WO2020030324A1 - Verfahren zum betreiben eines sensors zur detektion von teilchen in einem messgas - Google Patents

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WO2020030324A1
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sensor
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internal combustion
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Tobias Hees
Enno Baars
Falk PFEIFER
Bernhard Kamp
Michael BESSEN
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Embodiments and applications in particular with reference to sensors for detecting particles, in particular soot particles in an exhaust gas stream of an internal combustion engine, are described.
  • Such sensors are used, for example, in an exhaust line
  • a method for operating a sensor for the detection of particles, in particular soot particles is therefore proposed which at least largely avoids the disadvantages of known operating methods and which allows the sensor to be self-diagnosed, in which poisoning of the interdigital electrode is detected.
  • the problem is avoided that, with an intact particle filter, there are no measurable particle concentrations that could be used to carry out a direct plausibility check of the soot measurement.
  • the sensor comprising a sensor element, the sensor element having an electrically insulating element and at least one first electrode, the first electrode being on the electrically insulating element is arranged, the first electrode carries out a current and / or voltage measurement if at least one predetermined parameter indicates the presence of water on the sensor element.
  • the sensor is identified as intact if a value of the current and / or voltage measurement exceeds a threshold value, and the sensor is identified as defective if a value of the current and / or voltage measurement falls below the threshold value.
  • the sensor is preferably identified as intact if all values exceed the threshold value during the current and / or voltage measurement. This makes self-diagnosis more reliable.
  • the predetermined parameter is continuously checked. This makes self-diagnosis more reliable.
  • the current and / or voltage measurement is carried out over a period in which the predetermined parameter indicates the presence of water on the sensor element.
  • the measurement gas is exhaust gas from an internal combustion engine, the predetermined parameter being at least one element selected from the group consisting of exhaust gas temperature, wall temperature of the exhaust gas line of the internal combustion engine, fuel conversion of the internal combustion engine and
  • the water is condensation water.
  • the method can thus be carried out in particular after an engine start. During a phase from engine start to the end of the dew point, liquid water condenses in the exhaust system. As the exhaust line continues to heat up, this occurs further and further downstream in the exhaust line. From a certain point in time there will be a condensation process on the sensor. Due to simplification of the condensation model and due to inherent tolerances, especially inaccurate temperature information, the time of arrival of the condensation front cannot be predicted exactly. However, the method allows a decision to be made based on the parameter or parameters as to whether a diagnosis can be carried out or not.
  • the current and / or voltage measurement is ended when the parameter rules out the presence of condensation water on the sensor element. This ends the execution of the diagnosis when no more condensation can occur.
  • the measurement gas is exhaust gas from an internal combustion engine, the parameter being checked at least after the internal combustion engine has started. This determines whether it is a cold start or a warm start, with the latter being significantly less likely to have condensation water.
  • the parameter is a cold start of the internal combustion engine and / or a threshold value of an ambient temperature of the internal combustion engine. During a cold start, the temperature in the exhaust system is low, so that
  • Condensation water is formed. Cold ambient temperatures can also cool the exhaust system so far that condensation water is formed.
  • the measurement gas is exhaust gas from an internal combustion engine, the parameter being checked during the current and / or voltage measurement. This makes it possible to determine whether the release condition for carrying out the diagnosis continues to exist.
  • the parameter is a threshold value of one
  • Ambient air pressure a threshold value of an exhaust gas pressure, a threshold value of a sensor element temperature, a threshold value of a reference temperature and / or condensation water detection.
  • the condensation water detection is based on a water partial pressure.
  • the current and / or voltage measurement is carried out if the at least one predetermined parameter
  • the sensor element furthermore has a second electrode, the electrically insulating element being a substrate, the first electrode and the second electrode being arranged at a distance from one another on the substrate, the first electrode and the second electrode being the current and / or carry out a voltage measurement if the at least one
  • predetermined parameter an presence of water on the
  • the sensor element furthermore has a second electrode or an electrical ground, the second electrode or the electrical ground being arranged at a distance from the first electrode on the electrically insulating element, the carrying out of the current and / or
  • Voltage measurement includes applying a high voltage to the first electrode and detecting an electrical current at the second electrode or the electrical ground.
  • a computer program is also proposed which is set up to carry out each step of the method according to the invention.
  • An electronic control device which comprises such an electronic storage medium.
  • a particle in the sense of the present invention is to be understood as a particle, in particular an electrically conductive particle, such as soot or dust particles.
  • an electrode is to be understood as a component which is suitable for a current and / or voltage measurement.
  • the first and second electrodes are only used in the context of the present invention to conceptually differentiate the electrodes, but are not intended to specify a specific sequence or weighting of these components.
  • the measurement is carried out between two electrodes or one electrode and a reference potential.
  • a specific electrical voltage can be applied to the electrodes and a current flow between the electrodes can be measured, or an electrical current can be applied to the electrodes and a voltage between the electrodes can be measured.
  • a current and / or voltage measurement can in particular be a resistance measurement, it being possible to measure a resistance of the structure formed by the electrodes and the substrate.
  • a voltage-controlled or voltage-controlled measurement and / or a current-controlled and / or current-controlled measurement can take place.
  • the current and / or the electrical voltage can be applied in the form of a continuous signal and / or also in the form of a pulsed signal.
  • a DC voltage and / or a DC current can be applied and a current response or
  • Voltage response are recorded.
  • a pulsed voltage and / or a pulsed current can be applied and a current response or a voltage response can be recorded.
  • a resistance of the electrodes or its reciprocal can also be used as the measurement variable. It can also make sense to integrate a quantity of charge from a current flow of current.
  • a substrate is to be understood as an object with a plate-like, cube-like, cuboid or any other geometric configuration which has at least one flat surface and is made from a ceramic material, metallic material, semiconductor material or combinations thereof.
