of the deflecting element, is designed to control the gas flow after deflecting with respect to the deflecting element Longitudinal axis to lead at least partially in the axial direction and thus at least partially to prevent the gas flow passes into a region of the sensor which is outside the measuring range and in which, for example, the electrical contacts of the particle sensor are arranged.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Leitabschnitt eine sich bezüglich der Längsachse erstreckende Ausdehnung auf, die dazu geeignet ist, den Gasstrom derart zu leiten, dass dieser bezüglich der Längsachse im Wesentlichen frei von radialen Strömungskomponenten ist. Das heißt, dass die durch den Umlenkabschnitt in den Gasstrom bezüglich der Längsachse eingebrachten radialen Strömungskomponenten (der erste Strömungspfad ist im Wesentlichen radial außen vom zweiten Strö- mungspfad angeordnet, so dass beim Übergang vom ersten Strö¬ mungspfad in den zweiten Strömungspfad zwangsweise radiale Strömungskomponenten auftreten) durch den Leitabschnitt wieder nahezu vollständig in axiale Strömungskomponenten umgewandelt werden . In a preferred embodiment, the guide section has an extension extending with respect to the longitudinal axis, which is suitable for directing the gas flow such that it is essentially free of radial flow components with respect to the longitudinal axis. That is, the introduced through the turn portion in the gas flow with respect to the longitudinal axis of the radial flow components (the first flow path is disposed substantially radially outwardly from the second flow path so that occur during the transition from the first Strö ¬ mung path in the second flow path is forcibly radial flow components ) are again almost completely converted into axial flow components by the guide section.
Insbesondere ist der Partikelsensor ein elektrostatischer Rußsensor zum Erfassen der Rußmenge im Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei das Umlenkelement zumindest teilweise verhindern kann, dass der im Gasstrom enthaltene Ruß in den Bereich des Sensors gelangt, in dem die elektrischen Kontakte des Rußsensors im Gehäuse untergebracht sind. Das allgemeine Funktionsprinzip eines elektrostatischen Partikelsensors ist z. B. aus der US 8 713 991 B2 bekannt. Vorzugsweise ist der Umlenkabschnitt als ein von der Innenwand des Gehäuses bezüglich der Längsachse radial nach innen vor¬ stehender Vorsprung. Ein derart gebildeter Vorsprung kann zumindest teilweise verhindern, dass der durch den ersten Strömungspfad strömende Gasstrom zumindest teilweise direkt in den sensiblen Kontakteaufnahmebereich außerhalb des Messbe¬ reichs strömen kann. In particular, 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 deflecting element can at least partially prevent the soot contained in the gas flow reaches the region of the sensor in which the electrical contacts of the soot sensor are accommodated in the housing. The general operating principle of an electrostatic particle sensor is z. B. from US 8 713 991 B2. Preferably, the deflection portion is as a from the inner wall of the housing with respect to the longitudinal axis radially inwardly projecting ¬ projection. Such a formed projection can at least partially prevent the gas flow flowing through the first flow path at least partially directly into the sensitive contact receiving area outside the Meßbe ¬ rich can flow.
Das Umlenkelement ist in einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Partikelsensors mit dem Gehäuse einstückig ausgebildet, das heißt, dass das Umlenkelement integral mit dem Gehäuse gebildet ist. Somit kann das Umlenkelement bereits bei der Herstellung des Gehäuses berücksichtigt und angeformt werden . In a preferred embodiment of a particle sensor according to the invention, the deflecting element is integrally formed with the housing, that is to say that the deflecting element is formed integrally with the housing. Thus, the deflecting element can already be considered and formed during the manufacture of the housing.
