DE10128869A1 - Sensor used for determining parameters in combustion process of combustion engine has coating with structures having parameters in nanometer range - Google Patents

Sensor used for determining parameters in combustion process of combustion engine has coating with structures having parameters in nanometer range

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Abstract

A sensor (1) has a coating (5) with structures having parameters in the nanometer range. An Independent claim is also included for a spark plug for a combustion engine having a coating with structures having parameters in the nanometer range. Preferred Features: The structures are formed in a catalytically active material, preferably an oxide of vanadium, cerium or cobalt. The coating is directly applied to the sensor. The sensor is a capacitive soot sensor with capacitor plates (2) electrically insulated using an insulator (3). The sensor may also be a pressure sensor. t

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Kraftfahrzeugsensor, zur Erfassung eines Verbrennungsparameters, welcher sich infolge eines in einem Verbrennungsmotor ablaufenden Verbrennungsvorgangs einstellt.The present invention relates to a sensor, in particular one Motor vehicle sensor, for detecting a combustion parameter, which changes as a result of a combustion process taking place in an internal combustion engine.

Derartige Sensoren können in Kraftfahrzeugen für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden.Such sensors can be used in motor vehicles for different tasks become.

So ist beispielsweise die Verwendung von Drucksensoren im Brennraum (Zylinder) eines Diesel- oder Ottomotors bekannt, um den sich während eines Verbrennungsvorgangs einstellenden Druckverlauf in dem jeweiligen Zylinder zu erfassen. Wie beispielsweise in der DE 197 49 816 A1 beschrieben ist, können aus dem mit Hilfe eines derartigen Drucksensors erfassten Druckverlaufs in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel Informationen bezüglich des Verbrennungsablaufs gewonnen werden, wobei wiederum aus diesen Informationen Ansteuersignale zur Steuerung der Zündung und/oder Einspritzung erzeugt werden können. Üblicherweise ist in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors ein derartiger Drucksensor angeordnet, wobei zusätzlich ein Kurbelwellenwinkelsensor eingesetzt wird, der ein für die jeweilige Kurbelwellenstellung repräsentatives Ausgangssignal erzeugt, so daß die Ausgangssignale der einzelnen Drucksensoren sowie das Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkelsensors gemeinsam von einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Steuergerät ausgewertet werden können.For example, the use of pressure sensors in the combustion chamber (cylinder) is one Diesel or gasoline engines are known to be around during a combustion process to set the pressure curve in the respective cylinder. Like for example in DE 197 49 816 A1 is described, can with the help of such Pressure sensor recorded pressure curve depending on the crankshaft angle Information regarding the combustion process is obtained, again from this information control signals for controlling the ignition and / or Injection can be generated. Usually in each cylinder Combustion engine arranged such a pressure sensor, with an additional Crankshaft angle sensor is used, the one for the respective crankshaft position representative output signal generated so that the output signals of each Pressure sensors and the output signal of the crankshaft angle sensor together can be evaluated by a control unit assigned to the internal combustion engine can.

Derartige Drucksensoren besitzen eine Messmembran, die durch den im jeweiligen Zylinder auftretenden Druck gebogen wird, wobei die Durchbiegung der Messmembran von dem Drucksensor gemessen wird. Infolge des in dem jeweiligen Zylinder auftretenden Verbrennungsvorgangs kann es jedoch auf der Messmembran zu einer Rußablagerung kommen, durch welche die Empfindlichkeit des entsprechenden Drucksensors beeinträchtigt und die Messwerte verfälscht werden können. Such pressure sensors have a measuring membrane, which is characterized by the respective Cylinder pressure is bent, causing the deflection of the measuring membrane is measured by the pressure sensor. As a result of that in the respective cylinder Combustion process can occur on the measuring membrane Soot deposits come through which the sensitivity of the corresponding Pressure sensor impaired and the measured values can be falsified.  

