WO2020126193A1 - Particle sensor and method for producing same - Google Patents

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WO2020126193A1
WO2020126193A1 PCT/EP2019/080351 EP2019080351W WO2020126193A1 WO 2020126193 A1 WO2020126193 A1 WO 2020126193A1 EP 2019080351 W EP2019080351 W EP 2019080351W WO 2020126193 A1 WO2020126193 A1 WO 2020126193A1
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WO
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particle
sensor
deflection
particles
charged particles
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Application number
PCT/EP2019/080351
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German (de)
French (fr)
Inventor
Radoslav Rusanov
Simon Schneider
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
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    • F21Y2103/10Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
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    • G01N2015/0042Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the disclosure relates to a particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream.
  • the disclosure further relates to a method for producing a
  • Particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream.
  • Preferred embodiments relate to a particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream, one with respect to a flow direction of the fluid stream downstream of the
  • Particle charging device arranged particle deflection device for influencing the trajectories of charged particles, and one with respect to the flow direction downstream of the particle deflection device
  • the sensor device for recording information about charged particles, the sensor device having a sensitivity to the charged particles which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device.
  • a mechanism counteracting this effect can be provided in an effective chain of the particle sensor by the combination of features mentioned above, so that an influence of the
  • Particle size can be reduced to the measurement signal of the sensor device or completely suppressed.
  • Sensor device has a sensitivity to the electrical charge of the charged particles, which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device.
  • Exercise sensor device or its sensing electrode, which can be detected and also evaluated in further preferred embodiments.
  • the fluid flow can be an exhaust gas flow from an internal combustion engine.
  • the particles can be soot particles, such as those that arise during the combustion of fuel by an internal combustion engine.
  • the principle according to the embodiments can be used both for sensing particles formed as solids (e.g. soot particles, such as those contained in an exhaust gas stream of an internal combustion engine) and for sensing e.g. liquid particles (e.g. aerosol) can be used.
  • a guide device for guiding the fluid flow along components of the particle sensor can be provided, for example a hollow cylindrical one
  • trained guide element e.g. a pipe.
  • Particle deflection device is designed to move the charged particles at least in one of the flow direction
  • Deflection direction is perpendicular to the flow direction. This enables a particularly efficient influencing of the movement of the charged particles.
  • Particle deflection device is designed to generate a homogeneous electric field at least in regions, the field lines of which are parallel to the deflection direction.
  • Particle deflection device is designed to a degree of
  • Sensor device has a sensitivity to the charged particles, which is dependent on a position of the trajectory of the respective charged particle along the deflection direction, or a location-dependent
  • Sensor device has at least one sensing electrode.
  • Electrode surface of the sensing electrode has a triangular shape, in particular the shape of a right-angled triangle.
  • Electrode surface of the sensing electrode has a shape which is delimited by two mutually orthogonal sections and a curve section, the course of which is proportional to 1 / y 2 , where y represents a coordinate corresponding to the deflection direction, the coordinate axis being collinear with one of the sections.
  • Sensor device has at least one aperture.
  • selectively charged particles can be removed from the fluid stream with special trajectories, in particular before they pass through the sensor device, as a result of which the removed particles are no longer used as a basis for the measurement by the sensor device.
  • the sensor device has at least one aperture.
  • Particle deflection device deflected particles are intercepted by means of the aperture before they reach the sensor device, so that this
  • Sensing electrode has a segmentation into several partial areas, one or more of the partial areas, in particular optionally, can be interconnected.
  • Further preferred embodiments relate to a method for producing a particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream, the method comprising the following steps: Providing a downstream of the particle charging device with respect to a flow direction of the fluid stream
  • Particle deflection device for influencing the trajectories of charged particles, and providing a sensor device arranged downstream of the particle deflection device with respect to the flow direction
  • the Sensor device has a sensitivity to the charged particles, which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device.
  • Further preferred embodiments relate to the use of the particle sensor according to the embodiments for determining a variable characterizing a number of particles in the fluid flow, in particular for determining a particle number density, in particular in an exhaust system of an internal combustion engine.
  • Figure 1 schematically shows a side view of a particle sensor according to
  • FIG. 2 schematically shows a side view of a particle sensor according to further preferred embodiments
  • 3B, 3C each schematically an electrode geometry according to another
  • FIG. 4 schematically shows a simplified flow diagram according to others
  • FIG. 1 schematically shows a side view of a particle sensor 100 according to preferred embodiments.
  • the particle sensor 100 has one
  • the particle charging device 110 for electrically charging particles P in a fluid flow A1, whereby charged particles P 'are obtained.
  • the particle charging device 1 10 has a corona electrode 1 12 for generating a corona discharge 1 13, by means of which ions can be generated, through which the particles P can be charged.
  • Particle charging device 110 also have a different type of device for ion generation.
  • the ions generated by the corona discharge 113 electrically charge the particles P in the fluid stream A1, either within the electric field of the corona electrode 1 13, e.g. on their way to an optional counter electrode 1 12 ', and / or diffusively, outside the field region 114 of the corona electrode 113.
  • the particle sensor 100 further has a flow direction x of the fluid flow A1 downstream of the particle charging device 110
  • Measurement signal of the sensor device 130 can be reduced or completely suppressed.
  • Sensor device 130 works according to the principle of influence, with charged particles P 'moving past sensor device 130 or a sensing electrode (not shown in FIG. 1) of sensor device 130
  • Influence the sensor device 130 or its sensing electrode which can be detected and, in further preferred embodiments, also evaluated.
  • the fluid flow A1 can be an exhaust gas flow from an internal combustion engine.
  • the particles P can be soot particles, such as those produced in the course of combustion of fuel by an internal combustion engine.
  • the principle according to the embodiments can be used both for sensing particles formed as solids (e.g. soot particles, such as those contained in an exhaust gas stream of an internal combustion engine) and for sensing e.g. liquid particles (e.g. aerosol) can be used.
  • At least some components 1 10, 1 12, 1 12 ′′, 120, 130 of the particle sensor 100 are arranged on a surface 102 a of a carrier element 102, which is designed, for example, as a preferably planar ceramic substrate.
  • Particle deflection device 120 is designed to influence a movement of the charged particles P 'at least in a deflection direction y different from the flow direction x, the deflection direction y in particular being perpendicular to the flow direction x. This enables a particularly efficient influencing of the movement of the charged particles P '.
  • FIG. 2 schematically shows a side view of a particle sensor 100a according to further preferred embodiments.
  • a particle stream AT having the particles P is fed to the particle sensor 100a in FIG. 2 from the left.
  • a Ion source 1 10 'generates ions I (here also schematically illustrated by the sign “+”, but not limited to a positive electrical charge) for charging the particles P, as a result of which the charged particles P ′ are obtained in the charging region 1 14 first move further to the right in accordance with the flow direction x in FIG. 2, where they reach the particle deflection device 120.
  • ions I here also schematically illustrated by the sign “+”, but not limited to a positive electrical charge
  • the charged particles P ′, P1, P2 are deflected to different extents by the particle deflection device 120, in particular in accordance with their diameter-charge ratio, cf. the different trajectories T1, T2.
  • Particle deflection device 120 is designed, at least
  • the sensor device 130 detects the charged particles P1, P2 by means of its sensing electrode 132 on the basis of the mirror charge (influence effect) which arises from particles located in its region B, in particular above it.
  • Sensor device 130 has a sensitivity to the charged particles P ′, P1, P2, which is location-dependent or depends on a position of the trajectory T1, T2 of the respective charged particle along the deflection direction y. This ensures that depending on the position of the trajectory T1, T2 of a particle - viewed along the deflection direction y - the charged is detected
  • charged particles P1, P2 deflected to different degrees can thus be detected differently by “good” (ie, with different sensitivity with regard to the charge of the particle) by the sensor device 130.
  • good ie, with different sensitivity with regard to the charge of the particle
  • Sensor device 130 has at least one sensing electrode 132 on which the described influence of the charged particles P1, P2 takes place.
  • a differential surface element dA, dA 'of the electrode surface EF1 of the at least one sensing electrode 132 along the deflection direction y depends on a position along the deflection direction.
  • the differential area element dA which is arranged between the coordinates yO, y1 of a coordinate axis corresponding to the deflection direction y, has a different size (area) than the further differential area element dA ', which lies between the coordinates y1, y2 of the Deflection direction y corresponding coordinate axis is arranged.
  • the further differential area element dA enables a stronger interaction with charged particles in the area dA ′ of the electrode area assigned to it (in relation to a movement of the particles along the flow direction x) than e.g. is the case with the differential area element dA.
  • lighter charged particles P2 which are more deflected by the particle deflection device 120 (trajectory T2), than heavier charged particles P1
  • Electrode surface EF1 of the sensing electrode 132 are moved, whereas the heavier charged particles P1 are moved into the less “charge sensitive” areas dA of the electrode surface EF1 of the sensing electrode 132.