Vorzugsweise erstreckt sich der Leitabschnitt von einem radial inneren Ende des Umlenkabschnitts bezüglich der Längsachse in axialer Richtung. Damit kann gewährleistet werden, dass der Leitabschnitt den Gasstrom zumindest teilweise in axialer Richtung entlang des zweiten Strömungspfads leitet, wodurch die radialen Strömungskomponenten des Gasstroms zumindest teilweise in axiale Strömungskomponenten umgewandelt werden. Preferably, the guide section extends from a radially inner end of the deflection section with respect to the longitudinal axis in the axial direction. It can thereby be ensured that the guide section conducts the gas flow at least partially in the axial direction along the second flow path, whereby the radial flow components of the gas flow are at least partially converted into axial flow components.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Strö- mungsleitelement einen zum Leiten des Gasstroms ausgebildeten Strömungsleitabschnitt und einen Verbindungsabschnitt auf, über den das Strömungsleitelement mit dem zweiten Gehäusebereich verbunden ist. Dabei ist es ferner bevorzugt, dass der Verbindungsabschnitt mit dem Strömungsleitabschnitt über einen Übergangsabschnitt verbunden ist und dass der Übergangsabschnitt mehrere Strö¬ mungsöffnungen aufweist, die sich bezüglich der Längsachse im Wesentlichen axial erstrecken und dazu ausgebildet sind, eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem zweiten Strömungspfad zu ermöglichen. Somit strömt der Gasstrom entlang des ersten Strömungspfads und vor dem Umlenken durch den Umlenkabschnitt des Umlenkelements durch die mehreren Öffnungen im Übergangsabschnitt, bevor der Gasstrom vom Leitabschnitt des Umlenkelements entlang des zweiten Strömungsabschnitts strömt. In a further preferred refinement, the flow guiding element has a flow-conducting section designed to conduct the gas flow and a connecting section via which the flow-guiding element is connected to the second housing section. It is further preferred that the connecting portion is connected to the Strömungsleitabschnitt via a transition portion, and that the transition section comprises a plurality of Strö ¬ mung openings extending from the longitudinal axis substantially axially and are adapted to provide fluid communication between the first flow path and the second To allow flow path. Thus, the gas flow flows through the plurality of openings along the first flow path and before being deflected by the deflection section of the deflection element in the transition section, before the gas flow flows from the guide section of the deflecting element along the second flow section.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Strömungsleitelement ausschließlich am zweiten Gehäusebereich am Gehäuse befestigt ist und folglich in dem Messbereich innerhalb des Gehäuses hervorsteht und am ersten Gehäusebereich nicht am Gehäuse befestigt ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der erfindungsgemäßen Partikelsensor ferner zumindest eine Einlassöffnung auf, die vom ersten Gehäusebereich und vom Strömungsleitelement definiert wird und durch die der Gasstrom in den ersten Strömungspfad bezüglich der Längsachse im Wesentlichen in axialer Richtung einströmen kann. In particular, it is preferred that the flow guiding element is fastened to the housing exclusively on the second housing region and consequently projects in the measuring region within the housing and is not fastened to the housing on the first housing region. In a further advantageous embodiment, the particle sensor according to the invention further comprises at least one inlet opening, which is defined by the first housing portion and the flow guide and through which the gas flow in the first flow path with respect to the longitudinal axis can flow in the axial direction substantially.
Ferner ist es bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Parti¬ kelsensor eine im Strömungsleitelement gebildeten Auslass¬ öffnung aufweist, durch die der Gasstrom aus dem Messbereich ausströmen kann. Vorzugsweise erstreckt sich die Auslassöffnung entlang der Längsachse durch einen Endbereich des Strömungsleitabschnitts des Strömungsleitelements. Further, it is preferred that the inventive Parti ¬ angle sensor comprises a flow guide formed in the outlet ¬ opening through which the gas stream can flow out of the measurement range. The outlet opening preferably extends along the longitudinal axis through an end region of the flow-guiding section of the flow-guiding element.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Partikelsensors ist das Umlenkelement dazu aus¬ gebildet, den durch den ersten Strömungspfad strömenden Gasstrom um einen vorbestimmten Winkel in den zweiten Strömungspfad umzulenken, wobei der vorbestimmte Winkel in einem Bereich zwischen ungefähr 150° und ungefähr 210°, vorzugsweise zwischen ungefähr 170° und ungefähr 190°, liegt. In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der vorbestimmte Winkel ungefähr 180°. Insbesondere sind der erste Strömungspfad und der zweite Strömungspfad bezüglich der Längsachse zylindrische Strö- mungsbereiche, die im Wesentlichen koaxial zueinander verlaufen, vorzugsweise koaxial zur Längsachse. In a further advantageous embodiment of the inventive particle sensor, the deflection element is formed to from ¬ to deflect the air flowing through the first flow path gas stream by a predetermined angle in the second flow path, wherein the predetermined angle is in a range between about 150 ° and about 210 ° , preferably between about 170 ° and about 190 °. In a preferred embodiment, the predetermined angle is approximately 180 °. In particular, the first flow path and the second flow path are cylindrical streams with respect to the longitudinal axis. tion regions which are substantially coaxial to each other, preferably coaxially to the longitudinal axis.
Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen: Further features and objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art by exercising the present teachings and considering the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse durch einen erfindungsgemäßen Partikelsensor zeigt, 1 shows a sectional view along a longitudinal axis through a particle sensor according to the invention,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse durch einen weiteren beispielhaften Partikelsensor zeigt, und Fig. 3 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse eines weiteren erfindungsgemäßen Partikelsensors zeigt. Fig. 2 shows a sectional view along a longitudinal axis through another exemplary particle sensor, and Fig. 3 shows a sectional view along a longitudinal axis of another particle sensor according to the invention.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht in allen dargestellten Figuren sämtliche Elemente mit Bezugszeichen gekennzeichnet . Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals. For reasons of clarity, all elements may not be marked with reference numerals in all figures shown.
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Partikelsensor 100, der ein im Wesentlichen zylindrisches1 shows a section through a particle sensor 100 according to the invention, which is a substantially cylindrical
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. Housing 110 which extends substantially along a longitudinal axis 102. In further embodiments, the housing 110 may be conical or stepped. The housing 110 has a threaded portion 112, by means of which the particle sensor 100, for example, in an exhaust passage of an internal combustion engine (not shown) can be screwed. 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.
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 in der Form einer Kappe angebracht, beispielsweise mittels Schweißen. Alternativ können der erste Gehäusebereich 116 und der zweite Gehäusebereich 118 integral bzw. einstückig miteinander ausgebildet sein. Within the housing 110, 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 in the form of a cap, for example by welding. Alternatively, the first housing portion 116 and the second housing portion 118 may be integrally formed with each other.
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. In particular, 116 describes the first housing portion a vordereren end portion of the housing 110 and the second Gehäu ¬ sea area describes a loading abstandeten from the first housing portion 116 housing portion of the housing 110. Specifically, 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.
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 gezeigt) herzustellen, über die der Partikelsensor 100 mit z. B. der Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden werden kann. In the measuring region 120, a substantially cylindrical sensor electrode 130 is further arranged which is aligned coaxially with the longitudinal axis 102 and against which an electrical voltage is applied during the measuring operation of the electrostatic particle sensor. For example, 1,000 V. In further embodiments, the sensor electrode 130 may be conical and / or stepped. 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 designed to produce a connection of the measuring section 132 to electrical contacts (not shown) arranged in the contact receiving region 122, via which the particle sensor 100 is connected to e.g. B. the control unit of the vehicle can be connected.
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. Furthermore, according to the embodiments shown in the drawings, 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. During the measurement operation of the particle sensor 100 no or a low voltage (eg., 0.1 V) is applied to the flow ¬ guide element 140 so that the flow guiding element 140 with respect to the sensor electrode 130 is the ground. Alternatively, 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.
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 In further embodiments, the flow guide element 140 may have a conical and / or stepped shape. The currents mungsleitelement 140 has a hollow cylindrical Strö ¬ mungsleitabschnitt 142 arranged around the sensing portion 132 of the sensor electrode 130 such that a first Strö ¬ mung path 100 between a radial inner wall 111 of the housing 110 and a radially outer wall 141 of the Strömungsleitabschnitts 142 is formed such that the gas flow 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 ¬ ment path 106 between the sensor electrode 130 and the flow guiding portion 142 is formed such that the gas flow through flows the second flow path 106 from the second housing portion 118 in the direction of the first housing portion 116. In FIG. 1, the flow direction of the gas flow through the first flow path 104 is indicated by an arrow 12 and the
Strömungsrichtung durch den zweiten Strömungspfad 106 mit einem Pfeil 14 angedeutet. Flow direction indicated by the second flow path 106 with an arrow 14.
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. In particular, 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. Generally, however, the 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, and 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.
Damit der Gasstrom 10 durch den Messbereich 120 strömen kann, definiert der erste Gehäusebereich 116 zusammen mit dem So that the gas flow 10 can flow through the measuring area 120, the first housing area 116 defines together with the
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. Strömungsleitabschnitt 142 an encircling around the longitudinal axis 102 inlet opening 101. Alternatively, a plurality of axially with respect to the longitudinal axis 102 extending inlet openings may be provided. In addition, at the end of the flow guide section 142, 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 Strömungsleitabschnitt 142 via a transition section 146th The Strö ¬ mungsleitelement 140 is preferred, more precisely via the connecting portion 144 to the housing 110 with the second Ge ¬ häusebereich 118, connected and attached to this, for example by welding.
