由現(xiàn)有技術(shù)已知大量的方法和裝置，用于檢測微粒，例如炭黑或粉塵顆粒。

下面不受其它實施方式和應(yīng)用限制地、尤其參照用于檢測微粒、尤其是在燃燒發(fā)動機的廢氣流中的炭黑顆粒的傳感器描述本發(fā)明。

由實踐中已知，利用兩個布置在陶瓷上的電極測量在廢氣中的微粒、例如炭黑或粉塵顆粒的濃度。這一點例如可以通過測量分開兩個電極的陶瓷材料的電阻實現(xiàn)。準確地說，測量在施加電壓在電極上時在電極之間流動的電流。炭黑顆粒由于靜電力沉積在電極之間，并且隨著時間形成在電極之間的可導(dǎo)電的橋。這些橋存在得越多，測量的電流就越大。因此形成電極的增大的短路。

這種傳感器例如安裝在燃燒發(fā)動機、例如柴油機結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)中。這些傳感器一般位于排氣閥或者炭黑顆粒過濾器的下游。

盡管由現(xiàn)有技術(shù)已知的用于檢測微粒的裝置的大量優(yōu)點，但是它們還是有改進潛力。所述顆粒傳感器用于確定廢氣支管中的炭黑量，用于監(jiān)控柴油發(fā)動機的顆粒過濾器。所述傳感器包括陶瓷的傳感器元件，它被保護管包圍。所述陶瓷傳感器元件具有電極系統(tǒng)，它用于以炭黑的導(dǎo)電性為基礎(chǔ)測量炭黑。所述保護管尤其用于沿著傳感器元件的炭黑敏感的表面輸送測量氣體流。常見的保護管方案以雙重保護管為基礎(chǔ)，即外部的保護管和內(nèi)部的保護管。通過在外部保護管與內(nèi)部保護管之間的環(huán)縫作為廢氣進入縫隙實現(xiàn)傳感器的與角度的獨立性，因為流入的廢氣均勻地分布在內(nèi)部與外部的保護管之間的空間上。這樣地形成廢氣進入到內(nèi)部保護管中，使得實現(xiàn)在密封填料的方向上的優(yōu)先流動。進入到這個區(qū)域中的廢氣由于內(nèi)部保護管的煙囪形的造型必須縱向地沿著傳感器元件在出口方向上流動。由此所述保護管在傳感器元件的縱向延伸方向上沿著主電極方向在同時微小的角度依賴關(guān)系下引起在傳感器元件上的均勻的流過。

這種均勻的層流式的流過的缺陷是，盡管許多炭黑顆粒漂浮在電極系統(tǒng)上面，但是電極系統(tǒng)不一定完全以顆粒加載。只有在靠近電極表面上面的層中流動的顆粒經(jīng)歷足夠強大的通過電泳和熱泳垂直于主流動方向的吸引力并且由此被吸引和形成連續(xù)的炭黑路徑。但是這一點只在靠近電極表面的層中實現(xiàn)。如果電場足夠強大，出現(xiàn)非常迅速的吸引，并且顆粒不再在傳感器元件的縱向延伸方向繼續(xù)運動，而是著落在電極系統(tǒng)上。但是在較高的層-在電極表面與內(nèi)部保護管之間的距離為幾毫米-中的所有顆粒沒有經(jīng)受或者只經(jīng)受非常弱的垂直于飛行方向的力，并因此完全飄過電極系統(tǒng)，并且再次離開保護管。因此它們無助于測量效果。相反，如果完成吸引，則這一點非?？焖俚貙崿F(xiàn)并且只在前端的區(qū)域中實現(xiàn)對電極的加載。因此存在的電極表面沒被完全利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此建議一種用于檢測微粒、尤其是炭黑顆粒的傳感器，它至少很大程度地避免上述缺陷，并且在這個傳感器中這樣改進用于微粒的流動導(dǎo)向，使所述傳感器元件與外部條件、例如燃燒發(fā)動機的運行點無關(guān)地總是從相同方向被流過，并且尤其炭黑敏感的電極系統(tǒng)的整個表面盡可能均勻地以微粒加載。在此要保持沿著電極系統(tǒng)的主方向有利地流過電極。