  • the electrode surface EF1 of the sensing electrode 132 is designed in accordance with further preferred embodiments (here “linear”, cf. the width of the electrode surface EF1 that increases vertically downward in FIG. 3A) such that less strongly deflected particles P1 remain above it for a shorter time and related to their charge less to the measurement signal (e.g. characterized by a
  • Time integral over the charge influenced in the sensing electrode 132) of the sensor device 130 contribute as more strongly deflected particles.
  • Electrode surface EF1 of the sensing electrode 132 has a triangular shape, in particular the shape of a right-angled triangle, as described above with reference to FIG. 3A.
  • the electrode surface EF2 of the sensing electrode 132 (FIG. 2) has a shape which is delimited by two mutually orthogonal sections S1, S2 (FIG. 3B) and a curve section C1, the course of which is proportional to 1 / y is 2 , the parameter y representing a position on a coordinate axis y which is collinear with one of the lines, in the present case with the line S1.
  • the horizontal extent of the electrode surface EF2 in FIG. 3B decreases with increasing values y according to 1 / y 2 .
  • the sensing electrode 132 has a segmentation into a plurality of partial areas 132a, 132b,..., 132i, one or more of the partial areas, in particular optionally, being interconnectable in order to collectively result
  • Embodiments are dynamically set (during operation of the particle sensor) different resulting electrode shapes, which e.g. also have a location-dependent sensitivity.
  • Subareas 132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132g are interconnected and used as an electrode area, the further subareas 132f, 132h, 132i being at least temporarily not used. This will be an effective one
  • the measurement signal of the electrodes decreases when the charged particles are at a greater distance from the electrode surface.
  • Particle deflection device 120 (FIG. 1) is designed to change a degree of influencing the movement of the charged particles P1, P2, P ', in particular dynamically, ie during the operation of the particle sensor 100, 100a, in the case of the generation of the generally homogeneous electric field 122 (FIG. 2), for example by specifying the electric field strength.
  • Sensor device 100a, cf. 2, (and / or the particle deflection device 120) has at least one aperture 140.
  • selectively charged particles with special trajectories T2 can be removed from the fluid stream A1 ', in particular before they pass through the sensing electrode 132 of the sensor device 130, as a result of which the removed particles are no longer used as a basis for the measurement by the sensor device.
  • the sensor device 100a, cf. 2 (and / or the particle deflection device 120) has at least one aperture 140.
  • Particle deflection device 120 deflected particles P2 are intercepted by means of the aperture 140 before they reach the sensor device, so that these particles, which are deflected comparatively strongly by the particle deflection device, are no longer taken into account in a measurement.
  • the degree of influencing the movement of the charged particles P1, P2, P ' can be changed as already described, as a result of which it is also possible to control which particles - given the geometry and / or arrangement of the diaphragm 140 - through the diaphragm from the Fluid flow A1 'are removable.
  • cf. the simplified flow diagram of FIG. 4 relate to a method for producing a particle sensor with a particle charging device for charging particles in one
  • Fluid flow comprising the following steps: providing 200 a particle deflection device arranged downstream of the particle charging device with respect to a flow direction of the fluid flow for influencing the trajectories of charged particles, and providing 202 one downstream with respect to the flow direction
  • Particle deflection device arranged sensor device for recording information about charged particles, the sensor device having a sensitivity to the charged particles, which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device. Further preferred embodiments relate to the use of the particle sensor according to the embodiments for determining a one
  • the particle sensor according to the embodiments can e.g. for particle filters for spark ignited and
  • the self-igniting internal combustion engine can be used, e.g. for OBD (on board diagnosis) procedure.
  • OBD on board diagnosis
  • the use of the particle sensor according to the embodiments is possible in any other application in which a particle / aerosol concentration e.g. to be measured in a gas.
  • the sensing electrode consists of different sub-segments at least along the deflection direction y, as shown in FIG. 3C.
  • the sub-segments can also be arranged in addition to the y arrangement along the x direction in order to differentiate the sensitivity to reach. For example, for a higher sensitivity at a position y, several segments can be switched on (or connected together).
  • this may be a matrix arrangement, e.g. similar to Fig. 3C, but also a non-square matrix
  • Sensor device 130 has a location-dependent sensitivity with regard to the charge of the particles, in particular has a variable sensitivity along the deflection direction y, as already described above with reference to FIGS. 2, 3A, 3B. This advantageously ensures that a deflection effect on the particles can also have an effect on the signal of the sensor device.
  • variable sensitivity of the sensor device 130 along the deflection direction y alternatively or in addition to the specification of the shape of the electrode surface EF1, EF2 of its sensing electrode 130 by means of a corresponding circuitry and / or geometric arrangement, such as the distance to the fluid flow A1, A1 'is realized. This also advantageously ensures that a deflection effect on the particles can also have an effect on the signal of the sensor device.
  • the electrode geometry of the sensing electrode 132 (FIG. 2) can be known if the present one is known
  • Charging mechanism for the particles P can be selected accordingly and thus e.g. a sensor signal S can be realized, which is no longer from the
  • Particle size but only depends on the particle number density.
  • the electrode arrangement can be dynamically adapted, e.g. if the charging mechanism changes during operation, e.g. when modifying the corona tension.
  • the sensing electrode 132 (FIG. 2) can consist of several switchable segments, cf. Figure 3C.
  • a matrix arrangement of electrode (partial) surfaces (FIG. 3C), an effective electrode surface of any shape can be approximated by appropriate wiring. This allows the sensor behavior to be adjusted during operation.
  • a further possibility according to further preferred embodiments to make the sensitivity of the sensor device 130 dependent on the deflection (trajectories T1, T2) of the charged particles P ′, P1, P2 is to use an aperture 140, cf. Fig. 2.
  • Sensing electrode 132 instead of the present with reference to FIGS. 2, 3A, 3B, the planar shape depicted by way of example can also be non-planar, for example in the form of a ring (for example similar to an outer surface of a circular cylinder).
  • the variants described above with reference to FIGS. 1 to 4 apply correspondingly to such embodiments.

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Abstract

The invention relates to a particle sensor, comprising a particle charging device for charging particles in a fluid flow, a particle deflection device, which is arranged downstream of the particle charging device with respect to a flow direction of the fluid flow, for influencing the trajectories of charged particles, and a sensor device, which is arranged downstream of the particle deflection device with respect to the flow direction, for detecting information regarding charged particles. The sensor device has a sensitivity to the charged particles, which depends on the trajectory of the particular charged particle in the region of the sensor device.

Description

Beschreibung description
Titel title
Partikelsensor und Herstellungsverfahren hierfür Particle sensor and manufacturing process therefor
Stand der Technik State of the art
Die Offenbarung betrifft einen Partikelsensor mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem Fluidstrom. The disclosure relates to a particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream.
Die Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines The disclosure further relates to a method for producing a
Partikelsensors mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem Fluidstrom. Particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf einen Partikelsensor mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem Fluidstrom, einer bezüglich einer Strömungsrichtung des Fluidstroms stromabwärts der Preferred embodiments relate to a particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream, one with respect to a flow direction of the fluid stream downstream of the
Partikelaufladeeinrichtung angeordneten Partikelablenkungseinrichtung zum Beeinflussen der Trajektorien von geladenen Partikeln, und einer bezüglich der Strömungsrichtung stromabwärts der Partikelablenkungseinrichtung Particle charging device arranged particle deflection device for influencing the trajectories of charged particles, and one with respect to the flow direction downstream of the particle deflection device
angeordneten Sensoreinrichtung zur Erfassung von Informationen über geladene Partikel, wobei die Sensoreinrichtung eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel aufweist, die von der Trajektorie des jeweiligen geladenen Partikels im Bereich der Sensoreinrichtung abhängig ist. Dies ermöglicht vorteilhaft, eine Abhängigkeit eines mittels der Sensoreinrichtung ermittelbaren Messsignals des Partikelsensors von der Partikelgröße zu reduzieren, wodurch z.B. eine erreichbare Genauigkeit für eine Partikelanzahldichtenbestimmung erhöht wird. arranged sensor device for recording information about charged particles, the sensor device having a sensitivity to the charged particles which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device. This advantageously makes it possible to reduce a dependency of a measurement signal of the particle sensor that can be determined by means of the sensor device on the particle size, whereby e.g. an achievable accuracy for a particle number density determination is increased.