Des weiteren ist auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik die Verwendung eines kapazitiven Rußsensors bekannt, mit dessen Hilfe beispielsweise im Abgasrohr oder Abgastrakt eines Kraftfahrzeuges der Anteil von Rußpartikeln im Abgas gemessen werden kann. Der kapazitive Rußsensor weist eine Kapazität auf, welche in Abhängigkeit von dem prozentualen Anteil der Rußpartikel im Abgas verändert wird, da die dielektrische Eigenschaft des Abgases in Abhängigkeit von dem Anteil der Rußpartikel entsprechend beeinflusst wird. Die Kapazität des kapazitiven Rußsensors muss gegenüber dem Abgasrohr stark isoliert sein. Während des Betriebs kann es jedoch zu Rußablagerungen auf der entsprechenden Isolatoroberfläche kommen. Da Ruß elektrisch leitend ist, kann dann die erforderliche Isolierung der Kapazität gegenüber dem Abgasrohr nicht mehr ohne weiteres aufrechterhalten werden. Um dieses Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, in den Isolator eine elektrische Heizung zu integrieren, die ein Abbrennen der auf der Isolatoroberfläche abgelagerten Rußpartikel ermöglicht, so daß die hohe Isolation der Kapazität des kapazitiven Rußsensors gegenüber dem Abgasrohr aufrechterhalten werden kann. Diese Maßnahme ist jedoch relativ aufwendig, da einerseits zusätzliche elektrische Heizenergie erzeugt und andererseits eine zusätzliche Verdrahtung zum Zuführen dieser elektrischen Heizenergie vorgesehen werden muss.Furthermore, in the field of automotive engineering, the use of a capacitive soot sensor known, for example in the exhaust pipe or Exhaust tract of a motor vehicle measured the proportion of soot particles in the exhaust gas can be. The capacitive soot sensor has a capacitance, which depends is changed by the percentage of soot particles in the exhaust gas, since the dielectric property of the exhaust gas depending on the proportion of soot particles is influenced accordingly. The capacitance of the capacitive soot sensor must be be strongly insulated from the exhaust pipe. However, during operation it may be too Soot deposits come on the corresponding insulator surface. Because soot is electrically conductive, the required insulation of the capacitance from the Exhaust pipe can no longer be easily maintained. To solve this problem solve, it was proposed to integrate an electric heater in the insulator, which a burning off of the soot particles deposited on the insulator surface enables so that the high isolation of the capacitance of the capacitive soot sensor from that Exhaust pipe can be maintained. However, this measure is relatively complex, because on the one hand generates additional electrical heating energy and on the other hand one additional wiring is provided to supply this electrical heating energy must become.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sensor, insbesondere einen Kraftfahrzeugsensor, zur Erfassung eines sich infolge eines in einem Verbrennungsmotor ablaufenden Verbrennungsvorgangs einstellenden Verbrennungsparameters vorzuschlagen, wobei die zuvor beschriebenen Probleme beseitigt und Rußablagerungen infolge des Verbrennungsvorgangs auf dem Sensor zuverlässig vermieden werden können.The present invention is therefore based on the object of a sensor, in particular a motor vehicle sensor for detecting a result of a change in a Internal combustion engine setting combustion process Propose combustion parameters, taking into account the problems previously described eliminates and soot deposits due to the combustion process on the sensor can be reliably avoided.

Diese Aufgabe wird durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.This object is achieved by a sensor with the features of claim 1. The subclaims define preferred and advantageous embodiments of the present invention.

Erfindungsgemäß weist der Sensor eine Beschichtung mit Strukturen auf, deren Abmessungen im Nanometerbereich liegen. Die Strukturen dieser Beschichtung besitzen eine Breite, Höhe und/oder Tiefe zwischen 1-100 nm. According to the invention, the sensor has a coating with structures whose Dimensions are in the nanometer range. The structures of this coating have a width, height and / or depth between 1-100 nm.  

Eine derartige Beschichtung mit Strukturen im Nanometerbereich, d. h. mit nanoskaligen Strukturen, wird auch als Nanobeschichtung bezeichnet. Aufgrund der sehr kleinen Oberflächenspitzen einer derartigen Beschichtung können Rußpartikel nicht oder kaum an der Beschichtung haften, so daß eine Ablagerung der Rußpartikel an dem entsprechenden Sensor unterbunden wird. Diese spezielle Beschichtung kann direkt oder über einen Zwischenträger auf den entsprechenden Sensor aufgebracht sein.Such a coating with structures in the nanometer range, i. H. with nanoscale Structures, is also called nano-coating. Because of the very small Soot particles cannot or hardly can surface tips of such a coating adhere to the coating, so that a deposition of the soot particles on the corresponding sensor is prevented. This special coating can be applied directly or be applied to the corresponding sensor via an intermediate carrier.