按照本發(fā)明的用于檢測微粒、尤其是炭黑顆粒的傳感器，包括傳感器元件，其具有至少兩個布置在載體襯底上的測量電極，和保護管結(jié)構(gòu)，其具有至少一外部保護管和內(nèi)部保護管。所述傳感器元件在縱向延伸方向上布置在內(nèi)部保護管中。所述外部保護管和內(nèi)部保護管被設(shè)計成允許微粒進入到傳感器元件。所述內(nèi)部保護管被設(shè)計成允許微粒在偏離縱向延伸方向的方向上進入到傳感器元件。

所述內(nèi)部保護管可以具有翻板，它們在傳感器元件的方向上突出來。所述內(nèi)部保護管可以具有開孔，它們鄰接翻板。所述翻板可以相對于縱向延伸方向傾斜。所述傳感器還包括傳感器外殼。所述傳感器元件可以在縱向延伸方向上從傳感器外殼伸出來。所述翻板可以具有不同長度。所述翻板的長度可以在縱向延伸方向上離開傳感器外殼地增加。所述翻板可以布置在內(nèi)部保護管的面對測量電極的區(qū)段處。所述傳感器還可以包括傳感器外殼。所述傳感器元件可以在縱向延伸方向上從傳感器外殼伸出來。所述內(nèi)部保護管可以在縱向延伸方向上離開傳感器外殼地收縮。所述內(nèi)部保護管可以均勻地或者不均勻地、尤其臺階形地收縮。所述傳感器還可以包括中間保護管，它布置在外部保護管與內(nèi)部保護管之間。所述內(nèi)部保護管可以具有不同開孔面積的開孔。所述開孔面積在縱向延伸方向上離開傳感器外殼地減小。所述內(nèi)部保護管可以在背離傳感器外殼的端面上與中間保護管連接。所述內(nèi)部保護管可以在橫截面垂直于縱向延伸方向時具有矩形的、尤其正方形的橫截面形狀。

關(guān)于本發(fā)明意義上的微粒尤其理解為導(dǎo)電的微粒，例如炭黑或粉塵顆粒。

關(guān)于測量電極在本發(fā)明的范圍內(nèi)理解為適用于測量電流電壓的電極。

關(guān)于電流電壓測量在本發(fā)明的范圍內(nèi)理解為一種測量，在測量時，或者在測量電極上施加確定的電壓并且測量在測量電極之間的電流，或者在測量電極上施加電流，并且測量在測量電極之間的電壓。電流電壓測量尤其可以是電阻測量，其中通過測量電極可以測量電阻。例如，可以實現(xiàn)電壓控制的或電壓調(diào)節(jié)的測量，和/或電流控制的和/或電流調(diào)節(jié)的測量。施加電流和/或電壓可以以連續(xù)信號的形式和/或以脈沖信號的形式實現(xiàn)。例如，可以施加直流電壓和/或直流電流，并且檢測電流應(yīng)答或電壓應(yīng)答。替代地可以施加脈沖的電壓和/或脈沖的電流，并且檢測電流應(yīng)答或電壓應(yīng)答。

關(guān)于交叉指型電極在本發(fā)明的范圍內(nèi)理解為這樣布置的電極，它們相互嵌接，尤其梳形地相互嵌接。

關(guān)于電絕緣的材料在本發(fā)明的范圍內(nèi)理解為各種適合于阻止電流的材料。尤其在本發(fā)明的范圍內(nèi)電絕緣的材料理解為陶瓷的形式，它們在較高溫時，例如其典型地在機動車的排氣設(shè)備中產(chǎn)生的那樣，也具有可忽略的導(dǎo)電性。在此尤其可以使用氧化鋁。

