Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors, zur Durchführung des Verfahrens geeignete Partikelsensoren sowie deren Verwendung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors, zur Durchführung des Verfahrens geeignete Partikelsensoren sowie deren Verwendung.

Stand der Technik

In naher Zukunft muss der Partikelausstoß, insbesondere von Fahrzeugen während des Fahrbetriebes, nach dem Durchlaufen eines Motors bzw. Dieselpartikelfilters (DPF) per gesetzlicher Vorschrift überwacht werden (On Board Diagnose, OBD). Darüber hinaus ist eine Beladungsprognose von Dieselpartikelfiltern zur Regenerationskontrolle notwendig, um eine hohe Systemsicherheit bei wenigen effizienten, kraftstoffsparenden Regenerationszyklen zu gewährleisten und kostengünstige Filtermaterialien, beispielsweise Cordierit, einsetzen zu können.

Eine Möglichkeit hierzu bieten aus dem Stand der Technik bekannte Partikelsensoren, insbesondere resistive Partikelsensoren. Resistive Partikelsensoren ziehen zur Detektion des Partikelausstoßes eine durch Partikelanlagerung hervorgerufene Widerstandsänderung eines Elektrodensystems mit zwei oder mehr kammartig ineinander greifenden Elektroden (interdigitales Elektrodensystem) heran. Aufgrund ihrer Funktionsweise ordnen sich resistive Partikelsensoren bei den sammelnden Prinzipien ein. Derartige Sensoren werden von der DE 101 493 33 Al sowie der WO 2003006976 A2 beschrieben.

Derzeit sind resistive Partikelsensoren, insbesondere Partikelsensoren, für leitfähige Partikel bekannt, bei denen zwei oder mehrere kammartig ineinander greifende

Elektroden (Interdigitalelektroden), beispielsweise aus Platin, ausgebildet sind. Diese Elektroden sind herkömmlicherweise auf einer isolierenden Aluminiumoxidschicht angeordnet.

Durch das Anlegen einer Messspannung an die Elektroden lagern sich Partikel, insbesondere Rußpartikel, auf der Sensorfläche und insbesondere zwischen den Elektroden an, welche die Elektroden kurzschließen. Mit steigender Partikelmasse auf der Sensorfläche wird ein abnehmender Widerstand (bzw. ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung) zwischen den Elektroden messbar. Nach Erreichen eines Schwellwertes kann ein sich ändernder Sensorstrom gemessen werden, der mit der

Zunahme der Partikelmasse auf der Sensoroberfläche korreliert werden kann. Zur Regeneration des Sensors nach der Partikelanlagerung muss der Sensor mit Hilfe einer integrierten, elektrisch isolierten, niedrigohmigen Heizvorrichtung freigebrannt werden.

Da bei einem Einsatz zur „on board diagnosis" der Sensor bezüglich eines Partikelfilter stromabwärts des Abgasstroms angeordnet ist, sollten sich bei einem voll funktionsfähigen Filter an der Stelle, an der der Sensor angeordnet ist, keine Partikel, insbesondere Rußpartikel, mehr im Abgas befinden, die ein Sensorsignal liefern könnten. Dass kein Signal von dem Sensor geliefert wird kann allerdings auch bedeuten, dass der Sensor defekt ist und somit ein gegebenenfalls ebenfalls defekter Filter nicht als defekt erkannt wird.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Eigendiagnose eines Partikelsensors, umfassend ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden und mindestens eine unter dem

Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schicht und/oder mindestens eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Prüfelektrode und/oder eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Heizvorrichtung und/oder eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Temperaturmessvorrichtung in dem eine Kapazität zwischen zwei Messelektroden und/oder zwischen einer Messelektrode und einer