Während eine mittels der Partikelaufladeeinrichtung erreichbare elektrische Aufladung der Partikel Untersuchungen der Anmelderin zufolge mit deren Größe steigt, ist bei bevorzugten Ausführungsformen durch die vorstehend genannte Merkmalskombination ein diesem Effekt entgegenwirkender Mechanismus in einer Wirkkette des Partikelsensors vorsehbar, sodass ein Einfluss der During an electrical charging of the particles which can be achieved by means of the particle charging device, according to the applicant's studies with their size increases, in preferred embodiments a mechanism counteracting this effect can be provided in an effective chain of the particle sensor by the combination of features mentioned above, so that an influence of the
Partikelgröße auf das Messsignal der Sensoreinrichtung reduziert oder gänzlich unterdrückt werden kann. Particle size can be reduced to the measurement signal of the sensor device or completely suppressed.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung eine Empfindlichkeit bezüglich der elektrischen Ladung der geladenen Partikel aufweist, die von der Trajektorie des jeweiligen geladenen Partikels im Bereich der Sensoreinrichtung abhängig ist. Sensor device has a sensitivity to the electrical charge of the charged particles, which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung nach dem Influenzprinzip arbeitet, wobei sich an der Sensor device works on the principle of influence, focusing on the
Sensoreinrichtung bzw. einer Sensierelektrode der Sensoreinrichtung Sensor device or a sensing electrode of the sensor device
vorbeibewegende geladene Partikel eine Influenzwirkung auf die charged particles moving past have an influential effect on the
Sensoreinrichtung bzw. ihre Sensierelektrode ausüben, die erfasst und bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch ausgewertet werden kann. Exercise sensor device or its sensing electrode, which can be detected and also evaluated in further preferred embodiments.
Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen. Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen kann sowohl zur Sensierung von als Festkörper ausgebildeten Partikeln (z.B. Rußpartikel, wie sie in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine enthalten sind) als auch zur Sensierung von z.B. flüssigen Partikeln (z.B. Aerosol) verwendet werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann eine Führungseinrichtung zur Führung des Fluidstroms entlang von Komponenten des Partikelsensors vorgesehen sein, beispielsweise ein hohlzylindrisch For example, the fluid flow can be an exhaust gas flow from an internal combustion engine. For example, the particles can be soot particles, such as those that arise during the combustion of fuel by an internal combustion engine. The principle according to the embodiments can be used both for sensing particles formed as solids (e.g. soot particles, such as those contained in an exhaust gas stream of an internal combustion engine) and for sensing e.g. liquid particles (e.g. aerosol) can be used. In further preferred embodiments, a guide device for guiding the fluid flow along components of the particle sensor can be provided, for example a hollow cylindrical one
ausgebildetes Führungselement, z.B. ein Rohr. trained guide element, e.g. a pipe.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Partikelablenkungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Bewegung der geladenen Partikel wenigstens in einer von der Strömungsrichtung Particle deflection device is designed to move the charged particles at least in one of the flow direction
verschiedenen Ablenkrichtung zu beeinflussen, wobei insbesondere die to influence different deflection direction, in particular the
Ablenkrichtung senkrecht ist zu der Strömungsrichtung. Dadurch ist eine besonders effiziente Beeinflussung der Bewegung der geladenen Partikel möglich. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Deflection direction is perpendicular to the flow direction. This enables a particularly efficient influencing of the movement of the charged particles. In further preferred embodiments it is provided that the
Partikelablenkungseinrichtung dazu ausgebildet ist, zumindest bereichsweise ein homogenes elektrisches Feld zu erzeugen, dessen Feldlinien parallel zu der Ablenkrichtung sind. Particle deflection device is designed to generate a homogeneous electric field at least in regions, the field lines of which are parallel to the deflection direction.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Partikelablenkungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Grad der Particle deflection device is designed to a degree of
Beeinflussung der Bewegung der geladenen Partikel zu verändern, insbesondere dynamisch, also während des Betriebs des Partikelsensors, im Falle der Erzeugung des i.w. homogenen elektrischen Feldes z.B. durch Vorgabe der elektrischen Feldstärke. To influence the movement of the charged particles, in particular dynamically, i.e. during the operation of the particle sensor, in the case of the generation of the i.w. homogeneous electric field e.g. by specifying the electric field strength.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel aufweist, die von einer Lage der Trajektorie des jeweiligen geladenen Partikels entlang der Ablenkrichtung abhängig ist, bzw. eine ortsabhängige Sensor device has a sensitivity to the charged particles, which is dependent on a position of the trajectory of the respective charged particle along the deflection direction, or a location-dependent
Empfindlichkeit. Damit wird erreicht, dass je nach Lage der Trajektorie eines Partikels - betrachtet entlang der Ablenkrichtung - eine Erfassung des geladenen Partikels bzw. seiner elektrischen Ladung durch die Sensitivity. This ensures that depending on the position of the trajectory of a particle - viewed along the deflection direction - the charged particle or its electrical charge is detected by the
Sensoreinrichtung mit einer von der Lage abhängigen Empfindlichkeit erfolgt. Mit anderen Worten können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen unterschiedlich stark abgelenkte geladene Partikel somit unterschiedlich„gut“Sensor device with a position-dependent sensitivity. In other words, in further preferred embodiments, charged particles deflected to different extents can thus have different “good”
(mit unterschiedlicher Empfindlichkeit bezüglich der Ladung des Partikels) durch die Sensoreinrichtung erfasst werden. (with different sensitivity to the charge of the particle) are detected by the sensor device.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung wenigstens eine Sensierelektrode aufweist. Sensor device has at least one sensing electrode.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass ein differentielles Flächenelement (bzw. die Größe dieses differentiellen In further preferred embodiments it is provided that a differential area element (or the size of this differential
Flächenelements) einer Elektrodenfläche der wenigstens einen Sensierelektrode entlang einer bzw. der Ablenkrichtung von einer Position entlang der Surface element) of an electrode surface of the at least one sensing electrode along one or the deflection direction from a position along the
Ablenkrichtung abhängt. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine Direction of deflection depends. In further preferred embodiments it is provided that a
Elektrodenfläche der Sensierelektrode Dreiecksform aufweist, insbesondere die Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Electrode surface of the sensing electrode has a triangular shape, in particular the shape of a right-angled triangle.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine In further preferred embodiments it is provided that a
Elektrodenfläche der Sensierelektrode eine Form aufweist, die durch zwei zueinander orthogonale Strecken und einen Kurvenabschnitt begrenzt wird, dessen Verlauf proportional zu 1/y2 ist, wobei y eine der Ablenkrichtung entsprechende Koordinate repräsentiert, wobei die Koordinatenachse kollinear mit einer der Strecken ist. Electrode surface of the sensing electrode has a shape which is delimited by two mutually orthogonal sections and a curve section, the course of which is proportional to 1 / y 2 , where y represents a coordinate corresponding to the deflection direction, the coordinate axis being collinear with one of the sections.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung wenigstens eine Blende aufweist. Dadurch können selektiv geladene Partikel mit speziellen Trajektorien aus dem Fluidstrom entfernt werden, insbesondere bevor sie die Sensoreinrichtung passieren, wodurch die entfernten Partikel nicht mehr der Messung durch die Sensoreinrichtung zugrundegelegt werden. Beispielsweise können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen vergleichsweise stark durch die Sensor device has at least one aperture. As a result, selectively charged particles can be removed from the fluid stream with special trajectories, in particular before they pass through the sensor device, as a result of which the removed particles are no longer used as a basis for the measurement by the sensor device. For example, in other preferred embodiments, the
Partikelablenkungseinrichtung abgelenkte Partikel mittels der Blende abgefangen werden, bevor sie die Sensoreinrichtung erreichen, so dass diese Particle deflection device deflected particles are intercepted by means of the aperture before they reach the sensor device, so that this
vergleichsweise stark durch die Partikelablenkungseinrichtung abgelenkten Partikel nicht mehr bei einer Messung berücksichtigt werden. particles comparatively strongly deflected by the particle deflection device are no longer taken into account in a measurement.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensierelektrode eine Segmentierung in mehrere Teilflächen aufweist, wobei ein oder mehrere der Teilflächen, insbesondere wahlweise, zusammenschaltbar sind. Sensing electrode has a segmentation into several partial areas, one or more of the partial areas, in particular optionally, can be interconnected.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelsensors mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem Fluidstrom, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer bezüglich einer Strömungsrichtung des Fluidstroms stromabwärts der Partikelaufladeeinrichtung angeordneten Further preferred embodiments relate to a method for producing a particle sensor with a particle charging device for charging particles in a fluid stream, the method comprising the following steps: Providing a downstream of the particle charging device with respect to a flow direction of the fluid stream
Partikelablenkungseinrichtung zum Beeinflussen der Trajektorien von geladenen Partikeln, und Bereitstellen einer bezüglich der Strömungsrichtung stromabwärts der Partikelablenkungseinrichtung angeordneten Sensoreinrichtung zur Particle deflection device for influencing the trajectories of charged particles, and providing a sensor device arranged downstream of the particle deflection device with respect to the flow direction
Erfassung von Informationen über geladene Partikel, wobei die Sensoreinrichtung eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel aufweist, die von der Trajektorie des jeweiligen geladenen Partikels im Bereich der Sensoreinrichtung abhängig ist. Collection of information about charged particles, the Sensor device has a sensitivity to the charged particles, which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Partikelsensors gemäß den Ausführungsformen zur Ermittlung einer eine Partikelanzahl in dem Fluidstrom charakterisierenden Größe, insbesondere zur Ermittlung einer Partikelanzahldichte, insbesondere in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine. Further preferred embodiments relate to the use of the particle sensor according to the embodiments for determining a variable characterizing a number of particles in the fluid flow, in particular for determining a particle number density, in particular in an exhaust system of an internal combustion engine.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures of the drawing. All of the features described or illustrated form the subject matter of the invention, independently or in any combination
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Summary in the claims or their relationship and regardless of their wording or representation in the description or in the drawing.