Durch die schmutzabweisende Eigenschaft der nanoskaligen Beschichtung werden - wie bereits erwähnt worden ist - Rußablagerungen vermieden, so daß der entsprechend ausgestaltete Sensor über die Lebensdauer gesehen keine ablagerungsbedingten Messwertfehler aufweist. Insbesondere wird bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen kapazitiven Rußsensor, wie er im Abgastrakt von Kraftfahrzeugen verwendet wird, eine Ablagerung von Rußpartikeln auf der Isolatoroberfläche dieses kapazitiven Rußsensors vermieden, so daß der für den Betrieb des kapazitiven Rußsensors erforderliche hohe Isolationswiderstand aufrechterhalten werden kann. Es muss diesbezüglich keine elektrische Heizenergie oder zusätzliche Verdrahtung zum Zuführen der elektrischen Heizenergie vorgesehen werden, so daß die vorliegende Erfindung eine äußerst preiswerte Möglichkeit zur Aufrechterhaltung von hohen Isolationswiderständen von kapazitiven Rußsensoren darstellt.The dirt-repellent properties of the nanoscale coating make - how has already been mentioned - soot deposits avoided, so the corresponding configured sensor seen no deposition-related over the life Has measurement error. In particular, when using the present invention to a capacitive soot sensor, as used in the exhaust system of motor vehicles becomes, a deposit of soot particles on the insulator surface of this capacitive Soot sensor avoided, so that for the operation of the capacitive soot sensor required high insulation resistance can be maintained. It must no electrical heating energy or additional wiring for feeding in this regard of the electrical heating energy are provided, so that the present invention a extremely inexpensive way to maintain high insulation resistance of capacitive soot sensors.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die nanoskaligen Strukturen, d. h. die Strukturen mit Abmessungen im Nanobereich, in ein katalytisch aktives Material oder eine katalytisch aktive Matrix eingebettet sind, da dadurch die katalytisch wirksame Austauschfläche erhöht werden kann, wodurch wiederum der Wirkungsgrad des katalytisch wirksamen Materials drastisch erhöht wird, so daß Rußpartikel nicht mehr ablagern können, sondern vollständig katalytisch zersetzt werden. Als katalytisch wirksames Material kann insbesondere ein katalytisch wirksames Oxid, wie beispielsweise Vanadium, Cer oder Kobalt, verwendet werden.It is particularly advantageous if the nanoscale structures, ie. H. the structures with Dimensions in the nano range, in a catalytically active material or in a catalytic active matrix are embedded, as this makes the catalytically effective exchange surface can be increased, which in turn increases the efficiency of the catalytically active Material is increased drastically so that soot particles can no longer deposit, but be completely catalytically decomposed. Can be used as a catalytically active material in particular a catalytically active oxide, such as vanadium, cerium or Cobalt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.The present invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawing.

Fig. 1 zeigt die Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten katalytischen Rußsensors, wie er im Abgastrakt eines Kraftfahrzeuges verwendet wird, und Fig. 1 shows the representation of an inventive catalytic soot sensor designed, as used in the exhaust system of a motor vehicle, and

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Anordnung zur Erfassung des Druckverlaufs in verschiedenen Zylindern eines Verbrennungsmotors, wobei erfindungsgemäß ausgestaltete Drucksensoren zum Einsatz kommen. Fig. 2 is a simplified block diagram shows an arrangement for sensing the pressure profile in different cylinders of an internal combustion engine, according to the invention embodied pressure sensors are used.