Prüfelektrode und/oder zwischen einer Messelektrode und der Heizvorrichtung und/oder

zwischen einer Messelektrode und der Temperaturmessvorrichtung unter Anlegen einer Wechselspannung oder Gleichspannung bestimmt und als Maß für die Funktionsfähigkeit des Sensors ausgegeben wird hat den Vorteil, dass eine Diagnose der Messelektroden des Sensors (Eigendiagnose) durchgeführt werden kann. Durch eine derartige Eigendiagnose des Sensors ist es möglich, defekte Sensoren, deren Elektroden während der Fertigung oder über die Lebensdauer des Sensors verletzt wurden, zu erkennen und durch entsprechende Korrektur des gemessenen Partikelsignals den Fehler auszugleichen oder den Fahrer/Betreiber des Fahrzeugs/Anlage bei einem Totalausfall des Sensors davon in Kenntnis zu setzen. Vorteilhafterweise erfolgt die erfindungsgemäße Funktionsprüfung des Sensors sowohl bei der Endkontrolle vor der Auslieferung an den Kunden als auch während des Betriebs rußfrei, so dass bei der Funktionsprüfung anwesende Personen nicht gesundheitsschädlichem Ruß ausgesetzt sind. Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßer Sensor vorteilhafterweise einfach und kostengünstig, beispielsweise durch Siebdruckverfahren, hergestellt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen zu entnehmen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird durch die im Folgenden gezeigten und diskutierten Figuren und die nachfolgende Beschreibung genauer erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.

Fig. Ia-Id sind schematische Ansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Partikelsensors, umfassend ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem, eine unter dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schichten und mindestens eine unter der isolierenden Schicht angeordnete Prüfelektrode, und veranschaulichen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode;

Fig. 2a-2d sind schematische Ansichten einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Partikelsensors, umfassend ein auf der Oberfläche des

Sensors angeordnetes Messelektrodensystem, eine unter dem

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Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schichten und mindestens eine unter der isolierenden Schicht angeordnete Prüfelektrode, und veranschaulichen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode; Fig. 3a-3d sind schematische Schnitte durch einen in Fig. Ia bis Id bzw. Fig. 2a bis 2d gezeigten erfindungsgemäßen Sensor parallel zur Messelektrodensystemebene in der Ebene der Prüfelektrode und zeigen verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Prüfelektroden;

Fig. 4a-4d sind schematische Ansichten einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Partikelsensors, umfassend ein auf der Oberfläche des

Sensors angeordnetes Messelektrodensystem, eine unter dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schichten und mindestens eine unter der isolierenden Schicht angeordnete Prüfelektrode, und veranschaulichen eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode;

Fig. 5a-5d sind schematische Schnitte durch einen in Fig. 4a bis 4d gezeigten erfindungsgemäßen Sensor parallel zur Messelektrodensystemebene in der Ebene der Prüfelektrode;

Fig. 6a ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei erfindungsgemäßen interdigitalen Prüfelektroden sowie einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektroden;

Fig. 6b ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei erfindungsgemäßen interdigitalen Prüfelektroden, die sich von den in Fig. 6a gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheiden, dass die Elektrodenarme der Prüfelektroden kürzer sind;

Fig. 6c ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei erfindungsgemäßen Prüfelektroden, die sich von den in Fig. 6a gezeigten

Ausführungsform dadurch unterscheiden, dass nur eine der Prüfelektroden eine interdigitale Prüfelektrode ist und die andere Prüfelektrode eine flächige keramische Prüfelektrode ist, und veranschaulicht eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung einer Prüfelektrode;

Fig. 6d ist ein Schaltbild für die in den Fig. 6a und 6b gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors;

Fig. 7a ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors; Fig. 7b ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors, welche sich von der in Fig. 6c gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass der Sensor nur eine flächige, keramische Prüfelektrode umfasst;

Fig. 7c ist ein Schaltbild für die in den Fig. 7a und 7b gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors;

Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer unter dem Messelektrodensystem angeordneten Schicht aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität; und Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei Streifen aus einem elektrisch leitenden bzw. leitfähigen Material, die über oder unter den Enden der Elektrodenarme der Messelektroden und zu den Elektrodenarmen senkrecht angeordnet sind, wobei jeweils der über den Enden der Elektrodenarme der einen Messelektrode angeordnete Streifen elektrisch leitend mit der anderen Messelektrode verbunden ist.