關(guān)于層在本發(fā)明的范圍內(nèi)理解為具有一定高度的、平面的擴展的單一物質(zhì)，它可以位于其它構(gòu)件的上面、下面或之間。

本發(fā)明的基本思想是具有特殊造型的內(nèi)部保護管，它劃分例如在燃氣流中的微粒向著在電極系統(tǒng)的區(qū)域中的傳感器元件的表面的進入，以便使來自整個的、進入到外部保護管中的燃氣流通過內(nèi)部保護管帶入到沿著整個電極的電的近場中并最終帶到電極結(jié)構(gòu)本身上。因此可以利用用于形成信號的整個電極表面，這伴隨著明顯提高的敏感性。

尤其可以使用三重保護管，用于不僅保證相對于由各自的發(fā)動機運行點引起的不同的運行條件的獨立性，而且這樣地構(gòu)成流動導(dǎo)向，沿著傳感器電極的整個長度（在x方向上）使顆?？梢员M可能均勻分布地一直到進入近場中，其中使顆粒垂直于主流動方向地、即在z方向上，經(jīng)受電的和/或熱的吸引力并且然后被吸引到電極表面上或者被中間空間吸引，粘附在那里并且在足夠長的加載時形成在兩個電極指之間的導(dǎo)電路徑。通過沿著在電極結(jié)構(gòu)上的整個范圍（在x方向上）具有多個翻板和開孔的內(nèi)部保護管的造型，使流動并由此使顆粒也在z方向上得到加速，并因此可以沿著整個電極結(jié)構(gòu)進入到電的近場中。在此也可以無定向地實施傳感器元件的安裝。在此多個翻板在圓周/橫截面上分布地安置。但是在最大可實現(xiàn)的敏感性方面定向地安裝傳感器元件是有利的。在此沿著圓周只使用一個翻板就足夠了，它分別直接位于傳感器元件的電極表面上方。在定向地安裝傳感器元件的情況下代替圓柱形的內(nèi)部保護管也可以使用正方形的內(nèi)部保護管。

在優(yōu)選的實施方式中，所述保護管包括具有分級的長度的翻板，它們導(dǎo)致整個電極表面的特別均勻的加載。在另一實施方式中，對于內(nèi)部保護管不使用翻板，而是使用在端面方向上不同的、減小的尺寸的孔。此外所述內(nèi)部保護管與中間保護管在端面機械地連接。由此這樣調(diào)整壓力特性，使得同樣達到均勻地分布燃氣流并由此均勻地分布顆粒。這些孔例如可以沖壓制成，這在加工技術(shù)上可以方便地實施。

對于上述的主要以三重保護管的形式的變型替代地，能夠?qū)崿F(xiàn)雙重保護管形式的實施方式，它們同樣提高傳感器敏感性，其中它們使燃氣流劃分開，并且有目的地在電極結(jié)構(gòu)的整個長度上使顆粒盡可能均勻地分布到電的近場中。

在這種變型中翻板位于內(nèi)部保護管中，它們通過沖壓被置入并因此在側(cè)面上形成附加的氣體進入口。通過平行于電極布置的翻板干擾在傳感器元件上面的層流，并因此保證，更快速地再輸運炭黑顆粒到電場的附近范圍中。同時，通過翻板降低在較高廢氣速度時探針的加熱功率需求，因為這產(chǎn)生旁路效應(yīng)，其中不再是整個試樣質(zhì)量流被從傳感器元件旁邊引導(dǎo)。此外炭黑顆粒的沉積不再與廢氣流速有關(guān)。

在另一實施方式中內(nèi)部保護管配有翻板，但是沒有附加的氣體進入口。在此通過橫截面的強烈的偏轉(zhuǎn)和變窄迫使流體重新混合，由此在傳感器元件的附近范圍中又可以進入新的顆粒，用于通過電泳沉積。

替代地，可以使用沒有附加的孔的內(nèi)部保護管，但是它向著氣體出口所在的端面收縮。橫截面的收縮使來自在前面的區(qū)段中沒有能夠通過電泳達到的層的顆粒移向傳感器元件。