In der Zeichnung zeigt: The drawing shows:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht eines Partikelsensors gemäß Figure 1 schematically shows a side view of a particle sensor according to
bevorzugten Ausführungsformen, preferred embodiments,
Figur 2 schematisch eine Seitenansicht eines Partikelsensors gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, FIG. 2 schematically shows a side view of a particle sensor according to further preferred embodiments,
Figur 3A, Figure 3A,
3B, 3C jeweils schematisch eine Elektrodengeometrie gemäß weiterer 3B, 3C each schematically an electrode geometry according to another
bevorzugter Ausführungsformen, und preferred embodiments, and
Figur 4 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiteren Figure 4 schematically shows a simplified flow diagram according to others
bevorzugten Ausführungen. preferred designs.
Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Partikelsensors 100 gemäß bevorzugten Ausführungsformen. Der Partikelsensor 100 weist eine FIG. 1 schematically shows a side view of a particle sensor 100 according to preferred embodiments. The particle sensor 100 has one
Partikelaufladeeinrichtung 110 zum elektrischen Aufladen von Partikeln P in einem Fluidstrom A1 auf, wodurch geladene Partikel P‘ erhalten werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Partikelaufladeeinrichtung 1 10 eine Koronaelektrode 1 12 zur Erzeugung einer Koronaentladung 1 13 auf, mittels der Ionen erzeugbar sind, durch die die Partikel P aufgeladen werden können. Particle charging device 110 for electrically charging particles P in a fluid flow A1, whereby charged particles P 'are obtained. In further preferred embodiments, the particle charging device 1 10 has a corona electrode 1 12 for generating a corona discharge 1 13, by means of which ions can be generated, through which the particles P can be charged.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die In further preferred embodiments, the
Partikelaufladeeinrichtung 1 10 auch eine andersartige Einrichtung zur lonengeneration aufweisen. Die durch die Koronaentladung 113 erzeugten Ionen laden die Partikel P in dem Fluidstrom A1 elektrisch auf, entweder innerhalb des elektrischen Feldes der Koronaelektrode 1 13, z.B. auf deren Weg zu einer optional vorhandenen Gegenelektrode 1 12‘, und/oder diffusiv, außerhalb des Feldbereichs 114 der Koronaelektrode 113. Je nach Aufladungsmechanismus ist bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die erreichte elektrische Ladung q pro Partikel P dabei linear (n=1 ) bis quadratisch (n=2) von einem Particle charging device 110 also have a different type of device for ion generation. The ions generated by the corona discharge 113 electrically charge the particles P in the fluid stream A1, either within the electric field of the corona electrode 1 13, e.g. on their way to an optional counter electrode 1 12 ', and / or diffusively, outside the field region 114 of the corona electrode 113. Depending on the charging mechanism, the electrical charge q achieved per particle P is linear (n = 1) to square in other preferred embodiments (n = 2) of one
Partikeldurchmesser d abhängig, q=alpha*dAn, wobei alpha eine Particle diameter d dependent, q = alpha * d A n, where alpha is one
Proportionalitätskonstante ist. Proportionality constant.
Der Partikelsensor 100 weist ferner eine bezüglich einer Strömungsrichtung x des Fluidstroms A1 stromabwärts der Partikelaufladeeinrichtung 1 10 The particle sensor 100 further has a flow direction x of the fluid flow A1 downstream of the particle charging device 110
angeordnete Partikelablenkungseinrichtung 120 zum Beeinflussen der arranged particle deflection device 120 for influencing the
Trajektorien von geladenen Partikeln P‘ auf, und eine bezüglich der Trajectories of charged particles P ', and one with respect to the
Strömungsrichtung x stromabwärts der Partikelablenkungseinrichtung 120 angeordnete Sensoreinrichtung 130 zur Erfassung von Informationen über geladene Partikel P‘, wobei die Sensoreinrichtung 130 eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel P‘ (bzw. bezüglich der elektrischen Ladung q der geladenen Partikel P‘) aufweist, die von der Trajektorie des jeweiligen geladenen Partikels P‘ im Bereich B der Sensoreinrichtung 130 abhängig ist, mithin ortsabhängig ist. Dies ermöglicht vorteilhaft, eine Abhängigkeit eines mittels der Sensoreinrichtung 130 ermittelbaren Messsignals des Partikelsensors von der Partikelgröße zu reduzieren, wodurch z.B. eine erreichbare Genauigkeit für eine Partikelanzahldichtenbestimmung erhöht wird. Flow direction x downstream of the particle deflection device 120 arranged sensor device 130 for detecting information about charged particles P ', wherein the sensor device 130 has a sensitivity to the charged particles P' (or to the electrical charge q of the charged particles P '), which of the Trajectory of the respective charged particle P 'in the region B of the sensor device 130 is dependent, and is therefore location-dependent. This advantageously makes it possible to reduce a dependency of a measurement signal of the particle sensor that can be determined by means of the sensor device 130 on the particle size, as a result of which e.g. an achievable accuracy for a particle number density determination is increased.
Während eine mittels der Partikelaufladeeinrichtung 1 10 erreichbare elektrische Aufladung der Partikel P Untersuchungen der Anmelderin zufolge mit deren Größe steigt, ist bei bevorzugten Ausführungsformen durch die vorstehend beschriebene Konfiguration 100 ein diesem Effekt entgegenwirkender Mechanismus vorsehbar, sodass ein Einfluss der Partikelgröße auf das While an electrical charging of the particles P which can be achieved by means of the particle charging device 110 increases according to the applicant's investigations, the size increases in preferred embodiments by the configuration 100 described above, which counteracts this effect Mechanism predictable, so that an influence of the particle size on the
Messsignal der Sensoreinrichtung 130 reduziert oder gänzlich unterdrückt werden kann. Measurement signal of the sensor device 130 can be reduced or completely suppressed.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung 130 nach dem Influenzprinzip arbeitet, wobei sich an der Sensoreinrichtung 130 bzw. einer Sensierelektrode (nicht in Fig. 1 gezeigt) der Sensoreinrichtung 130 vorbeibewegende geladene Partikel P‘ eine Sensor device 130 works according to the principle of influence, with charged particles P 'moving past sensor device 130 or a sensing electrode (not shown in FIG. 1) of sensor device 130
Influenzwirkung auf die Sensoreinrichtung 130 bzw. ihre Sensierelektrode ausüben, die erfasst und bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch ausgewertet werden kann. Influence the sensor device 130 or its sensing electrode, which can be detected and, in further preferred embodiments, also evaluated.
Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidstrom A1 um einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln P um Rußpartikel handeln, wie sie im Rahmen einer Verbrennung von Kraftstoff durch eine Brennkraftmaschine entstehen. Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen kann sowohl zur Sensierung von als Festkörper ausgebildeten Partikeln (z.B. Rußpartikel, wie sie in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine enthalten sind) als auch zur Sensierung von z.B. flüssigen Partikeln (z.B. Aerosol) verwendet werden. For example, the fluid flow A1 can be an exhaust gas flow from an internal combustion engine. For example, the particles P can be soot particles, such as those produced in the course of combustion of fuel by an internal combustion engine. The principle according to the embodiments can be used both for sensing particles formed as solids (e.g. soot particles, such as those contained in an exhaust gas stream of an internal combustion engine) and for sensing e.g. liquid particles (e.g. aerosol) can be used.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zumindest manche Komponenten 1 10, 1 12, 1 12‘, 120, 130 des Partikelsensors 100 auf einer Oberfläche 102a eines Trägerelements 102 angeordnet sind, das beispielsweise als bevorzugt planares Keramiksubstrat ausgebildet ist. In further preferred embodiments, it is provided that at least some components 1 10, 1 12, 1 12 ″, 120, 130 of the particle sensor 100 are arranged on a surface 102 a of a carrier element 102, which is designed, for example, as a preferably planar ceramic substrate.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Partikelablenkungseinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, eine Bewegung der geladenen Partikel P‘ wenigstens in einer von der Strömungsrichtung x verschiedenen Ablenkrichtung y zu beeinflussen, wobei insbesondere die Ablenkrichtung y senkrecht ist zu der Strömungsrichtung x. Dadurch ist eine besonders effiziente Beeinflussung der Bewegung der geladenen Partikel P‘ möglich. Particle deflection device 120 is designed to influence a movement of the charged particles P 'at least in a deflection direction y different from the flow direction x, the deflection direction y in particular being perpendicular to the flow direction x. This enables a particularly efficient influencing of the movement of the charged particles P '.