  • Interdigital electrodes are within the scope of the present invention
  • Electrodes that are arranged so that they engage with one another, in particular mesh with one another in the manner of a comb.
  • a debounce time is within the scope of the present invention.
  • the debouncing time can be measured with a debouncing counter, which is started when a signal first appears and is increased at regular intervals as long as the signal is present. Only when a predetermined threshold value is exceeded is the signal not interpreted as a fault, but processed further by the system. Debounce times are used to prevent short faults from being mistakenly recognized as a signal.
  • a basic idea of the present invention is the detection of
  • Pipe wall temperatures and the fuel or oxygen conversion can, for example, be used to determine whether condensation has occurred in the exhaust line. In other words, these temperatures must be sufficiently low and the amount of water formed in front of the exhaust line must be sufficiently high. This is a necessary one
  • the senor can be designed as a resistive particle sensor or as a high-voltage sensor.
  • FIG. 1 shows a top view of a sensor for detecting particles in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for operating a sensor for detecting particles according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a time profile of water partial pressure.
  • FIG. 4 shows a time profile of current of the electrodes.
  • FIG. 1 shows a top view of a sensor 10 for the detection of particles in a measurement gas according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor 10 is designed in particular for the detection of soot particles in a gas stream, such as, for example, an exhaust gas stream, an internal combustion engine and for installation in an exhaust gas line of a motor vehicle.
  • the sensor 10 is designed as a soot sensor and can be used with a soot particle filter of a motor vehicle downstream or upstream
  • the sample gas is exhaust gas from an internal combustion engine.
  • the sensor 10 is designed as a resistive particle sensor.
  • the sensor 10 comprises a sensor element 12.
  • the sensor element 12 comprises an electrically insulating element 14.
  • the electrically insulating element 14 is a substrate.
  • the substrate is, for example, a silicon wafer. Alternatively, the substrate is made of a ceramic material.
  • the electrically insulating element 14 is essentially cuboid.
  • the sensor element 10 further comprises a first electrode 16, a second electrode 18, a first feed line 20 and a second feed line 22.
  • the first electrode 16, the second electrode 18, the first feed line 20 and the second feed line 22 are on an upper side 24 of the Arranged substrate 14.
  • the first electrode 16 and the second electrode 18 are designed as interdigital electrodes.
  • the first Electrode 16 is connected to the first lead 20.
  • the second electrode 18 is connected to the second feed line 22.
  • the first feed line 20 and the second feed line 22 represent connection contacts which are designed to electrically contact the first electrode 16 and the second electrode 18.
  • the first electrode 16 and the second electrode 18 are designed to carry out a current and / or voltage measurement.
  • the sensor 10 can optionally have further components, such as a protective tube and / or a heating element, which are not shown in detail.
  • the sensor 10 is connected to an electronic control device 26.
  • the electronic control unit 26 is, for example, an engine control unit
  • the electronic control device has an electronic storage medium 28, such as a chip, on which a
  • the computer program is stored.
  • the computer program contains
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for operating a sensor 10 for detecting particles according to an embodiment of the present invention, such as, for example, the sensor 10 shown in FIG. 1.
  • the internal combustion engine is started in step S10.
  • step S12 it is checked whether at least one predetermined parameter indicates the presence of water, in particular condensation water, on the sensor element 12.
  • a plurality of parameters is preferably used to determine whether a predetermined amount of condensation water is present on the sensor element 12.
  • the predetermined parameter is at least one element selected from the group consisting of exhaust gas temperature, wall temperature of the exhaust line of the internal combustion engine, fuel conversion of the internal combustion engine and
  • Oxygen conversion of the internal combustion engine is checked in step S12 whether it is a cold start of the internal combustion engine. This can be assessed, for example, on the basis of a shutdown time of the control unit 26. If the shutdown time exceeds a threshold value, starting is identified as a cold start. If the shutdown time falls below the threshold, starting is identified as a warm start. Alternatively or additionally, one
  • Ambient temperature can be recorded using a selectable temperature sensor. If the ambient temperature falls below a threshold value, one becomes low ambient temperature identified. If it is a warm start or a high ambient temperature, the formation of condensation water on the sensor element 12 can be ruled out, and the first electrode 16 and the second electrode 18 do not carry out a current and / or voltage measurement in step S14.
  • step S16 the first electrode 16 and the second electrode 18 carry a current and / or
  • the parameter is also checked during the current and / or voltage measurement.
  • Voltage measurement is carried out in particular over a period in which the predetermined parameter indicates the presence of water on the sensor element 12. In other words, it is checked in step S18 whether the parameter during the current and / or voltage measurement
  • the parameter during the current and / or voltage measurement can be a threshold value of an ambient air pressure, a threshold value of an exhaust gas pressure, a threshold value of a sensor element temperature, a threshold value of a reference temperature and / or condensation water detection.
  • an ambient or exhaust gas pressure is set as a value in a range of minimum and maximum limits, and / or it is set that the sensor element temperature or reference temperature must be above freezing point.
  • Condensation detection can be based on a water partial pressure.
  • the water partial pressure p (H20, engine) can be calculated from an oxygen content in the exhaust gas.
  • a saturation partial pressure p (H20, saturation) can be calculated from a measured temperature at sensor element 12.
  • the amount of condensate can be calculated from the
  • the condensation detection can be carried out from the
  • Water partial pressure p (H20) can be calculated from an oxygen conversion.
  • the saturation partial pressure p (H20, saturation) is determined from the temperature of the Heating element calculated. Approval is possible if p (H20)> p (H20, saturation) + safety margin and if a debounce time is exceeded.
  • the current and / or voltage measurement is continued as long as the parameter during the current and / or voltage measurement
  • step S16 Indicates the presence of water on the sensor element 12. In this case, step S16 is returned to.
  • the current and / or voltage measurement is ended in step S20 if the parameter indicates the presence of
  • the current through the electrodes 16, 18 is continuously monitored and continued until it is recognized that no more condensation can occur.