附圖說明

由下面優(yōu)選的、在附圖中簡示的實施例的描述給出本發(fā)明的其它可選擇的細節(jié)和特征。

附圖示出：

圖1按照本發(fā)明的第一實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖，

圖2按照本發(fā)明的第二實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖，

圖3按照本發(fā)明的第三實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖，

圖4按照本發(fā)明的第四實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖，

圖5按照本發(fā)明的第五實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖，

圖6第五實施方式的傳感器的橫剖面圖，

圖7按照本發(fā)明的第六實施方式的用于檢測微粒的傳感器的橫剖面圖，

圖8按照第六實施方式的傳感器的另一個橫剖面圖，

圖9第六實施方式的傳感器的改型的橫剖面圖，

圖10按照第七實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖，

圖11按照本發(fā)明的第八實施方式的用于檢測微粒的傳感器的縱剖面圖。

具體實施方式

圖1示出用于檢測微粒、尤其在燃氣流、例如燃燒發(fā)動機的廢氣流中的炭黑顆粒的傳感器10的縱剖面圖，它用于安裝在機動車的排氣管路中。例如傳感器10構(gòu)造為炭黑傳感器并且優(yōu)選布置在具有柴油內(nèi)燃機的機動車的炭黑顆粒過濾器的下游。傳感器10包括傳感器元件12，其具有至少兩個布置在載體襯底16上的測量電極14。載體襯底16可以由陶瓷材料制成，例如氧化硅和/或氧化鋁和/或氧化鋯。測量電極14可以布置在載體襯底16上，尤其作為交叉指型電極。

傳感器10還包括保護管結(jié)構(gòu)18，具有至少一外部保護管20和內(nèi)部保護管22。傳感器元件12在縱向延伸方向24上布置在內(nèi)部保護管22中。在此外部保護管20包圍內(nèi)部保護管22。傳感器10還具有傳感器外殼26。這樣地布置傳感器元件12，使它在縱向延伸方向24上從傳感器外殼26伸出來。

外部保護管20和內(nèi)部保護管22被設(shè)計成允許微粒進入到傳感器元件12，如同下面詳細地描述的那樣。因此外部保護管20在背離傳感器外殼26的端面28處具有進入口30。進入口30例如構(gòu)造為環(huán)縫。通過進入口30微?？梢赃M入到外部保護管20與內(nèi)部保護管22之間的中間空間31中。為了允許微粒從在外部保護管20與內(nèi)部保護管22之間形成的中間空間31進入，內(nèi)部保護管22在面對傳感器外殼26的后端部32處具有進入口34。在此進入口34可以相對于縱向延伸方向24傾斜。為了允許微粒從在內(nèi)部保護管22與傳感器元件12之間形成的內(nèi)室35排出，內(nèi)部保護管22在背離傳感器外殼26的端面36處具有排出孔38。內(nèi)部保護管22尤其被設(shè)計成允許微粒在偏離縱向延伸方向24的方向40上進入到傳感器元件12。在所示的實施例中內(nèi)部保護管22具有翻板42，它們在傳感器元件12方向上突出。翻板42相對于縱向延伸方向24傾斜。由此使通過進入口34進入到在內(nèi)部保護管22與傳感器元件12之間形成的內(nèi)室35中的且在排出孔38方向上流動的微粒流在翻板42處被在傳感器元件12的方向上偏轉(zhuǎn)。

圖2示出按照本發(fā)明的第二實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。在第二實施方式的傳感器10中內(nèi)部保護管22具有開孔44，它們鄰接翻板42。由此進入到中間空間31中的微粒的一部分已經(jīng)通過開孔44流動，并且在翻板42上在傳感器元件12的方向上偏轉(zhuǎn)。微粒的其余的部分通過進入口34進入到內(nèi)室35中，并且與在第一實施方式中一樣在到出口38的方向上流動時在翻板42上在傳感器元件12的方向上偏轉(zhuǎn)。

圖3示出按照本發(fā)明的第三實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。第三實施方式的傳感器10沒有翻板。取而代之，內(nèi)部保護管22在縱向延伸方向24上離開傳感器外殼26地收縮。內(nèi)部保護管22尤其均勻地收縮，即，內(nèi)部保護管22的內(nèi)徑在縱向延伸方向24上離開傳感器外殼26地均勻減小。通過內(nèi)部保護管22的逐漸地收縮，使通過進入口34進入到在內(nèi)部保護管22與傳感器元件12之間形成的內(nèi)室35中的且在出口38的方向上流動的微粒流在傳感器元件12方向上偏轉(zhuǎn)。