Figur 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Partikelsensors 100a gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. Ein die Partikel P aufweisender Partikelstrom AT wird dem Partikelsensor 100a in Fig. 2 von links zugeführt. Eine lonenquelle 1 10‘ erzeugt Ionen I (vorliegend schematisch auch durch das Zeichen„+“ veranschaulicht, jedoch nicht auf eine positive elektrische Ladung beschränkt) zum Aufladen der Partikel P, wodurch in dem Aufladebereich 1 14 die aufgeladenen Partikel P‘ erhalten werden, die sich zunächst entsprechend der Strömungsrichtung x in Fig. 2 weiter nach rechts bewegen, wo sie zu der Partikelablenkungseinrichtung 120 gelangen. Es ist zu beachten, dass größere Partikel P1 durch den beschriebenen Aufladevorgang mehr Ladung erhalten können, als kleinere Partikel P2. FIG. 2 schematically shows a side view of a particle sensor 100a according to further preferred embodiments. A particle stream AT having the particles P is fed to the particle sensor 100a in FIG. 2 from the left. A Ion source 1 10 'generates ions I (here also schematically illustrated by the sign “+”, but not limited to a positive electrical charge) for charging the particles P, as a result of which the charged particles P ′ are obtained in the charging region 1 14 first move further to the right in accordance with the flow direction x in FIG. 2, where they reach the particle deflection device 120. It should be noted that larger particles P1 can receive more charge than smaller particles P2 due to the charging process described.
Durch die Partikelablenkungseinrichtung 120 werden die geladenen Partikel P‘, P1 , P2 unterschiedlich stark abgelenkt, insbesondere entsprechend ihres Durchmesser-Ladungs-Verhältnis, vgl. die unterschiedlichen Trajektorien T1 , T2. The charged particles P ′, P1, P2 are deflected to different extents by the particle deflection device 120, in particular in accordance with their diameter-charge ratio, cf. the different trajectories T1, T2.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Partikelablenkungseinrichtung 120 dazu ausgebildet ist, zumindest Particle deflection device 120 is designed, at least
bereichsweise ein homogenes elektrisches Feld 122 zu erzeugen, dessen Feldlinien parallel zu der Ablenkrichtung y sind, z.B. ähnlich zu einem to generate a homogeneous electric field 122 in regions, the field lines of which are parallel to the deflection direction y, e.g. similar to one
Plattenkondensator. Plate capacitor.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen detektiert die Sensoreinrichtung 130 mittels ihrer Sensierelektrode 132 die geladenen Partikel P1 , P2 anhand der Spiegelladung (Influenzwirkung), welche sich durch in ihrem Bereich B, insbesondere über ihr, befindliche Partikel einstellt. In further preferred embodiments, the sensor device 130 detects the charged particles P1, P2 by means of its sensing electrode 132 on the basis of the mirror charge (influence effect) which arises from particles located in its region B, in particular above it.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung 130 eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel P‘, P1 , P2 aufweist, die ortsabhängig ist bzw. von einer Lage der Trajektorie T1 , T2 des jeweiligen geladenen Partikels entlang der Ablenkrichtung y abhängig ist. Damit wird erreicht, dass je nach Lage der T rajektorie T1 , T2 eines Partikels - betrachtet entlang der Ablenkrichtung y - eine Erfassung des geladenen Sensor device 130 has a sensitivity to the charged particles P ′, P1, P2, which is location-dependent or depends on a position of the trajectory T1, T2 of the respective charged particle along the deflection direction y. This ensures that depending on the position of the trajectory T1, T2 of a particle - viewed along the deflection direction y - the charged is detected
Partikels bzw. seiner elektrischen Ladung durch die Sensoreinrichtung 130 mit einer von der Lage abhängigen Empfindlichkeit erfolgt. Mit anderen Worten können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen unterschiedlich stark abgelenkte geladene Partikel P1 , P2 somit unterschiedlich„gut“ (d.h., mit unterschiedlicher Empfindlichkeit bezüglich der Ladung des Partikels) durch die Sensoreinrichtung 130 erfasst werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Particle or its electrical charge by the sensor device 130 with a position-dependent sensitivity. In other words, in further preferred embodiments, charged particles P1, P2 deflected to different degrees can thus be detected differently by “good” (ie, with different sensitivity with regard to the charge of the particle) by the sensor device 130. In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung 130 wenigstens eine Sensierelektrode 132 aufweist, auf die die beschriebene Influenzwirkung der geladenen Partikel P1 , P2 erfolgt. Sensor device 130 has at least one sensing electrode 132 on which the described influence of the charged particles P1, P2 takes place.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. Fig. 3A, ist vorgesehen, dass ein differentielles Flächenelement dA, dA‘ der Elektrodenfläche EF1 der wenigstens einen Sensierelektrode 132 entlang der Ablenkrichtung y von einer Position entlang der Ablenkrichtung abhängt. Mit anderen Worten weist das differentielle Flächenelement dA, das zwischen den Koordinaten yO, y1 einer der Ablenkrichtung y entsprechenden Koordinatenachse angeordnet ist, eine andere Größe (Fläche) auf, als das weitere differentielle Flächenelement dA‘, das zwischen den Koordinaten y1 , y2 der der Ablenkrichtung y entsprechenden Koordinatenachse angeordnet ist. Dadurch ermöglicht das weitere differentielle Flächenelement dA eine stärkere Wechselwirkung mit geladenen Teilchen in dem ihm zugeordneten Bereich dA‘ der Elektrodenfläche (bezogen auf eine Bewegung der Partikel entlang der Strömungsrichtung x), als dies z.B. bei dem differentiellen Flächenelement dA der Fall ist. In further preferred embodiments, cf. 3A, it is provided that a differential surface element dA, dA 'of the electrode surface EF1 of the at least one sensing electrode 132 along the deflection direction y depends on a position along the deflection direction. In other words, the differential area element dA, which is arranged between the coordinates yO, y1 of a coordinate axis corresponding to the deflection direction y, has a different size (area) than the further differential area element dA ', which lies between the coordinates y1, y2 of the Deflection direction y corresponding coordinate axis is arranged. As a result, the further differential area element dA enables a stronger interaction with charged particles in the area dA ′ of the electrode area assigned to it (in relation to a movement of the particles along the flow direction x) than e.g. is the case with the differential area element dA.
Auf diese Weise können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen leichtere geladene Teilchen P2, die durch die Partikelablenkungseinrichtung 120 stärker abgelenkt werden (Trajektorie T2), als schwerere geladene Teilchen P1 In this way, in further preferred embodiments, lighter charged particles P2, which are more deflected by the particle deflection device 120 (trajectory T2), than heavier charged particles P1
(Trajektorie T1 ), in die„ladungsempfindlicheren“ Bereiche dA‘ der (Trajectory T1), in the "more charge sensitive" areas d '
Elektrodenfläche EF1 der Sensierelektrode 132 bewegt werden, wohingegen die schwereren geladenen Teilchen P1 in die weniger„ladungsempfindlichen“ Bereiche dA der Elektrodenfläche EF1 der Sensierelektrode 132 bewegt werden. Die Elektrodenfläche EF1 der Sensierelektrode 132 ist mit anderen Worten gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen so gestaltet (hier„linear“, vgl. die in Fig. 3A vertikal nach unten zunehmende Breite der Elektrodenfläche EF1 ), dass weniger stark abgelenkte Partikel P1 kürzer über ihr verweilen und bezogen auf ihre Ladung weniger zum Messsignal (z.B. charakterisiert durch ein Electrode surface EF1 of the sensing electrode 132 are moved, whereas the heavier charged particles P1 are moved into the less “charge sensitive” areas dA of the electrode surface EF1 of the sensing electrode 132. In other words, the electrode surface EF1 of the sensing electrode 132 is designed in accordance with further preferred embodiments (here “linear”, cf. the width of the electrode surface EF1 that increases vertically downward in FIG. 3A) such that less strongly deflected particles P1 remain above it for a shorter time and related to their charge less to the measurement signal (e.g. characterized by a
Zeitintegral über der in die Sensierelektrode 132 influenzierten Ladung) der Sensoreinrichtung 130 beitragen als stärker abgelenkte Partikel. Time integral over the charge influenced in the sensing electrode 132) of the sensor device 130 contribute as more strongly deflected particles.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine In further preferred embodiments it is provided that a
Elektrodenfläche EF1 der Sensierelektrode 132 Dreiecksform aufweist, insbesondere die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3A beschrieben. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. Fig. 3B, ist vorgesehen, dass die Elektrodenfläche EF2 der Sensierelektrode 132 (Fig. 2) eine Form aufweist, die durch zwei zueinander orthogonale Strecken S1 , S2 (Fig. 3B) und einen Kurvenabschnitt C1 begrenzt wird, dessen Verlauf proportional zu 1/y2 ist, wobei der Parameter y eine Position auf einer Koordinatenachse y repräsentiert, die kollinear mit einer der Strecken ist, vorliegend mit der Strecke S1. Mit anderen Worten nimmt die in Fig. 3B horizontale Ausdehnung der Elektrodenfläche EF2 mit steigenden Werten y gemäß 1/y2 ab. Electrode surface EF1 of the sensing electrode 132 has a triangular shape, in particular the shape of a right-angled triangle, as described above with reference to FIG. 3A. In further preferred embodiments, cf. 3B, it is provided that the electrode surface EF2 of the sensing electrode 132 (FIG. 2) has a shape which is delimited by two mutually orthogonal sections S1, S2 (FIG. 3B) and a curve section C1, the course of which is proportional to 1 / y is 2 , the parameter y representing a position on a coordinate axis y which is collinear with one of the lines, in the present case with the line S1. In other words, the horizontal extent of the electrode surface EF2 in FIG. 3B decreases with increasing values y according to 1 / y 2 .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. Fig. 3C, ist vorgesehen, dass die Sensierelektrode 132 eine Segmentierung in mehrere Teilflächen 132a, 132b, .., 132i aufweist, wobei ein oder mehrere der Teilflächen, insbesondere wahlweise, zusammenschaltbar sind, um zusammen eine resultierende In further preferred embodiments, cf. 3C, it is provided that the sensing electrode 132 has a segmentation into a plurality of partial areas 132a, 132b,..., 132i, one or more of the partial areas, in particular optionally, being interconnectable in order to collectively result
Elektrodenfläche zu bilden. Dadurch können bei weiteren bevorzugten Form electrode surface. This allows other preferred
Ausführungsformen dynamisch (während des Betriebs des Partikelsensors) unterschiedliche resultierende Elektrodenformen eingestellt werden, die z.B. auch eine ortsabhängige Empfindlichkeit aufweisen. Embodiments are dynamically set (during operation of the particle sensor) different resulting electrode shapes, which e.g. also have a location-dependent sensitivity.