  • the latter can be recognized at the end of the dew point, i.e. using existing dew point functionality, or if a temperature limit is exceeded, in particular a sensor element temperature of more than approx. 70 ° C to 90 ° C.
  • step S22 It is checked in step S22 whether a value of the current and / or
  • the sensor 10 is identified as defective in step S24 if a value of the current and / or voltage measurement falls below the threshold value. For example, the sensor 10 is identified as defective if the current flow through the electrodes 16,
  • the senor 10 is identified in step S26 as intact if a value of the current and / or voltage measurement exceeds the threshold value.
  • the threshold value must have been exceeded at least at one point in time during the current and / or voltage measurement in order to identify the sensor 10 as intact.
  • Figure 3 shows a time profile of water partial pressure.
  • the course of time is exemplary of a cold start at 10 ° C and slow driving.
  • the time in s is plotted on the X axis 30.
  • the water partial pressure p (H20) in hPa is plotted on the Y axis 32.
  • the curve 34 gives the
  • the curve 38 gives the water partial pressure p (H20) calculated from the
  • FIG. 4 shows a time course of the current of the electrodes 16, 18 for the example of FIG. 3, ie during a cold start at 10 ° C. and slow travel.
  • the time in s is plotted on the X axis 30.
  • the current through the electrodes 16, 18 in mA is plotted on the Y axis 32.
  • the curve 40 indicates the current flow through the electrodes 16, 18.
  • a significant increase in the current can be seen after a time of approx. 78 s.
  • the time delay of the rise in the current is due to the fact that water initially on the sensor 10
  • Condensation water can be used for diagnostic purposes, the diagnosis being carried out in the method only if water can be present on the sensor element 12 at all.
  • the senor 10 can be designed as a high-voltage sensor. With such a
  • the method described is equally applicable or feasible.
  • the sensor element 12 also has a second electrode 18, which acts as a counter electrode for the first electrode 16, or an electrical ground.
  • the second electrode 18 acts as a counter electrode for the first electrode 16, or an electrical ground.
  • the electrode or the electrical ground are arranged at a distance from the first electrode on the electrically insulating element.
  • the first electrode 16, the second electrode 18 or electrical ground and the electrically insulating element 14 are thus constructed in a manner similar to a high-voltage capacitor. In this case, performing the electricity and / or
  • Voltage measurement applying a high voltage to the first electrode 16 and detecting an electrical current at the second electrode 18 or the electrical ground.
  • the high voltage applied can be a value in a range from 0.5 kV to 5 kV, for example 2 kV.
  • An electrical current such as a discharge current, can then be tapped at the second electrode 18 or electrical ground, which turns out to be higher, the greater the number of particles between the electrodes or the first electrode and the electrical ground, since this transports more electrical charges.
  • the method can be used as a diagnosis in order to detect that the sensor 10 is installed in the exhaust line. In the sense of a circuit diagnosis
  • Circuit monitoring “) can be tested whether the circuits
  • the method can be demonstrated by evaluating the sensor control.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors (10) zur Detektion von Teilchen in einem Messgas, insbesondere von Rußpartikeln, vorgeschlagen. Der Sensor umfasst ein Sensorelement (12), wobei das Sensorelement (12) ein elektrisch isolierendes Element (14) und mindestens eine erste Elektrode (16) aufweist, wobei die erste Elektrode (16) an dem elektrisch isolierenden Element (14) angeordnet ist. Bei dem Verfahren führt die erste Elektrode (16) eine Strom- und/oder Spannungsmessung durch, falls mindestens ein vorbestimmter Parameter ein Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement (12) anzeigt. Der Sensor (10) wird als intakt identifiziert, falls ein Wert der Strom-und/oder Spannungsmessung einen Schwellwert überschreitet, und der Sensor (10) wird als defekt identifiziert, falls ein Wert der Strom-und/oder Spannungsmessung den Schwellwert unterschreitet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Teilchen in einem
Messgas
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Detektion von Teilchen, wie beispielsweise Ruß- oder Staubpartikeln, bekannt.
Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer
Ausführungsformen und -anwendungen, insbesondere unter Bezugnahme auf Sensoren zur Detektion von Teilchen, insbesondere von Rußpartikeln in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, beschrieben.
Es ist aus der Praxis bekannt, mittels zwei Elektroden, die auf einer Keramik angeordnet sind, eine Konzentration von Teilchen, wie beispielsweise Ruß- oder Staubpartikeln, in einem Abgas zu messen. Dies kann beispielsweise durch eine Messung des elektrischen Widerstands des die beiden Elektroden trennenden keramischen Werkstoffs erfolgen. Genauer wird der elektrische Strom gemessen, der beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden zwischen diesen fließt. Die Rußpartikel lagern sich aufgrund elektrostatischer Kräfte zwischen den Elektroden ab und bilden mit der Zeit elektrisch leitfähige Brücken zwischen den Elektroden. Je mehr dieser Brücken vorhanden sind, umso mehr steigt der gemessene Strom. Es bildet sich somit ein zunehmender Kurzschluss der Elektroden. Das Sensorelement wird periodisch regeneriert, in dem er durch ein integriertes Heizelement auf mindestens 700°C gebracht wird, wodurch die Rußablagerungen wegbrennen.
Derartige Sensoren werden beispielsweise in einem Abgasstrang einer
Brennkraftmaschine, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor der Dieselbauart eingesetzt. Üblicherweise befinden sich diese Sensoren
stromabwärts des Auslassventils bzw. des Rußpartikelfilters.
Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Detektion von Teilchen beinhalten diese noch
Verbesserungspotenzial. So ist bislang eine Eigendiagnose nicht zuverlässig möglich.