In Fig. 1 ist ein kapazitiver Rußsensor 1 dargestellt, der in ein Abgasrohr 6 eines Kraftfahrzeugs eingesetzt ist. Der kapazitive Rußsensor 1 umfaßt zwei Kondensator­ platten 2, an die über elektrische Anschlüsse 4 eine elektrische Wechselspannung angelegt ist. Abhängig von dem Anteil der Rußpartikel in dem zwischen den Kondensatorplatten 2 verlaufenden Abgasstrom wird dessen dielektrische Eigenschaft und damit die Kapazität des durch die Kondensatorplatten 2 und das dazwischen befindliche Abgas gebildeten Kondensator beeinflusst, wodurch das an den elektrischen Anschlüssen 4 anliegende Wechselspannungssignal entsprechend moduliert wird. Durch Messen der Kapazität des Kondensators kann somit auf den Rußanteil im Abgas ge­ schlossen werden, wobei insbesondere die Kapazität mit steigender Rußpartikelanzahl zunimmt. Mit Hilfe eines entsprechend ausgestalteten Steuergeräts kann somit nach Auswertung der Kapazität des kapazitiven Rußsensors 1 der λ-Wert verändert oder der Zündzeitpunkt entsprechend angepasst werden usw.In Fig. 1, a capacitive soot sensor 1 is shown, which is used in a motor vehicle, an exhaust pipe 6. The capacitive soot sensor 1 comprises two capacitor plates 2 , to which an electrical AC voltage is applied via electrical connections 4 . Depending on the proportion of the soot particles in the exhaust gas stream running between the capacitor plates 2 , its dielectric property and thus the capacity of the capacitor formed by the capacitor plates 2 and the exhaust gas located between them is influenced, as a result of which the AC voltage signal applied to the electrical connections 4 is modulated accordingly. By measuring the capacitance of the capacitor, the soot content in the exhaust gas can thus be inferred, in particular the capacity increasing with an increasing number of soot particles. With the aid of an appropriately designed control unit, the λ value can be changed or the ignition timing can be adjusted accordingly after evaluating the capacitance of the capacitive soot sensor 1 , etc.

Für das zuvor beschriebene Messprinzip ist erforderlich, daß die Kapazität des kapazitiven Rußsensors 1 gegenüber dem Abgasrohr 6 stark isoliert ist. Aus diesem Grund ist gemäß Fig. 1 jeder elektrische Anschluss 4 mit einem elektrischen Isolator 3 umgeben und somit gegenüber dem Abgasrohr 6 elektrisch isoliert.For the measuring principle described above, it is necessary that the capacitance of the capacitive soot sensor 1 is strongly insulated from the exhaust pipe 6 . For this reason, according to FIG. 1, each electrical connection 4 is surrounded by an electrical insulator 3 and thus electrically insulated from the exhaust pipe 6 .

Die sich im Inneren des Abgasrohrs 6 befindlichen Abschnitte der beiden elektrischen Isolatoren 3 sind mit einer speziellen Beschichtung 5 versehen, deren Oberfläche nanoskalige Strukturen, d. h. Strukturen im Nanometerbereich (1-100 nm), aufweist. Die Beschichtung 5 besitzt daher sehr kleine Oberflächenspitzen, an denen sich Rußpartikel nicht oder kaum ablagern können, so daß die Isolationsfähigkeit der elektrischen Isolatoren 3 nicht durch sich auf den elektrischen Isolatoren 3 ablagernden Rußpartikeln beeinträchtigt werden können.The sections of the two electrical insulators 3 located inside the exhaust pipe 6 are provided with a special coating 5 , the surface of which has nanoscale structures, ie structures in the nanometer range (1-100 nm). The coating 5 therefore has very small surface peaks on which soot particles cannot or can hardly be deposited, so that the insulation ability of the electrical insulators 3 cannot be impaired by soot particles deposited on the electrical insulators 3 .

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Beschichtung insbesondere derart ausgestaltet, daß nanoskalige Strukturen in einem katalytisch aktiven Material, insbesondere in katalytisch wirksamen Oxiden, verwendet werden, so daß der Wirkungsgrad der oxidativen Eigenschaften des katalytisch wirksamen Oxids drastisch erhöht wird und im Abgasstrom auftretende Rußpartikel nicht mehr ablagern können, sondern vollständig katalytisch zersetzt werden. Als katalytisch wirksames Material bzw. Oxid kann beispielsweise Vanadium, Cer oder Kobalt verwendet werden.In the exemplary embodiment shown, the coating is in particular such designed that nanoscale structures in a catalytically active material, in particular in catalytically active oxides, so that the Efficiency of the oxidative properties of the catalytically active oxide drastically is increased and soot particles occurring in the exhaust gas stream can no longer deposit,  but are completely catalytically decomposed. As a catalytically active material or For example, oxide can be used vanadium, cerium or cobalt.

Nachdem die vorliegende Erfindung zuvor anhand eines kapazitiven Rußsensors erläutert worden ist, soll nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein weiterer Anwendungsbereich der Erfindung beschrieben werden, wobei die Erfindung auf Drucksensoren angewendet wird.After the present invention has been explained above using a capacitive soot sensor, a further area of application of the invention will be described below with reference to FIG. 2, the invention being applied to pressure sensors.