Beispielsweise können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die For example, in further preferred embodiments, the
Teilflächen 132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132g zusammengschaltet und als Elektrodenfläche genutzt werden, wobei die weiteren Teilflächen 132f, 132h, 132i zumindest zeitweise nicht genutzt werden. Dadurch wird eine effektive Subareas 132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132g are interconnected and used as an electrode area, the further subareas 132f, 132h, 132i being at least temporarily not used. This will be an effective one
Elektrodenfläche realisiert, die eine vergleichsweise große Empfindlichkeit bei kleineren y-Koordinatenwerten gemäß Fig. 3C aufweist (Reihe R1 ) gegenüber den weiteren Reihen R2, R3, die jeweils bei größeren y-Koordinatenwerten liegen. 3C (row R1) compared to the other rows R2, R3, which are each at larger y-coordinate values.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann ein Abstand der In further preferred embodiments, a distance of
Elektrodenflächen bzw. Teilflächen zum Fluidstrom als Realisierung Electrode surfaces or partial surfaces for fluid flow as a realization
unterschiedlicher Empfindlichkeiten genutzt werden, da das Messsignal der Elektroden(-flächen bzw. -teilflächen) abnimmt, wenn die geladenen Partikel sich in größerem Abstand zur Elektrodenfläche befinden. different sensitivities are used because the measurement signal of the electrodes (surfaces or partial surfaces) decreases when the charged particles are at a greater distance from the electrode surface.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Partikelablenkungseinrichtung 120 (Fig. 1 ) dazu ausgebildet ist, einen Grad der Beeinflussung der Bewegung der geladenen Partikel P1 , P2, P‘ zu verändern, insbesondere dynamisch, also während des Betriebs des Partikelsensors 100, 100a, im Falle der Erzeugung des i.w. homogenen elektrischen Feldes 122 (Fig. 2) z.B. durch Vorgabe der elektrischen Feldstärke. Particle deflection device 120 (FIG. 1) is designed to change a degree of influencing the movement of the charged particles P1, P2, P ', in particular dynamically, ie during the operation of the particle sensor 100, 100a, in the case of the generation of the generally homogeneous electric field 122 (FIG. 2), for example by specifying the electric field strength.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung 100a, vgl. Fig. 2, (und/oder die Partikelablenkungseinrichtung 120) wenigstens eine Blende 140 aufweist. Dadurch können selektiv geladene Partikel mit speziellen Trajektorien T2 aus dem Fluidstrom A1‘ entfernt werden, insbesondere bevor sie die Sensierelektrode 132 der Sensoreinrichtung 130 passieren, wodurch die entfernten Partikel nicht mehr der Messung durch die Sensoreinrichtung zugrundegelegt werden. Beispielsweise können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen vergleichsweise stark durch die Sensor device 100a, cf. 2, (and / or the particle deflection device 120) has at least one aperture 140. As a result, selectively charged particles with special trajectories T2 can be removed from the fluid stream A1 ', in particular before they pass through the sensing electrode 132 of the sensor device 130, as a result of which the removed particles are no longer used as a basis for the measurement by the sensor device. For example, in other preferred embodiments, the
Partikelablenkungseinrichtung 120 abgelenkte Partikel P2 mittels der Blende 140 abgefangen werden, bevor sie die Sensoreinrichtung erreichen, so dass diese vergleichsweise stark durch die Partikelablenkungseinrichtung abgelenkten Partikel nicht mehr bei einer Messung berücksichtigt werden. Particle deflection device 120 deflected particles P2 are intercepted by means of the aperture 140 before they reach the sensor device, so that these particles, which are deflected comparatively strongly by the particle deflection device, are no longer taken into account in a measurement.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Grad der Beeinflussung der Bewegung der geladenen Partikel P1 , P2, P‘ wie bereits beschrieben verändert werden, wodurch ferner steuerbar ist, welche Partikel - bei gegebener Geometrie und/oder Anordnung der Blende 140 - durch die Blende aus dem Fluidstrom A1‘ entfernbar sind. In further preferred embodiments, the degree of influencing the movement of the charged particles P1, P2, P 'can be changed as already described, as a result of which it is also possible to control which particles - given the geometry and / or arrangement of the diaphragm 140 - through the diaphragm from the Fluid flow A1 'are removable.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen, vgl. das vereinfachte Flussdiagramm von Fig. 4, beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelsensors mit einer Partikelaufladeeinrichtung zum Aufladen von Partikeln in einem Further preferred embodiments, cf. the simplified flow diagram of FIG. 4 relate to a method for producing a particle sensor with a particle charging device for charging particles in one
Fluidstrom, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen 200 einer bezüglich einer Strömungsrichtung des Fluidstroms stromabwärts der Partikelaufladeeinrichtung angeordneten Partikelablenkungseinrichtung zum Beeinflussen der Trajektorien von geladenen Partikeln, und Bereitstellen 202 einer bezüglich der Strömungsrichtung stromabwärts der Fluid flow, the method comprising the following steps: providing 200 a particle deflection device arranged downstream of the particle charging device with respect to a flow direction of the fluid flow for influencing the trajectories of charged particles, and providing 202 one downstream with respect to the flow direction
Partikelablenkungseinrichtung angeordneten Sensoreinrichtung zur Erfassung von Informationen über geladene Partikel, wobei die Sensoreinrichtung eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel aufweist, die von der Trajektorie des jeweiligen geladenen Partikels im Bereich der Sensoreinrichtung abhängig ist. Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Partikelsensors gemäß den Ausführungsformen zur Ermittlung einer eine Particle deflection device arranged sensor device for recording information about charged particles, the sensor device having a sensitivity to the charged particles, which is dependent on the trajectory of the respective charged particle in the area of the sensor device. Further preferred embodiments relate to the use of the particle sensor according to the embodiments for determining a one
Partikelanzahl in dem Fluidstrom A1 , A1‘ charakterisierenden Größe, Number of particles in the fluid flow A1, A1 'characterizing size,
insbesondere zur Ermittlung einer Partikelanzahldichte, insbesondere in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine. in particular for determining a particle number density, in particular in an exhaust system of an internal combustion engine.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Partikelsensor gemäß den Ausführungsformen z.B. für Partikelfilter für fremdgezündete und In further preferred embodiments, the particle sensor according to the embodiments can e.g. for particle filters for spark ignited and
selbstzündende Brennkraftmaschine genutzt werden, z.B. für OBD (on board diagnose) - Verfahren. Zusätzlich ist der Einsatz des Partikelsensors gemäß den Ausführungsformen bei beliebigen anderen Anwendungen möglich, bei denen eine Partikel-/Aerosol-Konzentration z.B. in einem Gas gemessen werden soll. self-igniting internal combustion engine can be used, e.g. for OBD (on board diagnosis) procedure. In addition, the use of the particle sensor according to the embodiments is possible in any other application in which a particle / aerosol concentration e.g. to be measured in a gas.