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 According to FIG. 1, 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
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. Flow path 104 to divert into the second flow path 106. The deflecting element 150 is preferably integrally formed with the second Ge ¬ häusebereich 118 and has a one from the radial inner wall 111 of the housing 110 with respect to the longitudinal axis 102 at least partially radially inwardly extending deflecting section 152 and a with respect to the turn portion 152 of in the form of Longitudinal axis 102 in the axial direction extending guide portion 154 on. The guide portion 154 defines at least a portion of the second flow path 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 Par- tikeln 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. It can be seen from FIG. 1 that the deflecting section 152 deflects the gas flow by approximately 180 °, which is schematically indicated by an arrow 16. In particular, the deflection section 152 is designed to direct the gas flow from the first flow path 104 into the second flow path 106. In addition, 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. In particular, the contact receiving region 122 is separated from the measuring region 120 by the second housing region 118. Thus, the risk of excessive particulate contamination, especially soot, may be high be introduced by the gas flow in the particle sensor 100, can be reduced and the gas sensor can operate reliably over a longer life. As shown in FIG. 1, 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.
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 Strömungskom- ponenten 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 weiterer 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 . After deflecting the gas flow through the deflection section 152, the gas flow is at least partially directed by the guide section 154 such that the radial flow components with respect to the longitudinal axis 102 are essentially converted into axial flow components. In particular, 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. For this purpose, 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 Leit ¬ section 152 is minimized. More specifically, the deflecting element 150 may prevent a Strömungsrichtungs- ¬ 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. Preferably, 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. With reference to FIG. 2, a further particle sensor 100 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 region 116 and the outlet opening 103 through an axial end region of the first housing region 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.
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 Kon- takteaufnahmebereich 122 gelangen. It is envisaged that the majority of the gas flow is deflected by 180 ° according to the arrow 16. However, a certain amount of the gas flow could flow along the arrow 19 (dotted arrow in FIG. 2) and would thus go directly into the contact receiving region 122.
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 Sensor- elektrode 130 und dem Gehäuse 110 vermieden werden. In order to prevent this, the exemplary particle sensor 100 of FIG. 2 has an electrically non-conductive protective element 160, which is attached to the sensor electrode 130, more precisely at the connecting section 134 of the sensor electrode 130 and designed to at least partially prevent it the gas flow on the second housing region 118 flows out of the measuring region 120 and enters the contact receiving region 122. As shown in FIG. 2 it can be seen that has the electrically non-conductive Protective element 160 a formed with respect to the longitudinal axis 102 in the radially outer surface of the recess 162 which is adapted to define a portion 120 facing away from the measuring surface 164 of the protection ¬ protection element 160th Due to the fluid mechanics of the gas stream, it is particularly difficult for the particles present in the gas stream to deposit on this protective surface. Consequently, 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 , In addition, a low-resistance, such as an electrical resistance less than about 500 GQ, between the sensor electrode 130 and the housing 110 can be avoided.
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 Kon- takteaufnahmebereich 122 zu strömen und diesen zu verschmutzen. Furthermore, 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. In addition, 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.
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 The recess 162 has, as shown in FIG. 2, a substantially rectangular cross-sectional shape. Alternatively, the recess 162 may have any other cross-sectional shape suitable for facing away from the measurement region 120
Schutzfläche 164 zu definieren. Protective surface 164 to define.
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 axialeAs shown in Fig. 2, the protective element 160 via a connecting element 170, for example, a solder cap, on the Sensor electrode 130 is mounted such that between the protective element 160 and the sensor electrode 130, a gap 169 remains. The connecting member 170 is soldered at both the Sen ¬ sorelektrode 130 and the protective element 170th Through the connecting element 170 and the gap 169 can axial
Verschiebungen, die sich aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen der Sensorelektrode 130 und dem Schutzelement 170 ergeben, ausgeglichen werden, so dass es zu keinerlei mechanischen Verspannungen innerhalb des Partikelsensors 100 kommen kann. Der Spalt 169 hat eine radiale Ausdehnung von ungefähr 0 , 5 mm . Shifts that result due to different thermal expansions of the sensor electrode 130 and the protective element 170 are compensated, so that it can come to any mechanical stresses within the particle sensor 100. The gap 169 has a radial extent of about 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 Furthermore, 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
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.  Protective element 160 to force flowing gas stream, so that the gas flow at least partially does not flow along the protective surface 164. As a result, the (soot) particles in the gas flow can hardly form on the protective surface to form a continuous electrically conductive film.