In Fig. 2 ist ein Verbrennungsmotor 7, beispielsweise ein Otto- oder ein Dieselmotor, mit mehreren Brennräumen oder Zylindern 8 dargestellt. In jedem Zylinder 8 ist ein Drucksensor 9 angeordnet, der ein dem jeweils erfassten Zylinderdruck proportionales Ausgangssignal erzeugt und einem Steuergerät 10 zuführt.In FIG. 2 is an internal combustion engine 7, for example a petrol or a diesel engine, shown with a plurality of combustion chambers or cylinders 8. A pressure sensor 9 is arranged in each cylinder 8 , which generates an output signal proportional to the cylinder pressure detected in each case and supplies it to a control unit 10 .

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Steuergerät 10 einen Multiplexer 11, der die druckproportionalen Ausgangssignale der einzelnen Drucksensoren 9 empfängt. Des weiteren ist dem Multiplexer 11 das Ausgangssignal eines (nicht gezeigten) Kurbelwellensensors zugeführt, wobei das von dem Kurbelwellensensor ausgegebenen Ausgangssignal die augenblickliche Stellung der Kurbelwelle, d. h. den Kurbelwellenwinkel, repräsentiert. Der Multiplexer 11 wird abhängig von dem Ausgangssignal des Kurbelwellensensors, d. h. kurbelwellenwinkelabhängig, um­ geschaltet, so daß jeweils das Ausgangssignal eines bestimmten Drucksensors 9 über den Multiplexer 11 einem Analog/Digital-Wandler 12 zugeführt und von diesem digitali­ siert wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann zusätzlich dem Multiplexer 11 auch das Ausgangssignal eines kapazitiven Rußsensors 1, wie er beispielsweise in Fig. 1 darge­ stellt ist, zugeführt sein, so daß auch das Ausgangssignal dieses kapazitiven Rußsensors 1 von dem dargestellten Steuergerät 10 verarbeitet werden kann.In the exemplary embodiment shown, the control device 10 comprises a multiplexer 11 which receives the pressure-proportional output signals of the individual pressure sensors 9 . Furthermore, the multiplexer 11 is supplied with the output signal of a crankshaft sensor (not shown), the output signal output by the crankshaft sensor representing the instantaneous position of the crankshaft, ie the crankshaft angle. The multiplexer 11 is dependent on the output signal of the crankshaft sensor, ie dependent on the crankshaft angle, so that the output signal of a specific pressure sensor 9 is fed via the multiplexer 11 to an analog / digital converter 12 and digitized by this. As shown in FIG. 2, the multiplexer 11 can also be supplied with the output signal of a capacitive soot sensor 1 , as shown, for example, in FIG. 1, so that the output signal of this capacitive soot sensor 1 is also processed by the illustrated control unit 10 can be.

Das digitalisierte Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers 12 wird einem Mikroprozessor 13 zugeführt, welcher die eigentliche Auswertung der einzelnen Sensorsignale übernimmt und davon abhängig Steuersignale für verschiedene Komponenten des Verbrennungsmotors 7 erzeugt. So kann der Mikroprozessor 13 beispielsweise aus dem Druckverlauf in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel Infor­ mationen bezüglich des Verbrennungsablaufs gewinnen und aus diesen Informationen Ansteuersignale für den Verbrennungsmotor 7 zur Steuerung der Zündzeitpunkte und/oder Einspritzzeitpunkte erzeugen. Die Auswertung des Druckverlaufs in Verbindung mit einer entsprechenden Regelung des Verbrennungsmotors 7 ist beispielsweise in der DE-OS 43 41 796 beschrieben. Ergänzend sei an dieser Stelle auch auf die Druckschriften DE 197 49 814 A1 - DE 197 49 817 A1 verwiesen, in denen jeweils verschiedene Verfahren zur Auswertung des von den Drucksensoren 9 erfassten Druckverlaufs beschrieben sind.The digitized output signal of the analog / digital converter 12 is fed to a microprocessor 13 , which takes over the actual evaluation of the individual sensor signals and, depending on this, generates control signals for various components of the internal combustion engine 7 . For example, the microprocessor 13 can obtain information relating to the combustion process from the pressure curve as a function of the crankshaft angle and can generate control signals for the internal combustion engine 7 for controlling the ignition times and / or injection times from this information. The evaluation of the pressure curve in connection with a corresponding regulation of the internal combustion engine 7 is described for example in DE-OS 43 41 796. In addition, reference is also made to the documents DE 197 49 814 A1 - DE 197 49 817 A1, in which various methods for evaluating the pressure curve detected by the pressure sensors 9 are described.