Offenbarung der Erfindung
Es wird daher ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Teilchen, insbesondere von Rußpartikeln vorgeschlagen, welches die Nachteile bekannter Betriebsverfahren zumindest weitgehend vermeidet und das die Durchführung einer Eigendiagnose des Sensors erlaubt, bei der eine Vergiftung der Interdigitalelektrode erkannt wird. Dabei wird das Problem umgangen, dass bei intaktem Partikelfilter keine messbaren Partikelkonzentrationen auftreten, die genutzt werden könnten, um eine direkte Plausibilisierung der Rußmessung durchzuführen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Teilchen in einem Messgas, insbesondere von Rußpartikeln, wobei der Sensor ein Sensorelement umfasst, wobei das Sensorelement ein elektrisch isolierendes Element und mindestens eine erste Elektrode aufweist, wobei die erste Elektrode an dem elektrisch isolierenden Element angeordnet ist, führt die erste Elektrode eine Strom- und/oder Spannungsmessung durch, falls mindestens ein vorbestimmter Parameter ein Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement anzeigt. Der Sensor wird als intakt identifiziert, falls ein Wert der Strom- und/oder Spannungsmessung einen Schwellwert überschreitet, und der Sensor wird als defekt identifiziert, falls ein Wert der Strom- und/oder Spannungsmessung den Schwellwert unterschreitet.
Somit wird in Phasen, in denen eine bestimmte Temperatur unterschritten ist, wie beispielsweise in Phasen mit niedrigen Temperaturen, die Anwesenheit von flüssigem Wasser zu Eigendiagnose des Sensors genutzt. Dabei wird
ausschließlich, wenn das Vorliegen von flüssigem Wasser gewährleistet ist und somit eine Freigabebedingung gegeben ist, überprüft, ob der Stromfluss durch die Elektroden oberhalb oder unterhalb eines Grenzwerts liegt.
Bevorzugt werden mehrere Parameter berücksichtigt, die jeweils ein
Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement anzeigen. Die Strom- und/oder Spannungsmessung wird dann durchgeführt, falls alle vorbestimmten Parameter, eine vorbestimmte Anzahl von Parametern oder eine vorbestimmte Anzahl an gewichteten Parametern ein Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement anzeigen. Somit wird sicherer gewährleistet, dass Wasser am Sensorelement anwesend ist.
Bevorzugt wird der Sensor als intakt identifiziert, falls alle Werte während der Strom- und/oder Spannungsmessung den Schwellwert überschreiten. Dadurch wird die Eigendiagnose zuverlässiger.
Bei einer Weiterbildung wird der vorbestimmte Parameter kontinuierlich überprüft. Dadurch wird die Eigendiagnose zuverlässiger.
Bei einer Weiterbildung wird die Strom- und/oder Spannungsmessung über einen Zeitraum durchgeführt, in dem der vorbestimmte Parameter das Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement anzeigt.
Bei einer Weiterbildung ist das Messgas Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei der vorbestimmte Parameter mindestens ein Element ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Abgastemperatur, Wandtemperatur des Abgasstrangs der Brennkraftmaschine, Kraftstoff Umsatz der Brennkraftmaschine und
Sauerstoffumsatz der Brennkraftmaschine.
Bei einer Weiterbildung ist das Wasser Kondensationswasser. Damit ist das Verfahren insbesondere nach einem Motorstart durchführbar. Während einer Phase nach Motorstart bis zum Taupunktende kommt es zu Kondensation von flüssigem Wasser im Abgasstrang. Während der fortschreitenden Erwärmung des Abgasstrangs tritt dies immer weiter stromabwärts im Abgasstrang auf. Ab einem gewissen Zeitpunkt wird es zu einem Kondensationsvorgang auf dem Sensor kommen. Aufgrund Vereinfachungen des Kondensationsmodells und aufgrund inhärenter Toleranzen, insbesondere ungenauer Temperaturangaben, wird der Zeitpunkt des Eintreffens der Kondensationsfront nicht genau vorher zu sagen sein. Das Verfahren erlaubt jedoch anhand des Parameters bzw. der Parameter eine Entscheidung zu treffen, ob eine Diagnose durchgeführt werden kann oder nicht.
Bei einer Weiterbildung wird die Strom- und/oder Spannungsmessung beendet, wenn der Parameter ein Vorhandensein von Kondensationswasser auf dem Sensorelement ausschließt. Damit wird die Durchführung der Diagnose beendet, wenn keine Kondensation mehr eintreten kann.
Bei einer Weiterbildung ist das Messgas Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei der Parameter zumindest nach einem Start der Brennkraftmaschine überprüft wird. Damit wird festgestellt, ob es sich um einen Kaltstart oder einen Warmstart handelt, wobei bei letzterem die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Kondensationswasser deutlich geringer ist.
Bei einer Weiterbildung ist der Parameter ein Kaltstart der Brennkraftmaschine und/oder ein Schwellwert einer Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine. Bei einem Kaltstart ist die Temperatur im Abgasstrang gering, so dass
Kondensationswasser gebildet wird. Kalte Umgebungstemperaturen können den Abgasstrang ebenfalls soweit abkühlen, dass Kondensationswasser gebildet wird.
Bei einer Weiterbildung ist das Messgas Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei der Parameter während der Strom- und/oder Spannungsmessung überprüft wird. Damit kann festgestellt werden, ob die Freigabebedingung für die Durchführung der Diagnose weiterhin gegeben ist.
Bei einer Weiterbildung ist der Parameter ein Schwellwert eines
Umgebungsluftdrucks, ein Schwellwert eines Abgasdrucks, ein Schwellwert einer Sensorelementtemperatur, ein Schwellwert einer Referenztemperatur und/oder Kondensationswassererkennung.
Bei einer Weiterbildung basiert die Kondensationswassererkennung auf einem Wasserpartialdruck. Bei einer Weiterbildung wird die Strom- und/oder Spannungsmessung durchgeführt, falls der mindestens eine vorbestimmte Parameter ein
Vorhandensein von einer vorbestimmten Mindestmenge an Wasser auf dem Sensorelement anzeigt.