Vorzugsweise ist das Schutzelement 160 aus einem keramischen Werkstoff gebildet. Alternativ kann das Schutzelement 160 auch aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff gebildet sein. Preferably, the protective element 160 is formed of a ceramic material. Alternatively, the protective element 160 may also be formed from a high temperature resistant plastic.
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, dassFIG. 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. By the interaction of the deflecting element 150 and the protective element 160, the risk can be further reduced that
Partikel aus dem Gasstrom beim Übergang aus dem ersten Strömungspfad 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. Particles from the gas stream at the transition from the first flow path 104 in the second flow path 106 from the measuring ¬ range 120 can reach into the contact receiving area 122 and thus can cause contamination of the electrical contacts of the particle sensor 100.
Zur weiteren Verstärkung der Abschirmwirkung weist der Par- tikelsensor 100 der Fig. 3 ferner einen im Kontakteaufnahme- bereich 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. To further enhance the shielding effect, the particle sensor 100 of FIG. 3 further includes a main insulator (not shown) disposed in the contact receiving region 122, which is attached to the sensor electrode 130 and the second housing portion 118 of the housing 110. The main insulator is formed from ¬ to isolate the measuring voltage from the associated counter potential.
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 . With the deflector 150 and / or the protective element 160 can be at least partially prevents particles, in particular ¬ sondere electrically conductive soot particles from an exhaust gas of an internal combustion engine of a vehicle, area 122 to enter the Kontakteaufnahme- between the main insulator and the measurement area 120 and at the Deposit 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.

Claims

Patentansprüche claims
1. Partikelsensor (100) zum Erfassen einer Partikelmenge in einem Gasstrom in einer Brennkraftmaschine, wobei der Partikelsensor (100) aufweist: A particle sensor (100) for detecting an amount of particulates in a gas stream in an internal combustion engine, the particle sensor (100) comprising:
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, a housing (110) in which a measuring area (120) is arranged, which between a first housing portion (116), which is adapted to project at least partially into the gas flow of the internal combustion engine in an installed state of the particle sensor (100), and extending a second Gehäu ¬ Lake area (118) along a longitudinal axis (102) substantially,
eine im Messbereich (120) angeordnete Sensor¬ elektrode (130), die koaxial zur Längsachse (102) angeordnet ist, a in the measuring portion (120) disposed ¬ sensor electrode (130) which is arranged coaxially to the longitudinal axis (102)
- ein Strömungsleitelement (140), das im Mess¬ bereich (120) bezüglich der Längsachse (102) in radialer Richtung außerhalb und koaxial um die Sensorelektrode (130) derart angeordnet ist, dass ein erster Strömungspfad (104) zwischen dem Gehäuse (110) und dem Strömungsleitelement (140) 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 Strömungspfad (106) zwischen der Sensorelektrode (130) und dem Strömungsleitelement (140) derart gebildet wird, dass der Gasstrom durch den zweiten Strömungspfad (106) vom zweiten Gehäusebereich (118) in Richtung des ersten Gehäusebereichs (116) strömt, und - a flow guide (140) of the longitudinal axis (102) in the radial direction outside and coaxially to the sensor electrode (130) is arranged in the measuring ¬ area (120) with respect to that a first flow path (104) between the housing (110) and the flow directing member (140) is formed such that the gas flow through the first flow path (104) from the first housing portion (116) towards the second housing portion (118) flows, and a second flow path (106) between the sensor electrode (130) and the flow guide (140) is formed such that the gas flow through the second flow path (106) from the second housing portion (118) in the direction of the first housing portion (116) flows, and
ein am zweiten Gehäusebereich (118) angebrachtes Umlenkelement (150), das dazu ausgebildet ist, den Gasstrom durch den ersten Strömungspfad (104) in den zweiten Strömungspfad (106) umzulenken und zu leiten, wobei das Umlenkelement (150) einen sich bezüglich der Längsachse (102) radial erstreckenden Umlenkabschnitt (152) und einen sich vom Umlenkabschnitt (152) bezüglich der Längsachse (102) zumindest teilweise axial er¬ streckenden Leitabschnitt (154) aufweist, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des zweiten Strömungspfads (106) zu definieren und den vom Umlenkabschnitt (152) aus dem ersten Strömungspfad (104) in den zweiten Strömungspfad (106) umge¬ lenkten Gasstrom zumindest teilweise zu leiten. a baffle (150) mounted on the second housing portion (118) and configured to redirect and direct the flow of gas through the first flow path (104) into the second flow path (106), the baffle (150) extending in relation to the longitudinal axis (102) has radially extending deflection section (152) and a guide section (154) extending at least partially axially from the deflection section (152) with respect to the longitudinal axis (102) and designed for this purpose is to define at least a portion of the second flow path (106) and the deflection section (152) from the first flow path (104) in the second flow path (106) converted ¬ deflected gas stream at least partially conducting.