Nachstehend sind weitere bevorzugte Ausführungsformen und Aspekte beschrieben. Further preferred embodiments and aspects are described below.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen verursacht das elektrische Feld 122 (Fig. 2) der Partikelablenkungseinrichtung 120 eine Ablenkung y der Partikel, also Beeinflussung ihrer jeweiligen Trajektorie T1 , T2, entsprechend ihrer Driftgeschwindigkeit, y = vt, mit der Aufenthaltszeit t im ablenkenden Feld 122 der Stärke E und der mittleren Driftgeschwindigkeit v = qE Iz, wobei z der Reibungskoeffizient des betrachteten Partikels P1 im Fluidstrom A1‘, In further preferred embodiments, the electric field 122 (FIG. 2) of the particle deflection device 120 causes a deflection y of the particles, that is to say influencing their respective trajectory T1, T2, in accordance with their drift speed, y = vt, with the residence time t in the deflecting field 122 of strength E and the average drift velocity v = qE Iz, where z is the coefficient of friction of the particle P1 in question in the fluid flow A1 ',
insbesondere Gas, ist, z = Sd k , der sich bei weiteren bevorzugten in particular gas, z = Sd k, which is preferred in others
Ausführungsformen je nach Eigenschaften des Fluids bzw. Fluidstroms A1‘ und Größe der Partikel P1 proportional, hier Proportionalitätskoeffizient Embodiments depending on the properties of the fluid or fluid flow A1 'and the size of the particles P1 proportional, here proportionality coefficient
d, zur ersten, k = 1 , bis zur zweiten, k = 2, Potenz des Partikeldurchmessers verhält. d, to the first, k = 1, to the second, k = 2, power of the particle diameter.
Somit ergibt sich bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die Ablenkung
Figure imgf000014_0001
The deflection thus results in further preferred embodiments
Figure imgf000014_0001
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass In further preferred embodiments it is provided that
die Sensierelektrode aus verschiedenen Teilsegmenten wenigstens entlang der Ablenkrichtung y besteht, s.o. Fig. 3C. Die Teilsegmente können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch zusätzlich zur y-Anordnung entlang der x- Richtung angeordnet sein, um eine Unterscheidung der Empfindlichkeit zu erreichen. Z.B. für eine höhere Empfindlichkeit an einer Position y können mehrere Segmente zugeschaltet (bzw. zusammengeschaltet) werden. the sensing electrode consists of different sub-segments at least along the deflection direction y, as shown in FIG. 3C. In further preferred embodiments, the sub-segments can also be arranged in addition to the y arrangement along the x direction in order to differentiate the sensitivity to reach. For example, for a higher sensitivity at a position y, several segments can be switched on (or connected together).
Beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, kann das eine Matrixanordnung sein, z.B. ähnlich Fig. 3C, wobei auch eine nichtquadratische Matrix For example, but not limited to, this may be a matrix arrangement, e.g. similar to Fig. 3C, but also a non-square matrix
(abweichende Anzahl von Reihen/Spalten) möglich ist. (different number of rows / columns) is possible.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensoreinrichtung 130 (Fig. 1 ) eine ortsabhängige Empfindlichkeit bezüglich der Ladung der Partikel aufweist, insbesondere entlang der Ablenkrichtung y eine variable Empfindlichkeit aufweist, wie vorstehend bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2, 3A, 3B beschrieben. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass sich ein Ablenkeffekt auf die Partikel auch auf das Signal der Sensoreinrichtung auswirken kann. Sensor device 130 (FIG. 1) has a location-dependent sensitivity with regard to the charge of the particles, in particular has a variable sensitivity along the deflection direction y, as already described above with reference to FIGS. 2, 3A, 3B. This advantageously ensures that a deflection effect on the particles can also have an effect on the signal of the sensor device.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die variable Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 130 entlang der Ablenkrichtung y alternativ oder ergänzend zu der Vorgabe der Form der Elektrodenfläche EF1 , EF2 ihrer Sensierelektrode 130 durch eine entsprechende Beschaltung und/oder geometrische Anordnung, wie z.B. den Abstand zu dem Fluidstrom A1 , A1‘, realisiert wird. Dadurch ist ebenfalls vorteilhaft sichergestellt, dass sich ein Ablenkeffekt auf die Partikel auch auf das Signal der Sensoreinrichtung auswirken kann. In further preferred embodiments it is provided that the variable sensitivity of the sensor device 130 along the deflection direction y alternatively or in addition to the specification of the shape of the electrode surface EF1, EF2 of its sensing electrode 130 by means of a corresponding circuitry and / or geometric arrangement, such as the distance to the fluid flow A1, A1 'is realized. This also advantageously ensures that a deflection effect on the particles can also have an effect on the signal of the sensor device.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die In further preferred embodiments it is provided that the
Sensierelektrode 132 linear ausgestaltet ist (m = 1 ), sodass die Empfindlichkeit R der Elektrode vom Ort y abhängt R = ßym , wobei ß eine Sensing electrode 132 is linear (m = 1), so that the sensitivity R of the electrode depends on the location y R = ßy m , where ß a
Proportionalitätskonstante ist. Das Messsignal S ergibt sich bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen durch die Ladung q und die Anzahldichte N der Partikel P‘ im Bereich B (Fig. 2) bzw. über der Sensierelektrode 132 sowie durch die Empfindlichkeit R an der Position y der Sensierelektrode 132, S = qNR. Proportionality constant. In further preferred embodiments, the measurement signal S results from the charge q and the number density N of the particles P 'in the region B (FIG. 2) or above the sensing electrode 132 and from the sensitivity R at the position y of the sensing electrode 132, S = qNR.
Unter Verwendung der obigen Gleichungen ergibt sich somit für das Messsignal S gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen
Figure imgf000015_0001
Using the above equations, this results for the measurement signal S according to further preferred embodiments
Figure imgf000015_0001
wobei y hier als zusammenfassende Proportionalitätskonstante eingeführt wurde. Bei entsprechender Wahl des Exponenten m = -n / (n-k) gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ergibt sich für das Messsignal S keine where y was introduced here as a summarizing proportionality constant. With a corresponding choice of the exponent m = -n / (nk) according to further preferred embodiments, there is no result for the measurement signal S.
Abhängigkeit mehr von der Partikelgröße der geladenen Partikel,
Figure imgf000016_0001
Depending more on the particle size of the charged particles,
Figure imgf000016_0001
Für beispielhafte Exponenten gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen von (na, ka ) = (1 , 2), (n , kb ) = ( 2, 1 ) ergeben sich die For example exponents according to further preferred embodiments of (n a , k a ) = (1, 2), (n, k b ) = (2, 1), the result
Elektrodenempfindlichkeitsexponenten von ma = 1 , mb = -2. Diese können gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. mit Elektrodengeometrien entsprechend Fig. 3A, 3B realisiert werden. Electrode sensitivity exponents of m a = 1, m b = -2. According to further preferred embodiments, these can be realized, for example, with electrode geometries corresponding to FIGS.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Elektrodengeometrie der Sensierelektrode 132 (Fig. 2) bei Kenntnis des vorliegenden In further preferred embodiments, the electrode geometry of the sensing electrode 132 (FIG. 2) can be known if the present one is known
Aufladungsmechanismus für die Partikel P entsprechend gewählt werden und damit z.B. ein Sensorsignal S realisiert werden, das nicht mehr von der Charging mechanism for the particles P can be selected accordingly and thus e.g. a sensor signal S can be realized, which is no longer from the
Partikelgröße, sondern nur noch von der Partikelanzahldichte abhängt. Particle size, but only depends on the particle number density.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Elektrodenanordnung dynamisch angepasst werden, z.B. falls sich der Aufladungsmechanismus während des Betriebs ändert, z.B. bei Modifikation der Koronaspannung. Dazu kann die Sensierelektrode 132 (Fig. 2) aus mehreren zuschaltbaren Segmenten bestehen, vgl. Fig. 3C. In further preferred embodiments, the electrode arrangement can be dynamically adapted, e.g. if the charging mechanism changes during operation, e.g. when modifying the corona tension. For this purpose, the sensing electrode 132 (FIG. 2) can consist of several switchable segments, cf. Figure 3C.
Liegt z.B. bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine Matrixanordnung von Elektroden(teil)flächen vor (Fig. 3C), kann durch entsprechende Beschaltung eine effektive Elektrodenfläche beliebiger Form angenähert werden. Damit lässt sich das Sensorverhalten während des Betriebs anpassen. For example, In further preferred embodiments, a matrix arrangement of electrode (partial) surfaces (FIG. 3C), an effective electrode surface of any shape can be approximated by appropriate wiring. This allows the sensor behavior to be adjusted during operation.