Bei einer Weiterbildung weist das Sensorelement weiterhin eine zweite Elektrode auf, wobei das elektrisch isolierende Element ein Substrat ist, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode beabstandet voneinander auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode die Strom- und/oder Spannungsmessung durchführen, falls der mindestens eine
vorbestimmter Parameter ein Vorhandensein von Wasser auf dem
Sensorelement anzeigt.
Alternativ weist das Sensorelement weiterhin eine zweite Elektrode oder eine elektrische Masse auf, wobei die zweite Elektrode oder die elektrische Masse von der ersten Elektrode beabstandet an dem elektrisch isolierenden Element angeordnet sind, wobei das Durchführen der Strom- und/oder
Spannungsmessung ein Anlegen einer Hochspannung an die erste Elektrode und das Erfassen eines elektrischen Stroms an der zweiten Elektrode oder der elektrischen Masse umfasst.
Es wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Es wird weiterhin ein elektronisches Speichermedium vorgeschlagen, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist.
Es wird weiterhin ein elektronisches Steuergerät vorgeschlagen, welches ein solches elektronisches Speichermedium umfasst.
Unter einem Teilchen im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Partikel, insbesondere ein elektrisch leitfähiges Teilchen, zu verstehen, wie beispielsweise Ruß- oder Staubpartikel.
Unter einer Elektrode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bauteil zu verstehen, das für eine Strom- und/oder Spannungsmessung geeignet ist. Die Angaben erste und zweite Elektrode werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich verwendet, um die Elektroden begrifflich zu unterscheiden, sollen aber keine bestimmte Reihenfolge oder Gewichtung dieser Bauteile angeben.
Unter einer Strom- und/oder Spannungsmessung ist im Rahmen der
vorliegenden Erfindung eine Messung eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung zu verstehen. Die Messung erfolgt dabei zwischen zwei Elektroden bzw. einer Elektrode und einem Bezugspotential. Dabei kann an die Elektroden eine bestimmte elektrische Spannung angelegt werden und ein Stromfluss zwischen den Elektroden gemessen werden oder an die Elektroden ein elektrischer Strom angelegt werden und eine Spannung zwischen den Elektroden gemessen werden. Eine Strom- und/oder Spannungsmessung kann insbesondere eine Widerstandsmessung sein, wobei ein Widerstand des durch die Elektroden und das Substrat gebildeten Aufbaus gemessen werden kann. Es kann beispielsweise eine spannungsgesteuerte oder spannungsgeregelte Messung und/oder eine stromgesteuerte und/oder stromgeregelte Messung erfolgen. Das Anlegen des Stroms und/oder der elektrischen Spannung kann in Form eines kontinuierlichen Signals und/oder auch in Form eines gepulsten Signals erfolgen. So kann beispielsweise eine Gleichspannung und/oder ein Gleichstrom angelegt werden und eine Stromantwort bzw. eine
Spannungsantwort erfasst werden. Alternativ kann eine gepulste Spannung und/oder ein gepulster Strom angelegt werden und eine Stromantwort bzw. eine Spannungsantwort erfasst werden. Statt des momentanen Stromflusses durch die Elektroden kann auch ein Widerstand der Elektroden bzw. dessen Kehrwert (= Leitwert) als Messgröße verwendet werden. Auch kann es sinnvoll sein, aus einem momentanen Stromfluss eine Ladungsmenge zu integrieren. Weiterhin ist es möglich eine Hochspannung an eine Elektrode anzulegen und an einer Gegenelektrode oder einer elektrischen Masse einen elektrischen Strom, wie beispielsweise einem Entladestrom, zu messen.
Unter einem Substrat ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gegenstand mit einer plattenförmigen, würfelförmigen, quaderförmigen oder jeglichen anderen geometrischen Ausbildung zu verstehen, der mindestens eine ebene Oberfläche aufweist und aus einem keramischen Material, metallischen Material, Halbleitermaterial oder Kombinationen derselben hergestellt ist. Unter Interdigitalelektroden sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung
Elektroden zu verstehen, die so angeordnet sind, dass sie ineinander eingreifen, insbesondere kammförmig ineinander eingreifen.
Unter einer Entprellzeit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein
vorgegebener Zeitraum zu verstehen, in dem ein Signal mindestens an einem Eingang eines Systems anliegen muss, damit es erkannt wird und vom System weiterverarbeitet werden kann. Es handelt sich dabei nicht zwingend um die kürzeste technisch mögliche Zeit. Die Entprellzeit kann mit einem Entprellzähler gemessen werden, der beim ersten Auftreten eines Signals gestartet und in regelmäßigen Abständen erhöht wird, solange das Signal anliegt. Erst wenn ein vorgegebener Schwellwert überschritten wird, wird das Signal nicht als Störung interpretiert, sondern vom System weiterverarbeitet. Entprellzeiten werden verwendet, um zu verhindern, dass kurze Störungen irrtümlich als Signal erkannt werden.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, die Erkennung von
Kondensation als Freigabebedingung zur Durchführung einer Diagnose des Sensors. Auf Basis von Abgastemperaturen; Rohrwandtemperaturen sowie anhand des Kraftstoff- bzw. Sauerstoffumsatzes kann beispielsweise erkannt werden, ob es zu Kondensation im Abgasstrang kam. Mit anderen Worten müssen diese Temperaturen hinreichend niedrig sein und die vorm Abgasstrang gebildete Wassermenge hinreichend hoch. Dies ist eine notwendige
Freigabebedingung für die Durchführung der Diagnose, sonst kann es bei für die Diagnose ungünstigen Bedingungen nicht zu Kondensation kommen und es resultiert ein false fail der Diagnose. Grundsätzlich kann der Sensor als resistiver Partikelsensor oder als Hochspannungssensor ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen Sensor zur Detektion von Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 3 einen zeitlichen Verlauf von Wasserpartialdruck Figur 4 einen zeitlichen Verlauf von Strom der Elektroden.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensor 10 zur Detektion von Teilchen in einem Messgas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 10 ist insbesondere zur Detektion von Rußpartikeln in einem Gasstrom, wie beispielsweise einem Abgasstrom, einer Brennkraftmaschine und zum Einbau in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Beispielsweise ist der Sensor 10 als Rußsensor ausgebildet und lässt sich stromabwärts oder stromaufwärts eines Rußpartikelfilters eines Kraftfahrzeugs mit einem
Dieselverbrennungsmotor anordnen. Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Messgas um Abgas einer Brennkraftmaschine. Der Sensor 10 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als resistiver Partikelsensor ausgebildet.