2. Partikelsensor (100) nach Anspruch 1, wobei der Leitabschnitt (154) eine sich bezüglich der Längsachse (102) erstreckende Ausdehnung aufweist, die dazu geeignet ist, den Gasstrom derart zu leiten, dass dieser bezüglich der Längsachse (102) im Wesentlichen frei von radialen Strömungskomponenten ist . The particle sensor (100) of claim 1, wherein the guide portion (154) has an extension extending with respect to the longitudinal axis (102) adapted to direct the gas flow to be substantially free with respect to the longitudinal axis (102) of radial flow components.
3. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umlenkabschnitt (152) als ein von der Innenwand des Gehäuses (110) bezüglich der Längsachse (102) radial nach innen vorstehender Vorsprung ausgebildet ist. 3. Particle sensor (100) according to any one of the preceding claims, wherein the deflection portion (152) is formed as a from the inner wall of the housing (110) with respect to the longitudinal axis (102) radially inwardly projecting projection.
4. Partikelsensor (100) nach Anspruch 3, wobei sich der Leitabschnitt (154) von einem radial inneren Ende des Umlenkabschnitts (152) bezüglich der Längsachse (102) in axialer Richtung erstreckt. 4. The particle sensor (100) according to claim 3, wherein the guide section (154) extends from a radially inner end of the deflection section (152) with respect to the longitudinal axis (102) in the axial direction.
5. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umlenkelement (150) mit dem zweiten Gehäusebereich (118) einstückig gebildet ist. 5. Particle sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the deflecting element (150) with the second housing portion (118) is integrally formed.
6. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungsleitelement (140) einen zum Leiten des Gasstroms ausgebildeten Strömungsleitabschnitt (142) und einen Verbindungsabschnitt (144) aufweist, über den das Strömungsleitelement (140) mit dem zweiten Gehäusebereich (118) verbunden ist. 6. Particle sensor (100) according to any one of the preceding claims, wherein the flow guide (140) has a formed for guiding the gas flow Strömungsleitabschnitt (142) and a connecting portion (144) through which the flow guide (140) with the second housing portion (118). connected is.
7. Partikelsensor (100) nach Anspruch 7, 7. Particle sensor (100) according to claim 7,
wobei der Verbindungsabschnitt (144) mit dem Strö¬ mungsleitabschnitt (142) über einen Übergangsabschnitt (146) verbunden ist, und wherein the connecting portion (144) with the Strö ¬ mungsleitabschnitt (142) via a transition section (146) is connected, and
wobei der Übergangsabschnitt (146) mehrere Strö¬ mungsöffnungen (148) aufweist, die sich bezüglich der Längsachse (102) im Wesentlichen axial erstrecken und dazu ausgebildet sind, eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Strömungspfad (104) und dem zweiten Strömungspfad (106) zu ermöglichen. wherein the transition section (146) having a plurality of Strö ¬ mung openings (148) with respect to the longitudinal axis (102) extending substantially axially and are adapted to provide fluid communication between the first flow path (104) and the second flow path (106) to allow ,
8. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungsleitelement (140) aus¬ schließlich am zweiten Gehäusebereich (118) befestigt ist. 8. Particle sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the flow guide element (140) from ¬ finally on the second housing portion (118) is attached.
9. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit zumindest einer Einlassöffnung (101), die vom ersten Gehäusebereich (116) und vom Strömungsleitelement (140) definiert wird und durch die der Gasstrom in den ersten Strömungspfad (104) bezüglich der Längsachse (102) im Wesentlichen in axialer Richtung einströmen kann. A particulate sensor (100) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one inlet port (101) defined by the first housing portion (116) and the flow directing element (140) and through which the gas flow into the first flow path (104) with respect to Longitudinal axis (102) can flow substantially in the axial direction.
10. Partikelsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer im Strömungsleitelement (140) gebildeten Auslassöffnung (103), durch die der Gasstrom aus dem Messbereich (120) ausströmen kann. 10. Particle sensor (100) according to one of the preceding claims, further comprising an outlet opening (103) formed in the flow guide element (140), through which the gas stream can flow out of the measuring area (120).
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