Die Erfindung bezieht sich auf einen Rußpartikelsensor nach dem

Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Ein derartiger Rußpartikelsensor ist bekannt (WO 2006/111386 A1 ). Bei dem bekannten Sensor ist die Leiterbahn aus Platin gebildet, während der Sensor bei dem im Handel erhältlichen Sensoren dieser Bauart aus Zirconiumdioxid besteht. Sowohl Platin wie Zirconiumdioxid sind jedoch mit hohen Kosten verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es einen kostengünstigen Rußpartikelsensor bereit zu stellen, der in seiner Messgenauigkeit dem eingangs geschilderten aus Platin und Zirconiumdioxid gebildeten Sensor zumindest entspricht.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch gekennzeichneten

Rußpartikelsensor erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 8 sind bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rußpartikelsensors

wiedergegeben. Der Anspruch 9 betrifft ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rußpartikelsensors, welches durch die Ansprüche 10 und 11 in vorteilhafter Weise ausgebildet wird.

Der erfindungsgemäße Rußpartikelsensor weist wenigstens eine Leiterbahn mit parallelen im Abstand angeordneten Abschnitten auf, die auf einem keramischen Träger angeordnet ist, und deren Enden mit einer Elektronik zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes der Leiterbahn verbunden sind. Da der Widerstand der Leiterbahn durch Rußpartikel, die benachbarte Leiterbahnabschnitte überbrücken, abnimmt, ist der Sensor zur Rußmessung in Abgasen, insbesondere in den Abgasen von Verbrennungsmotoren, vor allem Dieselmotoren geeignet.

Die parallel verlaufenden Abschnitte der wenigstens einen Leiterbahn sind dazu in einem Abstand voneinander angeordnet, der der Größe der zu erfassenden Rußpartikel entspricht.

Vorzugsweise ist die Leiterbahn mäanderförmig oder schlangenförmig. Der Träger ist vorzugsweise plattenförmig ausgebildet.

Der erfindungsgemäße Sensor kann dabei im Abgaskanai des

Verbrennungsmotors vorzugsweise stromabwärts des Rußpartikelfilters angeordnet sein, wobei die mit der Leiterbahn versehene Fläche des plattenförmigen Trägers vorzugsweise senkrecht und vollflächig von dem Abgas angeströmt wird.

Der keramische Träger des erfindungsgemäßen Rußpartikelsensors besteht im wesentlichen, das heißt vorzugsweise zu mindestens 80 Gew.-% aus einem Aluminiumsilikat, Als Aluminiumsilikat wird vorzugsweise ein

Inselsilikat verwendet, also ein Silikat, dessen Silikationen aus isolierten SiC -Tetraedem bestehen, also SiC -Tetraedern, die nicht durch Si-O-Si- Bindungen miteinander verbunden sind.

Als Aluminium-Inselsilikat wird insbesondere Mullit verwendet und/oder Silimanit, das Mullit chemisch und in allen Eigenschaften weitgehend entspricht.

Mullit weist im wesentlichen den gleichen E-Modul und Widerstand bei 600°C sowie die gleiche maximale Einsatztemperatur von 1 ,650°K wie

Zirconiumdioxid auf, das in den handelsüblichen Rußpartikelsensoren als Trägermaterial eingesetzt wird. Dabei kann Mullit als Trägermaterial mit Ve rstä rk u n g sf a se rn , insbesondere Mullitfasern versetzt oder mit

Zirconiumdioxid dotiert werden, um einen Träger mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere hoher Biegefestigkeit zu bilden. Die Leiterbahn des erfindungsgemäßen Rußpartikelsensors besteht im wesentlichen, das heißt zumindest zu 80 Gew.-% aus einer intermetallischen Verbindung, also einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei Metallen, wobei davon ein Metall auch ein Halbmetall, wie Silicium sein kann. Intermetallische Verbindungen sind im Unterschied zu Legierungen durch Gitterstrukturen gekennzeichnet.

Die intermetallische Verbindung ist dabei vorzugsweise Molybdändisilicid und/oder ein Aluminid, insbesondere Titanaluminid, wie ΤΊ3ΑΙ oder TiAl oder Eisenaluminid wie FersAhs oder FesoAlso. Neben ihrem hohen Schmelzpunkt und ihrer hohen Festigkeit zeichnen sich intermetallische Verbindungen vor allem auch durch ihren hohen Schmelzpunkt sowie ihren hohen elektrischen Leitwert [A/(Vm)] aus. So weist beispielsweise Molybdändisilicid mit 2.303°K einen höheren Schmelzpunkt als Platin und einen hohen Leitwert von 4,63 x 1 0 ⁶ A/(Vm) auf.