Der Sensor 10 umfasst ein Sensorelement 12. Das Sensorelement 12 umfasst ein elektrisch isolierendes Element 14. Das elektrisch isolierende Element 14 ist ein Substrat. Das Substrat ist beispielsweise ein Siliziumwafer. Alternativ ist das Substrat aus einem keramischen Material hergestellt. Das elektrisch isolierende Element 14 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Sensorelement 10 umfasst weiterhin eine erste Elektrode 16, eine zweite Elektrode 18, eine erste Zuleitung 20 und eine zweite Zuleitung 22. Die erste Elektrode 16, die zweite Elektrode 18, die erste Zuleitung 20 und die zweite Zuleitung 22 sind auf einer Oberseite 24 des Substrats 14 angeordnet. Die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 18 sind als Interdigitalelektroden ausgebildet. Die erste Elektrode 16 ist mit der ersten Zuleitung 20 verbunden. Die zweite Elektrode 18 ist mit der zweiten Zuleitung 22 verbunden. Die erste Zuleitung 20 und die zweite Zuleitung 22 stellen Anschlusskontakte dar, die zum elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 18 ausgebildet sind. Die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 18 sind zum durchführen einer Strom- und/oder Spannungsmessung ausgebildet. Der Sensor 10 kann optional weitere Bauteile aufweisen, wie beispielsweise ein Schutzrohr und/oder ein Heizelement, die nicht näher dargestellt sind.
Der Sensor 10 ist mit einem elektronischen Steuergerät 26 verbunden. Das elektronische Steuergerät 26 ist beispielsweise ein Motorsteuergerät der
Brennkraftmaschine. Das elektronische Steuergerät weist ein elektronisches Speichermedium 28, wie beispielsweise einen Chip, auf, auf dem ein
Computerprogramm gespeichert ist. Das Computerprogramm enthält
Anweisungen zum Durchführen eines Verfahrens zum Betreiben des Sensors 10. Ein solches Verfahren wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sensors 10 zur Detektion von Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie beispielsweise des in Figur 1 dargestellten Sensors 10. In Schritt S10 wir die Brennkraftmaschine gestartet. In Schritt S12 wird überprüft, ob mindestens ein vorbestimmter Parameter ein Vorhandensein von Wasser, insbesondere Kondensationswasser, auf dem Sensorelement 12 anzeigt.
Bevorzugt wird anhand mehrere Parameter ermittelt, ob eine vorbestimmte Menge an Kondensationswasser auf dem Sensorelement 12 vorhanden ist. Der vorbestimmte Parameter ist mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Abgastemperatur, Wandtemperatur des Abgasstrangs der Brennkraftmaschine, Kraftstoff Umsatz der Brennkraftmaschine und
Sauerstoffumsatz der Brennkraftmaschine. Beispielsweise wird in Schritt S12 überprüft, ob es sich um einen Kaltstart der Brennkraftmaschine handelt. Dies kann beispielsweise anhand einer Abstellzeit des Steuergeräts 26 beurteilt werden. Überschreitet die Abstellzeit einen Schwellwert, wird das Starten als Kaltstart identifiziert. Unterschreitet die Abstellzeit den Schwellwert, wird das Starten als Warmstart identifiziert. Alternativ oder zusätzlich kann eine
Umgebungstemperatur mittels eines selektierbaren Temperaturfühlers erfasst werden. Unterschreitet die Umgebungstemperatur einen Schwellwert, wird eine niedrige Umgebungstemperatur identifiziert. Handelt es sich um einen Warmstart bzw. eine hohe Umgebungstemperatur, ist die Bildung von Kondensationswasser am Sensorelement 12 auszuschließen, und die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 18 führen in Schritt S14 keine Strom- und/oder Spannungsmessung durch.