Jeder dieser Drucksensoren 9 besitzt eine Membran, welche durch den in dem jeweiligen Zylinder 8 auftretenden Zylinderdruck gebogen wird, so daß von dem jeweiligen Druck­ sensor 9 im Prinzip die Durchbiegung seiner Messmembran gemessen wird. Um eine Beeinträchtigung der Empfindlichkeit der Drucksensoren durch Rußablagerungen zu vermeiden, können die Messmembranen der Drucksensoren 9 jeweils mit einer Beschichtung versehen werden, die analog zu der in Fig. 1 gezeigten und zuvor erläuterten Beschichtung 5 mit nanoskaligen Strukturen versehen ist. Wird die Oberfläche der Messmembranen der Drucksensoren 9 mit einer derartigen Beschichtung versehen, ist gewährleistet, daß sich Rußpartikel aufgrund der dann sehr kleinen Oberflächenspitzen nicht oder kaum auf der jeweiligen Messmembran ablagern können, so daß die Empfindlichkeit des jeweiligen Drucksensors 9 nicht beeinträchtigt werden kann.Each of these pressure sensors 9 has a membrane which is bent by the cylinder pressure occurring in the respective cylinder 8 , so that the deflection of its measuring membrane is measured in principle by the respective pressure sensor 9 . In order to avoid impairment of the sensitivity of the pressure sensors by soot deposits, the measuring membranes of the pressure sensors 9 can each be provided with a coating which is provided with nanoscale structures analogous to the coating 5 shown in FIG. 1 and explained above. If the surface of the measuring diaphragms of the pressure sensors 9 is provided with such a coating, it is ensured that, due to the then very small surface peaks, soot particles cannot or can hardly be deposited on the respective measuring diaphragm, so that the sensitivity of the respective pressure sensor 9 cannot be impaired.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird die erfindungsgemäße Erkenntnis der Beschichtung mit Strukturen deren Abmessungen im Nanometerbereich liegen auch auf Zündkerzen angewandt, damit Verrußung und Selbstzündungseffekte sicher verhindert werden. Es ist dadurch auch möglich, daß die große Anzahl an Kerzen mit unterschiedlichen Wärmewerten reduziert werden, da die exakte Wärmeabstimmung Motor/Zündkerze zwecks Verrußungsvermeidung und Selbstzündung nicht mehr so detailliert nötig ist. Die Offenbarung, die die Beschichtung für den Sensor mit sich bringt, ist bei dieser Weiterbildung der Erfindung auch auf die Zündkerze anzuwenden.In a further development of the invention, the knowledge of the invention Coating with structures with dimensions in the nanometer range are also available Spark plugs applied so that soot and auto-ignition effects are safely prevented become. It is also possible that the large number of candles with different heat values can be reduced because of the exact heat coordination Engine / spark plug no longer for soot avoidance and auto-ignition is necessary in detail. The revelation that comes with the coating for the sensor can also be applied to the spark plug in this development of the invention.

Fig. 3 zeigt eine Zündkerze 14, bei der die Beschichtung mit nanoskaligen Strukturen 5 angedeutet wird. Fig. 3 shows a spark plug 14, wherein the coating is indicated with nanoscale structures 5.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

11

kapazitiver Rußsensor
capacitive soot sensor

22

Kondensatorplatte
capacitor plate

33

elektrische Isolation
Electric Isolation

44

elektrischer Anschluss
electrical connection

55

Beschichtung mit nanoskaligen Strukturen
Coating with nanoscale structures

66

Abgasrohr
exhaust pipe

77

Verbrennungsmotor
internal combustion engine

88th

Brennraum
combustion chamber

99

Drucksensor
pressure sensor

1010

Steuergerät
control unit

1111

Multiplexer
multiplexer

1212

Analog/Digital-Wandler
Analog / digital converter

1313

Mikroprozessor
microprocessor

1414

Zündkerze
spark plug

Claims (16)