Eine weitere Möglichkeit gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 130 von der Ablenkung (Trajektorien T1 , T2) der geladenen Partikel P‘, P1 , P2 abhängig zu machen, ist das Verwenden einer Blende 140, vgl. Fig. 2. A further possibility according to further preferred embodiments to make the sensitivity of the sensor device 130 dependent on the deflection (trajectories T1, T2) of the charged particles P ′, P1, P2 is to use an aperture 140, cf. Fig. 2.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die wenigstens eine In further preferred embodiments, the at least one
Sensierelektrode 132 anstelle der vorliegend unter Bezugnahme auf Fig. 2, 3A, 3B beispielhaft abgebildeten planaren Form auch nicht-planar, z.B. ringförmig (z.B. ähnlich einer Mantelfläche eines Kreiszylinders), ausgebildet sein. Für solche Ausführungsformen gelten die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Varianten entsprechend. Sensing electrode 132 instead of the present with reference to FIGS. 2, 3A, 3B, the planar shape depicted by way of example can also be non-planar, for example in the form of a ring (for example similar to an outer surface of a circular cylinder). The variants described above with reference to FIGS. 1 to 4 apply correspondingly to such embodiments.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen werden ein oder mehrere der folgenden Vorteile erzielt: keine bis geringe Abhängigkeit des Sensorsignals von der Partikelgröße, eine Partikelanzahldichte kann aus dem Messsignal berechnet werden. In further preferred embodiments, one or more of the following advantages are achieved: no or slight dependence of the sensor signal on the particle size, a particle number density can be calculated from the measurement signal.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Partikelsensor (100; 100a) mit einer Partikelaufladeeinrichtung (1 10) zum Aufladen von Partikeln (P) in einem Fluidstrom (A1 ), einer bezüglich einer Strömungsrichtung (x) des Fluidstroms (A1 ) stromabwärts der 1. Particle sensor (100; 100a) with a particle charging device (110) for charging particles (P) in a fluid stream (A1), one with respect to a flow direction (x) of the fluid stream (A1) downstream of the
Partikelaufladeeinrichtung (110) angeordneten Particle charger (110) arranged
Partikelablenkungseinrichtung (120) zum Beeinflussen der Trajektorien (T1 , T2) von geladenen Partikeln (P‘; P1 , P2), und einer bezüglich der Particle deflection device (120) for influencing the trajectories (T1, T2) of charged particles (P '; P1, P2), and one with respect to the
Strömungsrichtung (x) stromabwärts der Partikelablenkungseinrichtung (120) angeordneten Sensoreinrichtung (130) zur Erfassung von Informationen über geladene Partikel (P‘; P1 , P2), wobei die Sensoreinrichtung (130) eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel (P‘; P1 , P2) aufweist, die von der Trajektorie (T1 ; T2) des jeweiligen geladenen Partikels (P‘; P1 , P2) im Bereich (B) der Sensoreinrichtung (130) abhängig ist. Flow direction (x) downstream of the particle deflection device (120) arranged sensor device (130) for detecting information about charged particles (P '; P1, P2), the sensor device (130) being sensitive to the charged particles (P'; P1, P2 ), which is dependent on the trajectory (T1; T2) of the respective charged particle (P '; P1, P2) in the area (B) of the sensor device (130).
2. Partikelsensor (100; 100a) nach Anspruch 1 , wobei die 2. Particle sensor (100; 100a) according to claim 1, wherein the
Partikelablenkungseinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, eine Bewegung der geladenen Partikel (P‘) wenigstens in einer von der Strömungsrichtung (x) verschiedenen Ablenkrichtung (y) zu beeinflussen, wobei insbesondere die Ablenkrichtung (y) senkrecht ist zu der Strömungsrichtung (x). Particle deflection device (120) is designed to influence a movement of the charged particles (P ′) at least in a deflection direction (y) that is different from the flow direction (x), the deflection direction (y) in particular being perpendicular to the flow direction (x).
3. Partikelsensor (100; 100a) nach Anspruch 1 , wobei die 3. particle sensor (100; 100a) according to claim 1, wherein the
Partikelablenkungseinrichtung (120) dazu ausgebildet ist, zumindest bereichsweise ein homogenes elektrisches Feld (122) zu erzeugen, dessen Feldlinien parallel zu der Ablenkrichtung (y) sind. Particle deflection device (120) is designed to generate, at least in regions, a homogeneous electric field (122) whose field lines are parallel to the deflection direction (y).
4. Partikelsensor (100; 100a) nach wenigstens einem der vorstehenden 4. Particle sensor (100; 100a) according to at least one of the above
Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (130) eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel (P‘) aufweist, die von einer Lage der Trajektorie (T1 ; T2) des jeweiligen geladenen Partikels (P‘) entlang der Ablenkrichtung (y) abhängig ist. Claims, wherein the sensor device (130) has a sensitivity to the charged particles (P '), which is dependent on a position of the trajectory (T1; T2) of the respective charged particle (P') along the deflection direction (y).
5. Partikelsensor (100; 100a) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (130) wenigstens eine 5. particle sensor (100; 100a) according to at least one of the preceding claims, wherein the sensor device (130) at least one
Sensierelektrode (132) aufweist. Sensing electrode (132).
6. Partikelsensor (100; 100a) nach Anspruch 5, wobei ein differentielles 6. particle sensor (100; 100a) according to claim 5, wherein a differential
Flächenelement (dA, dA‘) einer Elektrodenfläche (132; EF1 ; EF2) entlang einer bzw. der Ablenkrichtung (y) von einer Position entlang der Surface element (dA, dA ') of an electrode surface (132; EF1; EF2) along one or the deflection direction (y) from a position along the
Ablenkrichtung (y) abhängt. Direction of deflection (y) depends.
7. Partikelsensor (100; 100a) nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei eine Elektrodenfläche (132; EF1 ; EF2) der Sensierelektrode (132) Dreiecksform aufweist, insbesondere die Form eines rechtwinkligen 7. particle sensor (100; 100a) according to at least one of claims 5 to 6, wherein an electrode surface (132; EF1; EF2) of the sensing electrode (132) has a triangular shape, in particular the shape of a right angle
Dreiecks. Triangular.
8. Partikelsensor (100; 100a) nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine Elektrodenfläche (132; EF1 ; EF2) der Sensierelektrode (132) eine Form aufweist, die durch zwei zueinander orthogonale Strecken (S1 ,8. particle sensor (100; 100a) according to at least one of claims 5 to 7, wherein an electrode surface (132; EF1; EF2) of the sensing electrode (132) has a shape which by two mutually orthogonal paths (S1,
S2) und einen Kurvenabschnitt (C1 ) begrenzt wird, dessen Verlauf proportional zu 1/y2 ist, wobei y eine der Ablenkrichtung (y) entsprechende Koordinate repräsentiert. S2) and a curve section (C1) is limited, the course of which is proportional to 1 / y 2 , where y represents a coordinate corresponding to the deflection direction (y).
9. Partikelsensor (100; 100a) nach wenigstens einem der vorstehenden 9. Particle sensor (100; 100a) according to at least one of the above
Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (130) wenigstens eine Blende (140) aufweist. Claims, wherein the sensor device (130) has at least one diaphragm (140).
10. Partikelsensor (100; 100a) nach wenigstens einem der vorstehenden 10. Particle sensor (100; 100a) according to at least one of the above
Ansprüche, wobei eine bzw. die Sensierelektrode (132) eine Segmentierung in mehrere Teilflächen aufweist, wobei ein oder mehrere der Teilflächen, insbesondere wahlweise, zusammenschaltbar sind. Claims, wherein one or the sensing electrode (132) has a segmentation into a plurality of partial areas, one or more of the partial areas being interconnectable, in particular optionally.
1 1. Verfahren zur Herstellung eines Partikelsensors (100; 100a) mit einer 1 1. Method for producing a particle sensor (100; 100a) with a
Partikelaufladeeinrichtung (1 10) zum Aufladen von Partikeln (P) in einem Fluidstrom (A1 ), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Particle charging device (1 10) for charging particles (P) in a fluid stream (A1), the method comprising the following steps:
Bereitstellen (200) einer bezüglich einer Strömungsrichtung (x) des Providing (200) with respect to a flow direction (x) of the
Fluidstroms (A1 ) stromabwärts der Partikelaufladeeinrichtung (1 10) angeordneten Partikelablenkungseinrichtung (120) zum Beeinflussen der Trajektorien (T1 , T2) von geladenen Partikeln (P‘), und Bereitstellen (202) einer bezüglich der Strömungsrichtung (x) stromabwärts der Partikelablenkungseinrichtung (120) angeordneten Sensoreinrichtung (130) zur Erfassung von Informationen über geladene Partikel (P‘), wobei die Sensoreinrichtung (130) eine Empfindlichkeit bezüglich der geladenen Partikel (P‘) aufweist, die von der T rajektorie (T 1 ; T2) des jeweiligen geladenen Partikels (P‘) im Bereich (B) der Sensoreinrichtung (130) abhängig ist. Fluid flow (A1) downstream of the particle charging device (110) arranged particle deflection device (120) for influencing the trajectories (T1, T2) of charged particles (P '), and providing (202) one with respect to the flow direction (x) downstream of the Particle deflection device (120) arranged sensor device (130) for detecting information about charged particles (P '), the sensor device (130) having a sensitivity to the charged particles (P'), which is determined by the trajectory (T 1; T2) of the respective charged particle (P ') in the area (B) of the sensor device (130).
12. Verwendung des Partikelsensors (100; 100a) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Ermittlung einer eine Partikelanzahl in dem 12. Use of the particle sensor (100; 100a) according to at least one of claims 1 to 10 for determining a number of particles in the
Fluidstrom (A1 ) charakterisierenden Größe, insbesondere zur Ermittlung einer Partikelanzahldichte, insbesondere in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine. Fluid flow (A1) characterizing variable, in particular for determining a particle number density, in particular in an exhaust system of an internal combustion engine.
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