[0001] 本
发明涉及具有测量
电极并且具有外电极的烟尘传感器，其中，所述
测量电极和所述外电极借助绝缘体相对于彼此电绝缘。
[0002] 在新的
机动车辆的开发中，减少机动车辆中的排出气体排放是重要目标。因此，
内燃机中的燃烧过程在热
力学上被优化，使得内燃机的效率被大幅地改善。在
汽车行业中，正在越来越多地使用柴油
发动机，所述
柴油发动机在现代
实施例中展现出非常高的效率。但是，与优化的奥托循环发动机相关的此燃烧技术的缺点是烟尘排放大幅增加。特别是由于多环芳香
烃化合物的浓度，所以烟尘特别致癌，而且已经对此引入了各种规定。例如，已经颁布了对于烟尘排放的最大限度的排出气体排放标准。为了能够实现全面遵守针对柴油发动机的机动车辆的排出气体排放标准，需要生产可靠地测量机动车辆的排出气体流中的烟尘含量的廉价传感器。
[0003] 这样的烟尘传感器被用于测量当前被排放的烟尘，以便在当前驾驶情况下，向机动车辆中的发动机管理系统提供信息以使得它能够使用基于规定的调整来减少排放值。此外，借助烟尘传感器，能够启动借助排出气体烟尘
过滤器的活性排出气体
净化，或者能够实施排出气体到内燃机的再循环。在烟尘过滤的情况下，使用可再生过滤器，所述可再生过滤器从排出气体过滤出烟尘含量的大部分。需要用于检测烟尘的烟尘传感器，其目的在于监视烟尘过滤器的功能和控制其再生循环。
[0004] 为了该目的，烟尘传感器可以被
定位在烟尘过滤器的上游和/或烟尘传感器可以被定位在烟尘过滤器的下游，所述烟尘过滤器也被称作柴油颗粒过滤器。
[0005] 定位在柴油颗粒过滤器上游的传感器用于提高系统的可靠性并且用于确保柴油颗粒过滤器在最佳条件下操作。由于这在很大程度上取决于储存于柴油颗粒过滤器中的烟尘量，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，是非常重要的。
[0006] 定位在柴油颗粒过滤器下游的烟尘传感器使得能够执行车辆内部诊断，并且进而用于确保排出气体后处理系统的正确操作。
[0007]
现有技术给出用于检测烟尘的各种方法。在实验室中被广泛实施的方法包括使用通过烟尘颗粒的光散射。该方法适用于复杂的测量器械。如果寻求也将其实施为排气道中的移动
传感器系统，则必须要注意的是用于实现机动车辆中的
光学传感器的方法会导致非常高的成本。此外还存在关于所需的光学窗被燃烧排出气体弄脏的尚未解决的问题。
[0008] DE 195 36 705 A1公开了一种用于测量烟尘颗粒的装置，其中，借助在壳体电极（气流穿过其）和在所述壳体电极内的内电极之间施加恒定直流
电压来产生
电场，并且用于维持壳体电极和内电极之间的恒定直流电压的充电
电流被测量。在DE 195 36 705 A1的公开的背景下，如果2000至3000伏特的直流电压被用于产生电场，则获得良好的测量结果。
[0009] 在这些静电烟尘传感器的情况下，两个电极之间的电流以根据排出气体流中的烟尘浓度的方式改变。但是，在此升高的电流相对较小，并且其电流强度位于从pA到低的nA值的范围内。因此，用于所述静电烟尘传感器的整个测量布置必须是具有极高阻抗的设计。
[0010] 本发明的目的在于具体说明一种输出显著更高的测量电流的烟尘传感器。
[0011] 所述目的借助独立
权利要求的特征实现。
[0012] 由于用于集中电场强度的元件被形成在第一电极的表面上和/或第二电极的表面上的事实，所以能够用相对较低的电压在第一电极和第二电极之间产生高的测量电流，所述测量电流与排出气体中的烟尘颗粒的数量成比例。
[0013] 在本发明的一个改良中，第一电极呈棒状的形式。该形状使得能够制造非常紧凑的烟尘传感器。如果第二电极呈筒状的形式，则烟尘传感器能够在下述情况下被制造：所述筒状第二电极围绕所述棒状第一电极同心地被形成。如此形成的烟尘传感器具有长的使用寿命和非常紧凑的设计。
[0014] 在本发明的一个改良中，用于集中电场强度的元件呈尖刺状末端的形式。尖刺状末端使得能够实现非常高的电场集中，从而能够在非常小的空间中获得高的场强，这能够导致电荷载体在所述第一电极和所述第二电极之间
雪崩般突增。
[0015] 如果用于集中电场强度的元件呈三
角形末端的形式，则能够实现非常耐用的烟尘传感器，因为所述三角形末端是非常坚固的部件。
[0016] 在本发明的一个改良中，用于集中电场强度的元件在第一电极的表面中和/或在第二电极的表面中呈凹槽的形式。凹槽能够特别容易地在表面中产生并且因此特别地廉价。
[0017] 如果用于集中电场强度的元件通过第一电极的表面和/或第二点的表面的纳米结构形成，则电场和与其相关的电场强度能够被特别容易地预先确定并且适当地模拟，这产生具有特别精确的测量能力的烟尘传感器。
[0018] 下面，将参照
附图并且基于优选实施例来讨论本发明。所述实施例包括用于机动车辆中的烟尘传感器。在图中：图1示出烟尘传感器，
图2示出根据本发明的烟尘传感器，