Bei einem Kaltstart bzw. einer niedrigen Umgebungstemperatur kommt es zu Kondensation im Abgasstrang, so dass der Parameter Kondensationswasser auf dem Sensorelement 12 anzeigt. In diesem Fall führen in Schritt S16 die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 18 eine Strom- und/oder
Spannungsmessung durch. Der Parameter wird auch während der Strom- und/oder Spannungsmessung überprüft. Die Strom- und/oder
Spannungsmessung wird insbesondere über einen Zeitraum durchgeführt, in dem der vorbestimmte Parameter das Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement 12 anzeigt. Mit anderen Worten wird in Schritt S18 überprüft, ob der Parameter während der Strom- und/oder Spannungsmessung das
Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement 12 anzeigt. Der Parameter während der Strom- und/oder Spannungsmessung kann ein Schwellwert eines Umgebungsluftdrucks, ein Schwellwert eines Abgasdrucks, ein Schwellwert einer Sensorelementtemperatur, ein Schwellwert einer Referenztemperatur und/oder Kondensationswassererkennung sein. Beispielsweise wird ein Umgebungs- oder Abgas-Druck als ein Wert in einem Bereich von Minimum- und Maximum- Grenzen festgelegt, und/oder wird festgelegt, dass die Sensorelementtemperatur oder Referenztemperatur oberhalb des Gefrierpunkts sein muss. Die
Kondensationserkennung kann auf einem Wasserpartialdruck basieren. Der Wasserpartialdruck p(H20, Motor) kann aus einem Sauerstoffgehalt im Abgas berechnet werden. Gemäß einer ersten Variante kann ein Sättigungspartialdruck p(H20, Sättigung) aus einer gemessenen Temperatur am Sensorelement 12 berechnet werden. Die Berechnung der Kondensatmenge kann aus dem
Abgasmassenstrom und p(H20) - p(H20, Sättigung) erfolgen. Diese Variante stellt eine vereinfachte Funktion dar, die nicht ermöglicht, den Zeitpunkt/Verlauf des Kondensationsvorgangs am Sensor 10 zu ermitteln. So findet die
Kondensation nach Motorstart zunächst stromaufwärts vom Sensor 10 statt. Die Kondensationserkennung kann gemäß einer zweiten Variante aus dem
Wasserpartialdruck p(H20) aus einem Sauerstoffumsatz berechnet werden. Der Sättigungspartialdruck p(H20, Sättigung) aus wird aus der Temperatur des Heizelements berechnet. Eine Freigabe ist möglich, wenn p(H20) > p(H20, Sättigung) + Sicherheitsmarge ist und wenn eine Entprellzeit überschritten ist.
Die Strom- und/oder Spannungsmessung wird so lange fortgesetzt, wie der Parameter während der Strom- und/oder Spannungsmessung das
Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement 12 anzeigt. In diesem Fall wird zu Schritt S16 zurückgekehrt. Die Strom- und/oder Spannungsmessung wird in Schritt S20 beendet, wenn der Parameter ein Vorhandensein von
Kondensationswasser auf dem Sensorelement 12 ausschließt. Beispielsweise wird der Strom durch die Elektroden 16, 18 kontinuierlich beobachtet und so lange fortgesetzt bis erkannt wird, dass keine Kondensation mehr eintreten kann. Letzteres ist zu erkennen am Taupunktende, d.h. unter Nutzung vorhandener Taupunktfunktionalität, oder an der Überschreitung einer Temperaturgrenze, insbesondere einer Sensorelementtemperatur von mehr als ca.70°C bis 90°C.
Dabei wird in Schritt S22 überprüft, ob ein Wert der Strom- und/oder
Spannungsmessung einen Schwellwert überschreitet oder nicht. Der Sensor 10 wird in Schritt S24 als defekt identifiziert, falls ein Wert der Strom- und/oder Spannungsmessung den Schwellwert unterschreitet. Beispielsweise wird der Sensor 10 als defekt identifiziert, wenn der Stromfluss durch die Elektroden 16,
18 zu allen Zeitpunkten während der Strom- und/oder Spannungsmessung kleiner als ein Schwellwert war. Der Sensor 10 wird dahingegen in Schritt S26 als intakt identifiziert, falls ein Wert der Strom- und/oder Spannungsmessung den Schwellwert überschreitet. Beispielsweise muss der Schwellwert zu mindestens einem Zeitpunkt während der Strom- und/oder Spannungsmessung überschritten worden sein, um den Sensor 10 als intakt zu identifizieren.
Figur 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf von Wasserpartialdruck. Der zeitliche Verlauf ist dabei beispielhaft für einen Kaltstart bei 10°C und langsamer Fahrt.
Auf der X-Achse 30 ist die Zeit in s aufgetragen. Auf der Y-Achse 32 ist der Wasserpartialdruck p(H20) in hPa aufgetragen. Die Kurve 34 gibt den
Wasserpartialdruck p(H20) berechnet aus dem Sauerstoffumsatz an. Die Kurve 36 gibt den Wasserpartialdruck p(H20) berechnet aus der TM-Temperatur an.
Die Kurve 38 gibt den Wasserpartialdruck p(H20) berechnet aus dem
Sauerstoffumsatz im 20 s Mittel an. Zu erkennen ist ein zeitlicher allmählicher Anstieg des Wasserpartialdrucks p(H20). Figur 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf von Strom der Elektroden 16, 18 für das Beispiel der Figur 3, d.h. bei einem Kaltstart bei 10°C und langsamer Fahrt. Auf der X-Achse 30 ist die Zeit in s aufgetragen. Auf der Y-Achse 32 ist der Strom durch die Elektroden 16, 18 in mA aufgetragen. Die Kurve 40 gibt den zeitlichen Stromfluss durch die Elektroden 16, 18 an. Zu erkennen ist ein deutlicher Anstieg des Stroms nach einer Zeit von ca. 78 s. Die zeitliche Verzögerung des Anstiegs des Stroms ist dadurch bedingt, dass Wasser zunächst am Sensor 10
kondensiert und durch sukzessive Erwärmung wieder verdampft. Die zeigt, wie sich die Kondensationswasserfront durch den Abgasstrang bewegt. Dies mach deutlich, wie das Vorhandensein von Wasser, insbesondere
Kondensationswasser, zu Diagnosezwecken genutzt werden kann, wobei bei dem Verfahren die Diagnose nur durchgeführt wird, wenn überhaupt Wasser auf dem Sensorelement 12 vorhanden sein kann.