圖4示出按照本發(fā)明的第四實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。第四實施方式的傳感器10以第三實施方式的傳感器10為基礎(chǔ)。在此內(nèi)部保護管33不均勻地收縮。因此內(nèi)部保護管22具有臺階形的收縮46，由此使內(nèi)部保護管臺階形地收縮。通過內(nèi)部保護管22的臺階形的收縮部46，使通過進入口34進入到在內(nèi)部保護管22與傳感器元件12之間形成的內(nèi)室35中的且在出口38的方向上流動的微粒流在傳感器元件12方向上偏轉(zhuǎn)。

圖5示出按照本發(fā)明的第五實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。第五實施方式的傳感器10以第二實施方式的傳感器10為基礎(chǔ)。保護管結(jié)構(gòu)18還具有中間保護管48。為了允許微粒從在外部保護管20與中間保護管48之間的中間空間49在內(nèi)部保護管22的進入口34的方向上排出，中間保護管48在面對傳感器外殼26的后端部50處具有進入口52。通過進入口34微粒進入到在中間保護管48與內(nèi)部保護管22之間形成的中間空間53中。如同通過箭頭54表示的那樣，微粒從在中間保護管48與內(nèi)部保護管22之間形成的中間空間53通過鄰接翻板42的開孔44進入到內(nèi)部保護管22的內(nèi)室35中，并由此到達傳感器元件12。

圖6示出第五實施方式的傳感器10的橫剖面圖。在此該剖面垂直于縱向延伸方向24延伸。由圖6可以看出，傳感器元件12無需平行于一排翻板42地在縱向延伸方向24上定向。在這種情況下可以涉及傳感器元件12的非定向的安裝。在此內(nèi)部保護管22具有基本上圓形的橫剖面。此外可以看出，例如可以設(shè)有四排56翻板42，它們在圓周方向上圍繞縱向延伸方向24均勻地相間隔并且分別布置在縱向延伸方向24上。

圖7示出按照本發(fā)明的第六實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。第六實施方式的傳感器10以第五實施方式的傳感器10為基礎(chǔ)。第六實施方式的傳感器10這樣地構(gòu)成，翻板42布置在內(nèi)部保護管22的面對測量電極14的區(qū)段58上。在內(nèi)部保護管22的其余區(qū)段中不設(shè)置翻板42和開孔44。

圖8示出按照第六實施方式的傳感器10的橫剖面圖。在此剖面垂直于縱向延伸方向24延伸。圖8表明圖7的結(jié)構(gòu)。可以清楚地看出，翻板42只布置在內(nèi)部保護管22的面對測量電極14的區(qū)段58上，否則在圓周方向上不設(shè)置翻板42。

圖9示出按照第六實施方式的一種修改的傳感器10的橫剖面圖。在這個修改中內(nèi)部保護管22具有矩形的且尤其正方形的橫剖面。在此該橫剖面是在垂直于縱向延伸方向24上看的。

圖10示出按照本發(fā)明的第七實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。第七實施方式的傳感器10以第五實施方式的傳感器10為基礎(chǔ)。翻板42具有不同的長度。翻板42的長度在縱向延伸方向24上離開傳感器外殼26地增加。換言之，那些在縱向延伸方向24上更遠地離開傳感器外殼26的翻板42具有比那些更靠近傳感器外殼26的翻板更長的長度。

圖11示出按照本發(fā)明的第八實施方式的用于檢測微粒的傳感器10的縱剖面圖。下面僅僅描述與上述實施方式的差別，并且相同的構(gòu)件配有相同的附圖標記。第八實施方式的傳感器10以第五實施方式的傳感器10為基礎(chǔ)。代替翻板42內(nèi)部保護管22具有開孔60。開孔58,60具有不同的開孔面積。開孔面積在縱向延伸方向24上離開傳感器外殼26地減小。換言之，那些在縱向延伸方向24上更遠地離開傳感器外殼26的開孔60具有比更靠近傳感器外殼26的那些開孔60更小的開孔面積。