[发明专利]静电碳烟传感器

说明书

本发明涉及具有电压源的静电碳烟传感器，其中所述静电碳烟传感器具有第一电极、第二电极和保护电极，其中第一电极和第二电极通过绝缘体彼此电绝缘，并且保护电极设置在第一电极和第二电极之间，其中保护电极还通过绝缘体与第一电极和第二电极电绝缘，其中借助于电压源将第一电位施加到第一电极，并且其中借助于电压源将第二电位施加到第二电极，使得在第一电极和第二电极之间产生电压。为了公开利用其能够可靠地且精确地确定测量的静电碳烟传感器用于测量的就绪状态的静电碳烟传感器，借助于电压源（6）将保护电位施加到保护电极，该保护电位在碳烟传感器的预热阶段中对应于第一保护电位，并且在碳烟传感器的测量阶段中对应于第二保护电位。

技术领域

本发明涉及静电碳烟传感器和用于操作静电碳烟传感器的方法。

背景技术

当研发新的机动车辆时，降低机动车辆中的废气排放的是重要的目标。因此，内燃机中的燃烧过程被热力学地优化，以使得内燃机的效率显著提升。在机动车辆的领域中，越来越多地使用柴油发动机，其在现代设计中具有非常高的效率。然而，与优化的火花点火式发动机相比，该燃烧技术的缺点在于显著增加的碳烟排放。碳烟由于积聚多环芳烃而具有高致癌效应，这已经促使制定了各种法规。例如，已经颁布了具有碳烟排放的最大极限值的废气排放标准。为了能够满足广泛区域内的具有柴油发动机的机动车辆的废气排放标准，存在制造成本效益好的传感器的需求，该传感器可靠地测量机动车辆的废气流中的碳烟含量。

使用这种碳烟传感器传感器用于测量当前排放的碳烟，使得机动车辆中的发动机管理系统能够被提供有当前驾驶情形中的信息，以便通过技术控制调节来降低排放值。此外，碳烟传感器可被用于借助于废气碳烟过滤器来启动主动废气净化，或者可发生至内燃机的废气再循环。在碳烟过滤的情况下，使用可以再生且从废气过滤掉很大部分碳烟含量的过滤器。需要碳烟传感器用于检测碳烟，以便监测碳烟过滤器的功能或者以便控制其再生循环。

为此目的，碳烟传感器可被连接到碳烟过滤器（也被称为柴油颗粒过滤器）的上游，和/或碳烟传感器可被连接到碳烟过滤器的下游。

连接到柴油颗粒过滤器的上游的传感器用于增强系统可靠性并且用于确保柴油颗粒过滤器在最佳条件下操作。由于这很大程度上取决于被捕获在柴油颗粒过滤器中的碳烟的量，因此在柴油颗粒过滤器系统上游的颗粒浓度的精确测量（尤其是在柴油颗粒过滤器上游的高颗粒浓度的确定）是十分重要的。

连接到柴油颗粒过滤器下游的碳烟传感器提供执行车辆特定诊断的可能性，并且还用于确保废气后处理系统的正确操作。

现有技术提出了检测碳烟的各种方法。实验室中广泛采用的方法是利用碳烟颗粒的光散射。该过程适合于复杂测量装置。如果还试图将其用作排气部段中的移动传感器系统，则必须牢记的是，实现机动车辆中的光学传感器的方法需要非常高的成本。此外，还存在关于所需光学窗口被燃烧废气污染的未解决的问题。

DE 195 36 705 Al 公开了用于测量碳烟颗粒的装置，其中通过施加恒定的直流电压而在罩电极（气体流流动通过所述罩电极）与在该罩电极内的内电极之间产生电场，并且测量用于保持所述罩电极与内电极之间的恒定直流电压的充电电流。如果使用2000至3000 V的直流电压以产生电场，则在DE 195 36 705 Al中公开的范围内实现良好的测量结果。

借助于这些静电碳烟传感器，两个电极之间的电流作为废气流中的碳烟浓度的函数而改变。然而，此处出现的电流是相对小的并且其电流强度在nA量级。因此，整个测量设置必须被实施为具有非常高的阻抗以用于这些静电碳烟传感器。