图3示出根据本发明的烟尘传感器的另外的实施例，
图4示出从图3获知的烟尘传感器的另外的实施例，
图5示出根据本发明的烟尘传感器的另外的实施例。
[0019] 图1示出烟尘传感器1。烟尘传感器1包括第一电极2，第一电极被布置在第二电极3的内部。内燃机的排出气体（其包含烟尘颗粒4）位于第一电极2和第二电极之间。这旨在借助烟尘传感器来测量排出气体中的烟尘颗粒4的浓度。换言之，能够阐述成这旨在借助烟尘传感器来确定排出气体中的烟尘含量。为了该目的，通过电压供给6在第一电极2和第二电极3之间施加测量电压。第一电极2借助绝缘体5相对于第二电极3电绝缘。绝缘体5可以被构造成由陶瓷材料构成的盘状物。此外，在图1中能够看到，欧姆
电阻7被连接在电压供给与第二电极3之间，所述欧姆电阻呈现高阻抗，以便测量由于烟尘颗粒4而能够在第一电极2和第二电极3之间形成的相对小的电流。所述电流的测量借助电流测量元件8实现，电流测量元件8被连接至评估
电子设备9。这样的烟尘传感器1被用于具有柴油发动机的机动车辆中的车载诊断。
[0020] 为了获得可评估的测量电流而必须在第一电极2和第二电极3之间施加的电压相对较高。这样的电压可能达到2至3 kV，并因此监视相对麻烦。因此，为了产生易于评估的测量电流，有利的是使用如下所述的第一电极2和/或第二电极3的根据本发明的实施例。
[0021] 图2示出根据本发明的具有第一电极2和第二电极3的烟尘传感器1。第一电极2借助绝缘体5相对于第二电极3电绝缘，并且通过电压供给6产生的电压被施加于第一电极2与第二电极3之间。旨在借助根据本发明的烟尘传感器1来测量排出气体中的烟尘颗粒4的浓度。因此，还旨在借助根据本发明的烟尘传感器1来确定排出气体中的烟尘含量。
[0022] 在从内燃机通过排气尾管的排出气体流中输送的烟尘颗粒4能够进入烟尘传感器1，烟尘传感器1被集成在排气尾管中。烟尘颗粒4传入电场，该电场由于施加在第一电极2与第二电极3之间的电压而形成。为了在第一电极2与第二电极3之间产生易于测量的电流，用于集中电场强度的元件15被形成在第一电极2的表面上和/或第二电极3的表面上。在此示例中，第一电极2呈棒状
螺纹杆的形式，其中，用于集中电场强度的元件15通过螺纹棱面（thread flight）形成，在所述棱面之间形成三角形末端。电场被集中在这些末端处，因此电场强度在所述末端的区域中变得非常高。电场强度在末端的区域中的激增能够超过气体在所述区域中的击穿场强。在气体的击穿场强被超过的情况下，形成带电颗粒，所述带电颗粒在相
对电极的方向上被
加速，并且由于碰撞电离事件，导致电荷载体雪崩般形成。当所述电荷载体雪崩到达电极表面时，能够测量到非常高的电流，该电流能被容易地评估并且该电流与排出气体中的带电颗粒的数量成比例。
[0023] 然而，图2还示出欧姆电阻7，其是有利的，以便能够借助评估电子设备9测量在第一电极2和第二电极3之间流动的电流。此外，图2示出了保护帽10，保护帽10用于针对性地引导排出气体流通过烟尘传感器1。例如，排出气体可以通过第一开口11进入烟尘传感器1，在此，排出气体中的烟尘含量能够在第一电极2与第二电极3之间被测量。此后，排出气体流通过形成在第二电极3中的第二开口12离开烟尘传感器1，并且经由第三开口13被引导回主排出气体流中。
[0024] 图3示出根据本发明的烟尘传感器1的另外的实施例。在此，烟尘传感器1呈围绕中
心轴线14
旋转对称的形式。第一电极2呈棒状电极的形式。筒状第二电极3围绕第二电极同心地形成。第二电极3因此呈中空筒的形式。绝缘体5（其在此情况下呈盘状物的形式）使第一电极2与第二电极3电分离。借助电压供给6，能够在第一电极2和第二电极3之间施加电压。为了场集中形成在第二电极3的内表面上的元件15在该情况下呈三角形的形式。三角形的末端在所述三角形的末端的区域中引起非常高的场强。由于所述高的场强，能够超过排出气体的击穿场强，从而，由于雪崩般的冲击电离，所以能够产生大的测量电流，其能够借助评估电子设备9容易地记录。
[0025] 图4示出由图3获知的烟尘传感器1的另外的实施例。第一电极2被装配有用于集中电场强度的元件15，所述元件呈尖刺状末端的形式。第二电极3在其内表面上具有用于集中电场强度的半圆形元件15。能够想到第一电极2和第二电极3的多种可能的表面结构，由此针对性地建模在烟尘传感器1的内部中的场分布是可能的。
[0026] 图5示出根据本发明的烟尘传感器1的另外的实施例。在此，第一电极2和第二电极3二者都被形成为棒状元件。用于集中电场强度的三角形元件15被形成在第一电极2和第二电极3二者上。第一电极2与第二电极3借助绝缘体5相对于彼此电绝缘。保护帽10被形成在第一电极2和第二电极3之上。保护帽10再次借助第一开口11、第二开口12和第三开口13允许排出气体和烟尘颗粒流到烟尘传感器1的内部，并因此也流到第一电极2与第二电极3之间。在图1至图5的本公开的背景下，第二电极3可以呈中空筒的形式。