Alternativ zu dem zuvor beschriebenen resistiven Partikelsensor kann der Sensor 10 als Hochspannungssensor ausgebildet sein. Bei einem solchen
Hochspannungssensor ist das beschriebene verfahren gleichermaßen anwendbar bzw. durchführbar. Bei einem Hochspannungssensor weist das Sensorelement 12 weiterhin eine zweite Elektrode 18, die als Gegenelektrode für die erste Elektrode 16 wirkt, oder eine elektrische Masse auf. Die zweite
Elektrode oder die elektrische Masse sind von der ersten Elektrode beabstandet an dem elektrisch isolierenden Element angeordnet. Die erste Elektrode 16, die zweite Elektrode 18 bzw. elektrische Masse und das elektrisch isolierende Element 14 werden somit ähnlich einem Hochspannungskondensator aufgebaut. In diesem Fall umfasst das Durchführen der Strom- und/oder
Spannungsmessung ein Anlegen einer Hochspannung an die erste Elektrode 16 und das Erfassen eines elektrischen Stroms an der zweiten Elektrode 18 oder der elektrischen Masse. Die angelegte Hochspannung kann ein Wert in einem Bereich von 0,5 kV bis 5 kV sein, beispielsweise 2 kV. Durch das Anlegen einer Hochspannung an die erste Elektrode 16 werden elektrische Ladungen zur zweiten Elektrode 18 bzw. elektrischen Masse mittels den im Abgas befindlichen Partikeln transportiert. An der zweiten Elektrode 18 bzw. elektrischen Masse kann dann ein elektrischer Strom, wie beispielsweise Entladestrom, abgegriffen werden, der umso höher ausfällt desto größer die Anzahl an Partikeln zwischen den Elektroden bzw. erster Elektrode und elektrischer Masse, da dadurch mehr elektrische Ladungen transportiert werden.
Das Verfahren kann als Diagnose verwendet werden, um zu detektieren, dass der Sensor 10 im Abgasstrang verbaut ist. Im Sinne einer Schaltungsdiagnose
C, Circuit monitoring“) kann getestet werden, ob die Schaltkreise und
Leitungswege nicht unterbrochen sind. Außerdem lässt das Verfahren
Rückschlüsse auf die Partikelmessfähigkeit des Sensors ziehen („performance faults“;„monitoring capability“). Insbesondere erlaubt das Verfahren die Erkennung von Ablagerungen auf den Elektroden, d.h. eine Vergiftung. Das
Verfahren ist über eine Auswertung der Sensorsteuerung nachweisbar.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Sensors (10) zur Detektion von Teilchen, insbesondere von Rußpartikeln, in einem Messgas, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Sensorelement (12), wobei das Sensorelement (12) ein elektrisch isolierendes Element Substrat (14) und mindestens eine erste Elektrode (16) aufweist, wobei die erste Elektrode (16) an dem elektrisch isolierenden Element (14) angeordnet ist, wobei die erste Elektrode (16) eine Strom- und/oder Spannungsmessung durchführt, falls mindestens ein vorbestimmter Parameter ein Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement (12) anzeigt, wobei der Sensor (10) als intakt identifiziert wird, falls ein Wert der Strom- und/oder Spannungsmessung einen
Schwellwert überschreitet, und der Sensor (10) als defekt identifiziert wird, falls ein Wert der Strom- und/oder Spannungsmessung den Schwellwert unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Parameter kontinuierlich überprüft wird.
3. Verfahren nach einem Anspruch 1 oder 2, wobei die Strom- und/oder
Spannungsmessung über einen Zeitraum durchgeführt wird, in dem der vorbestimmte Parameter das Vorhandensein von Wasser auf dem
Sensorelement anzeigt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Messgas Abgas einer Brennkraftmaschine ist, wobei der vorbestimmte Parameter mindestens ein Element ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Abgastemperatur, Wandtemperatur des Abgasstrangs der Brennkraftmaschine, Kraftstoffumsatz der Brennkraftmaschine und Sauerstoffumsatz der Brennkraftmaschine.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wasser
Kondensationswasser ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Strom- und/oder Spannungsmessung beendet wird, wenn der Parameter ein Vorhandensein von
Kondensationswasser auf dem Sensorelement (12) ausschließt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Messgas Abgas einer Brennkraftmaschine ist, wobei der Parameter zumindest nach einem Start der Brennkraftmaschine überprüft wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Parameter ein Kaltstart der
Brennkraftmaschine und/oder ein Schwellwert einer Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Messgas Abgas einer Brennkraftmaschine ist, wobei der Parameter während der Strom- und/oder Spannungsmessung überprüft wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Parameter ein Schwellwert eines Umgebungsluftdrucks, ein Schwellwert eines Abgasdrucks, ein Schwellwert einer Sensorelementtemperatur, ein Schwellwert einer Referenztemperatur und/oder Kondensationswassererkennung ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kondensationswassererkennung auf einem Wasserpartialdruck basiert.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Strom- und/oder Spannungsmessung durchgeführt wird, falls der mindestens eine
vorbestimmte Parameter ein Vorhandensein von einer vorbestimmten Mindestmenge an Wasser auf dem Sensorelement (12) anzeigt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Sensorelement (12) weiterhin eine zweite Elektrode (18) aufweist, wobei das elektrisch isolierende Element (14) ein Substrat ist, wobei die erste Elektrode (16) und die zweite Elektrode (18) beabstandet voneinander auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die erste Elektrode (16) und die zweite Elektrode (18) die Strom- und/oder Spannungsmessung durchführen, falls der mindestens eine vorbestimmter Parameter ein Vorhandensein von Wasser auf dem Sensorelement (12) anzeigt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Sensorelement (12) weiterhin eine zweite Elektrode (18) oder eine elektrische Masse aufweist, wobei die zweite Elektrode (18) oder die elektrische Masse von der ersten Elektrode (18) beabstandet an dem elektrisch isolierenden Element angeordnet sind, wobei das Durchführen der Strom- und/oder
Spannungsmessung ein Anlegen einer Hochspannung an die erste Elektrode (16) und das Erfassen eines elektrischen Stroms an der zweiten Elektrode
(18) oder der elektrischen Masse umfasst.
15. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen.
16. Elektronisches Speichermedium (28), auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.
17. Elektronisches Steuergerät (26), welches ein elektronisches Speichermedium (28) nach Anspruch 16 umfasst.
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