1. Sensor zur Erfassung eines Verbrennungsparameters, der sich infolge eines in einem Verbrennungsmotor (7) ablaufenden Verbrennungsvorgangs einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1, 9) eine Beschichtung (5) mit Struktu­ ren mit Abmessungen im Nanometerbereich aufweist.1. Sensor for detecting a combustion parameter which arises as a result of a combustion process taking place in an internal combustion engine ( 7 ), characterized in that the sensor ( 1 , 9 ) has a coating ( 5 ) with structures with dimensions in the nanometer range. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen mit den Abmessungen im Nanometerbereich in einem katalytisch aktiven Material ausgebildet sind.2. Sensor according to claim 1, characterized in that the structures with the Dimensions in the nanometer range in a catalytically active material are trained. 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytisch aktive Material ein katalytisch wirksames Oxid ist.3. Sensor according to claim 2, characterized in that the catalytically active Material is a catalytically active oxide. 4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytisch wirksame Oxid Vanadium, Cer oder Kobalt ist.4. Sensor according to claim 3, characterized in that the catalytically active Oxide is vanadium, cerium or cobalt. 5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Strukturen in Höhen-, Breiten- und/oder Tiefenrichtung 1-100 nm betragen.5. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the dimensions of the structures in the height, width and / or depth direction 1-100 nm. 6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (5) direkt auf dem Sensor (1, 9) aufgetragen ist.6. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 5 ) is applied directly to the sensor ( 1 , 9 ). 7. Sensor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (5) indirekt über einen Zwischenträger auf den Sensor (1, 9) aufgetragen ist.7. Sensor according to any one of claims 1-5, characterized in that the coating ( 5 ) is applied indirectly to the sensor ( 1 , 9 ) via an intermediate carrier. 8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) ein kapazitiver Rußsensor mit Kondensatorplatten (2) ist, wobei die Kondensatorplatten (2) des kapazitiven Rußsensors (1) mit Hilfe eines Isolators (3) elektrisch isoliert sind, und wobei die Beschichtung (5) auf wenigstens einen Abschnitt jedes Isolators (3) aufgetragen ist.8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 1 ) is a capacitive soot sensor with capacitor plates ( 2 ), the capacitor plates ( 2 ) of the capacitive soot sensor ( 1 ) being electrically insulated with the aid of an insulator ( 3 ) , and wherein the coating ( 5 ) is applied to at least a portion of each insulator ( 3 ). 9. Sensor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) ein Drucksensor zur Erfassung des in einem Brennraum (8) des Verbrennungsmotors (7) auftretenden Brennraumdrucks ist und zur Erfassung des Brennraumdrucks eine Messmembran aufweist, wobei die Beschichtung (5) auf die Messmembran aufgetragen ist.9. Sensor according to any one of claims 1-7, characterized in that the sensor ( 9 ) is a pressure sensor for detecting the combustion chamber pressure occurring in a combustion chamber ( 8 ) of the internal combustion engine ( 7 ) and has a measuring membrane for detecting the combustion chamber pressure, the Coating ( 5 ) is applied to the measuring membrane. 10. Zündkerze für einen Verbrennungsmotor (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze eine Beschichtung (5) mit Strukturen mit Abmessungen im Nanometerbereich aufweist.10. Spark plug for an internal combustion engine ( 7 ), characterized in that the spark plug has a coating ( 5 ) with structures with dimensions in the nanometer range. 11. Zündkerze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen mit den Abmessungen im Nanometerbereich in einem katalytisch aktiven Material ausgebildet sind.11. Spark plug according to claim 10, characterized in that the structures with the dimensions in the nanometer range in a catalytically active material are trained. 12. Zündkerze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytisch aktive Material ein katalytisch wirksames Oxid ist.12. Spark plug according to claim 11, characterized in that the catalytically active Material is a catalytically active oxide. 13. Zündkerze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytisch wirksame Oxid Vanadium, Cer oder Kobalt ist.13. Spark plug according to claim 12, characterized in that the catalytic effective oxide is vanadium, cerium or cobalt. 14. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Strukturen in Höhen-, Breiten- und/oder Tiefenrichtung 1 100 nm betragen.14. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the dimensions of the structures in the height, width and / or depth direction 1 100 nm. 15. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (5) direkt auf der Zündkerze aufgetragen ist.15. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 5 ) is applied directly to the spark plug. 16. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (5) indirekt über einen Zwischenträger auf den Zündkerzen aufgetragen ist.16. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 5 ) is applied indirectly to the spark plugs via an intermediate carrier.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10123040A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Piezoelectric fluid viscosity sensor has a piezoelectric vibrator that is coated in a dirt repelling layer so that deposition of dirt on the vibrator is largely prevented
WO2005068829A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Device and method for igniting an air-fuel mixture by means of a high-frequency resonator
US6971258B2 (en) * 2003-12-31 2005-12-06 Honeywell International Inc. Particulate matter sensor
WO2006034951A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Robert Bosch Gmbh Particle sensor and method for operating the same
US7275415B2 (en) 2003-12-31 2007-10-02 Honeywell International Inc. Particulate-based flow sensor
DE102010011635A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Continental Automotive Gmbh Method for operating soot sensor utilized to measure soot in exhaust gas in exhaust gas system of motor car combustion engine, involves detecting resistance/capacitance change of sensor based on operation of sensor using alternating voltage
WO2011151104A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-08 Robert Bosch Gmbh Method and particle sensor for detecting particles in an exhaust gas stream
US8165786B2 (en) 2005-10-21 2012-04-24 Honeywell International Inc. System for particulate matter sensor signal processing
DE102011056045A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-06 Annette Schafmeister Device for determining mass of aerosol particles has determination unit that determines result of change in dielectric constant between capacitor plates due to introduction of aerosol particles into measuring portion
DE10209755B4 (en) * 2002-03-05 2013-08-08 Volkswagen Ag Method and arrangement for monitoring the operation of a particulate filter arranged in the exhaust gas of a diesel internal combustion engine
DE102014222844A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-12 Continental Automotive Gmbh soot sensor

