[发明专利]用于运行颗粒传感器的设备和方法

说明书

一种用于运行颗粒传感器的设备(100)，所述颗粒传感器包括至少一个高电压电极(102)和至少一个接地电极(104)，其中，所述设备(100)具有处理器(106)、测量装置(108)和电压供给单元(110)，其中，在所述至少一个高电压电极(102)与所述至少一个接地电极(104)之间能够产生电场(E)，所述测量装置(108)构造用于测量电荷平衡电流(I)，所述电荷平衡电流在废气流至少部分地在所述至少一个高电压电极(102)与所述至少一个接地电极(104)之间的电场(E)的区域中流动期间流至所述至少一个高电压电极(102)和/或所述至少一个接地电极(104)；所述处理器(106)构造用于控制所述电压供给单元(110)，以便在所述电荷平衡电流(I)的测量期间至少在一个时间段中通过所述至少一个高电压电极(102)与所述至少一个接地电极(104)之间的交流电压(U)来产生所述电场(E)。

技术领域

本发明涉及用于运行颗粒传感器、尤其静电颗粒传感器的一种设备和一种方法。

背景技术

颗粒传感器用于机动车的内燃机的废气管中的碳烟质量确定，例如以便监测柴油颗粒过滤器。已知的颗粒传感器根据静电测量原理来工作，该静电测量原理能够实现通过测量充电电流来实时测量颗粒浓度或颗粒质量。在WO 2012089924 A1、US 20120312074A1、US 20130219990 A1中描述这样的方案。这些颗粒传感器包括至少一个高电压电极和至少一个接地电极。高电压电极通常以直流高电压、即DC高电压来运行，该直流高电压处在几千伏(kV)范围内的高电位。接地电极接地。在电极之间产生电场。

颗粒传感器如此设计，使得富含碳烟颗粒的废气流过电极中的至少一个并且可以在那里积聚碳烟颗粒。

由于在两个电极之间存在电场，产生碳烟颗粒枝晶(Dendriten)的独特生长，也就是说，由优选地沿场线构造的碳烟颗粒构成的树状或灌木状的结构。碳烟颗粒枝晶在生长期间一直进一步伸入到流过的废气中并且除了因此上升的流体动力外同时经历从对应电极出发的增大的电吸引力，该电吸引力通过两个电极之间的电位差产生。如果对于碳烟颗粒枝晶的这些力达到临界值，则这导致碳烟颗粒枝晶在碳烟颗粒枝晶的脱落长度处分离。

在废气中的恒定的烟尘颗粒浓度的情况下，枝晶的脱落长度并且因此直至分离的时间此外取决于电场强度和颗粒传感器中废气的流动速度。

通过使碳烟颗粒尤其积聚在高电压电极上，相应于高电压电极的电位地产生碳烟颗粒的静态充电。在碳烟颗粒枝晶尤其从高电压电极脱落的情况下，将其电荷从高电压电极排出。必须将这些排出的电荷以电流的形式引导回到高电压电极，以将直流高电压维持在相同的电位。

该电流用作测量信号。由于非常小的电流强度，使用敏感的设备(例如具有非常高的放大系数的静电计或放大器)来检测测量信号。

碳烟颗粒枝晶的生长和尤其脱落可能不规则地并且未定义地发生。尤其在内燃机的非静态的运行条件下应考虑到这点。因此值得期望的是，提供相对于这种影响稳健的颗粒传感器。

发明内容

该任务通过根据权利要求1所述的一种用于运行颗粒传感器的方法来实现，该颗粒传感器包括至少一个高电压电极和至少一个接地电极。该方法包括以下步骤：在至少一个高电压电极与至少一个接地电极之间产生电场；测量电荷平衡电流，所述电荷平衡电流在废气流至少部分地在至少一个高电压电极与至少一个接地电极之间的电场的区域中流动期间流至至少一个高电压电极和/或至少一个接地电极，其中，在电荷平衡电流的测量期间至少在一个时间段中通过至少一个高电压电极与至少一个接地电极之间的交流电压产生电场。交流电压能够实现以预给定的交替的颗粒的积聚和分离阶段来运行颗粒传感器。这提高测量精度。

有利地对于所述交流电压预给定期望值，其中，所述期望值取决于产生所述废气流的内燃机的运行状态、取决于具有产生所述废气流的内燃机的机动车的运行状态和/或取决于可预给定的频率。这能够实现对于相应的状况尽可能地预给定积聚和分离阶段。