Aluminiumsilikate, einschließlich Mullit, sind mit geringen Kosten verbunden. M0S12 kann z.B. durch Umsetzung von Molybdän und Silicium bei hoher Temperatur hergestellt werden. Auch sind intermetallische Verbindungen kostengünstig herstellbar, insbesondere Eisenaluminid.

Der keramische Träger des erfindungsgemäßen Rußpartikelsensors wird vorzugsweise durch Folienguss und Sintern gebildet. Dabei wird das

Siliciumsilikat, also beispielswiese Mullit, als Pulver mit einer Teilchengröße von maximal 20 μιη , vorzugsweise maximal 5 μιη eingesetzt.

Das Pulver wird mit einem handelsüblichen Plastifizierungsmittel für

Folienguss, beispielsweise einer Carbonsäureester-Zubereitung, einem Binder für den Folienguss, wie Polyvinyfbutyral, und/oder einem

Dispergiermittel, wie Alkylphosphat vermischt, worauf aus der gießfähigen Masse mit einer Foliengussanlage mit einem Rakel eine Folie gebildet wird, die einer Trocknung unterworfen wird. Aus der biegsamen getrockneten Folie werden z.B. durch Ausstanzen die Träger als Grünlinge gebildet. Die intermetallische Verbindung, also beispielsweise Molybdändisilicid wird als Pulver mit einer maximalen Teilchengröße von maximal 20 μι ^~ η, insbesondere maximal 5 pm eingesetzt. Das Pulver wird in einem

organischen Lösungsmittel, z.B. einem Alkohol dispergiert, um eine druckfähige Suspension zu bilden. Mit der die intermetallische Verbindung, also beispielsweise Molybdändisilicid enthaltenden Suspension wird der getrocknete, z.B aus Mullit bestehende Grünling mit einem Druckbild beispielsweise durch Siebdruck bedruckt, welches der wenigstens einen Leiterbahn entspricht, mit der der Träger versehen werden soll.

Anschließend wird der bedruckte Grünling gesintert, um den keramischen Träger aus dem Grünling mit der gesinterten Leiterbahn aus dem Druckbild zu bilden.

Die Leiterbahn, die durch Siebdruck aufgebracht wird, weist eine Breite von mindestens 30 pm, insbesondere 30 bis 300 pm auf. Falls die

intermetallische Verbindung, also beispielsweise Molybdändisilicid als Paste auf den Träger aufgebracht wird, liegt die Breite der Leiterbahn bei mindestens etwa 100 pm. Der Abstand zwischen benachbarten

Leiterbahnabschnitten kann ebenfalls z.B. 30 bis 300 pm betragen. Damit können auch kleine Rußpartikel bis herab zu einer Teilchengröße von z.B. 30 pm zuverlässig erfasst werden.

Die Mindestbreite der Leiterbahn stellt die Grenze der Prozessfähigkeit beim Druck bzw. Siebdruck dar. Durch sie wird also die Anzahl der

Mäanderabschnitte bestimmt, die auf einen Träger vorgegebener Fläche aufgebracht werden kann.

Nachstehend ist der erfindungsgemäße Rußpartikelsensor anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Ausführungsform des Rußpartikelsensors zeigt.

Danach weist der Rußpartikelsensor 1 einen plattenförmigen keramischen Träger 2 beispielsweise aus Mullit auf, der mit einer mäanderförmigen Leiterbahn 3 z.B. aus Molybdändisilicid versehen ist, deren Enden 3a und 3b mit einer nicht dargestellten Elektronik zur Bestimmung des elektrischen Widerstands der Leiterbahn 3 verbunden sind. Je mehr Rußpartikel, also elektrisch leitfähige Kohlenstoffpartikel die parallel verlaufenden Abschnitte der mäanderförmigen Leiterbahn 2 überbrücken, umso mehr wird der Widerstand der Leiterbahn 2 reduziert, wodurch die Abnahme des

Widerstands ein Maß für die Rußbelegung des Sensors 1 darstellt.

In der Zeichnung ist die Leiterbahn 3 zur besseren Veranschaulichung breit dargestellt. Tatsächlich weist sie jedoch eine Breite von lediglich z.B. 30 bis 300 pm auf. Auch liegt der Abstand zwischen benachbarten

Mäanderabschnitten in dieser Größenordnung.