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10123040A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Piezoelectric fluid viscosity sensor has a piezoelectric vibrator that is coated in a dirt repelling layer so that deposition of dirt on the vibrator is largely prevented
DE10209755B4 (en) * 2002-03-05 2013-08-08 Volkswagen Ag Method and arrangement for monitoring the operation of a particulate filter arranged in the exhaust gas of a diesel internal combustion engine
US6971258B2 (en) * 2003-12-31 2005-12-06 Honeywell International Inc. Particulate matter sensor
US7275415B2 (en) 2003-12-31 2007-10-02 Honeywell International Inc. Particulate-based flow sensor
US7549317B2 (en) 2003-12-31 2009-06-23 Honeywell International Inc. Particle-based flow sensor
WO2005068829A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Device and method for igniting an air-fuel mixture by means of a high-frequency resonator
WO2006034951A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Robert Bosch Gmbh Particle sensor and method for operating the same
US7832254B2 (en) 2004-09-30 2010-11-16 Robert Bosch Gmbh Particulate sensor and method for operating a particulate sensor
US8165786B2 (en) 2005-10-21 2012-04-24 Honeywell International Inc. System for particulate matter sensor signal processing
DE102010011635A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Continental Automotive Gmbh Method for operating soot sensor utilized to measure soot in exhaust gas in exhaust gas system of motor car combustion engine, involves detecting resistance/capacitance change of sensor based on operation of sensor using alternating voltage
DE102010011635B4 (en) * 2010-03-16 2012-01-05 Continental Automotive Gmbh Operating method of a soot sensor with a comb structure
WO2011151104A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-08 Robert Bosch Gmbh Method and particle sensor for detecting particles in an exhaust gas stream
JP2013527463A (en) * 2010-06-01 2013-06-27 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method and particle sensor for detecting particles in an exhaust gas stream
US9267865B2 (en) 2010-06-01 2016-02-23 Robert Bosch Gmbh Method and particle sensor for detecting particles in an exhaust gas stream
DE102011056045A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-06 Annette Schafmeister Device for determining mass of aerosol particles has determination unit that determines result of change in dielectric constant between capacitor plates due to introduction of aerosol particles into measuring portion
DE102011056045B4 (en) * 2011-12-05 2013-09-05 Annette Schafmeister Device for mass determination of aerosol particles
DE102014222844A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-12 Continental Automotive Gmbh soot sensor
DE102014222844B4 (en) 2014-11-10 2018-05-09 Continental Automotive Gmbh soot sensor
US10481066B2 (en) 2014-11-10 2019-11-19 Continental Automotive Gmbh Soot sensor

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