[发明专利]用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件

说明书

本发明提出一种用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件(110)，该传感器元件尤其使用在机动车的排气系中，该传感器元件包括具有至少一个第一电极(122)和至少一个第二电极(124)的电极系统(120)，其中，所述第一电极(122)和所述第二电极(124)这样布置，使得通过所述第一电极(122)和所述第二电极(124)之间的电阻变化的测量能够感测颗粒的积聚。所述电极系统(120)还具有至少一个面式电极(130)，其中，所述面式电极(130)与所述流体介质隔开地布置。

背景技术

由现有技术已知多种用于确定在流体介质中的颗粒的颗粒传感器。这些颗粒传感器例如可以用于在排气系中的炭黑质量确定以监控柴油机颗粒过滤器。然而原则上其他应用领域也是可能的，例如在工业废气清洁范围内的应用领域。

传感器元件、例如陶瓷传感器元件尤其可以使用在保护管中并且借助该保护管装入到排气系中。在许多情况下，陶瓷传感器元件具有电极系统，该电极系统用于基于其导电能力来测量炭黑。根据现有技术，在这些颗粒传感器中例如可以使用电阻式测量方法，如在DE 10 2005 053 120 A1中描述的那样。在此，例如可以使用梳形电极。在此，对于在汽车技术中的使用、尤其对于柴油机颗粒过滤器的监控的重要法定前提是所谓的自诊断，即传感器的装置监控自己。在这里的要求通常是电极结构的持续的自身电诊断，例如每秒至少两次。在此，已知设备在许多情况下的技术挑战在于，这种诊断仅在确定的运行阶段中是可能的，但不是持续的。为此，由现有技术已知另外的方案。在DE 10 2007 046 096 A1中例如已知用于颗粒传感器的自诊断的方法，其包括布置在传感器的表面上的、具有嵌入彼此的叉指式测量电极的测量电极系统以及布置在深处的检验电极。借助电容测量，例如通过施加交流电压或直流电压，可以由此得出用于传感器的功能性的量度。但在这里的技术挑战在于，可能出现多个寄生效应，所述寄生效应例如由电缆束的阻抗或者也由在电极上的积聚物产生，所述寄生效应具有未知的电特性。由此会覆盖所期望的测量效果，这使自诊断变困难。此外，在US 2012/0119759 A1中描述了一种具有多个电极系统的颗粒传感器，该颗粒传感器具有在探测器电极之间的偏压电阻。该偏压电阻能够实现在探测器系统中出现的故障的诊断。然而该组件的缺点是，在故障情况下，即使当电极结构在出现小的部分缺陷的情况下例如还有大部分功能正常时，总是探测完全失效。

相应地，所期望的是用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件，该传感器元件针对上面提到的挑战并且至少很大程度上避免已知传感器元件和传感器设备的缺点。尤其期望的是其自诊断能力相对于现有技术显著改善的传感器元件。

发明内容

在本发明的第一方面，相应地提出一种用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件。在此，传感器元件通常理解为以下设备，其设置成用于感测至少一个测量参数并且将该测量参数转换成至少一个测量信号，例如电测量信号、例如模拟的或数字的测量信号。流体介质通常可以理解为液体或气体。传感器元件尤其可以用于确定在气体中的颗粒分量、颗粒质量或颗粒浓度。传感器元件尤其可以设置成用在机动车的排气系中，从而流体介质例如可以是排气、例如是机动车的排气系中的排气。如上面解释的那样，传感器元件例如可以借助保护管装入到排气系中。与此相关地，例如可以参考现有技术。

传感器元件包括至少一个电极系统，其具有至少一个第一电极和至少一个第二电极，其中，第一和第二电极这样布置，使得颗粒在传感器元件上的积聚可以通过在第一电极和第二电极之间的电阻的变化来感测，其借助直流电或也借助交流电测量。如由现有技术已知，这例如可以通过阻值和颗粒的积聚物之间的相关性实现，所述颗粒尤其可以是炭黑颗粒。这种相互关联例如可以存储在控制器中。

此外，电极系统包括至少一个面式电极。面式电极与流体介质隔开地、尤其在空间上隔开地布置，例如布置在另一层平面中，如下面更详细地阐释的那样。