Beschreibung der Abbildung

Die Figuren 1 a bis Id zeigen schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, umfassend ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem 1 mit zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden 2, 3, eine unter dem Messelektrodensystem 1 angeordnete isolierende Schicht 4 und mindestens eine unter der isolierenden Schicht 4 angeordnete Prüfelektrode 5 aus verschiedenen Ansichten.

Figur 1 a ist ein schematischer Schnitt durch diese Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors zur Ebene des Messelektrodensystems entlang einer Linie A- A'. Figur Ia zeigt, dass unter der Prüfelektrode 5 ein Trägerelement 6 angeordnet ist. Das

Trägerelement 6 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet.

Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem elektrisch leitfähigen Material ein Material verstanden, das bei der Temperatur, bei der die Detektion von Partikel mit einem erfindungsgemäßen Sensor stattfindet, beispielsweise bei einer Temperatur von >50 ⁰ C bis < 500 ⁰ C oder bei einer Temperatur von >50 ⁰ C bis < 450 ⁰ C, keine oder nur eine geringfügige elektrische Leitfähigkeit, beispielsweise eine spezifische Leitfähigkeit von > 10 ^"9 S m ^"1 bis zu < 10 ^"6 S m ^"1 , von > 10 ^"8 S m ^"1 bis zu < 10 ^"7 S m ^"1 , aufweist, welches hingegen bei der Temperatur, bei der der Sensor regeneriert wird, beispielsweise bei einer Temperatur von >600 ⁰ C, eine mittlere Leitfähigkeit, beispielsweise eine spezifische Leitfähigkeit von > 10 ^"6 S m ^"1 bis < 10 ^"3 S m ^"1 , aufweist.

Beispielsweise eignet sich hierfür ein Delafosit, beispielsweise CuAlO ₂ , Siliciumcarbid, nitridgebundenes Siliciumcarbid, nitridgebundenes Siliciumaluminiumcarbid, dotiertes oder undotiertes Rutheniumoxid, insbesondere undotiertes Rutheniumdioxid, dotiertes oder undotiertes Indiumoxid, beispielweise zinndotiertes Indiumoxid, dotiertes Zirkoniumoxid, beispielsweise yttriumdotiertes Zirkoniumoxid, dotiertes Aluminiumoxid und/oder dotiertes und/oder undotiertes Zinkoxid, beispielsweise eisen-, mangan-, titan- und/oder magnesium- dotiertes Aluminiumoxid (Al ₂ θ3:Mg -Ti) und/oder Zinkoxid, und/oder Verbindungen des Typs LaSrMü ₃ , wobei M ein übergangsmetall ist.

Unter einem elektrisch leitenden Material wird im Sinn der vorliegenden Erfindung ein

Material, beispielsweise Platin, verstanden, welches sowohl unterhalb von 600 ⁰ C als auch oberhalb von 600 ⁰ C eine hohe Leitfähigkeit aufweist.

In dem Trägerelement 6 ist darüber hinaus eine Heizvorrichtung 7 eingebettet. Figur 1 a zeigt, dass die Heizvorrichtung 7 von einer weiteren isolierenden Schicht 4

(Heizvorrichtungsisolation) umgeben ist. Die Heizvorrichtung 7 ist über eine Durchkontaktierung 8 mit zwei, auf der dem Messelektrodensystem 1 gegenüberliegenden Seite des Sensors angeordnete Kontakte 9, 10 elektrisch leitend verbunden.

Die erfindungsgemäße Prüfelektrode 5 ist, entsprechend einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5, über eine Leitung 20 an einen Kontakt 21 angeschlossen, welcher wiederum über eine Durchkontaktierung 22 mit der Heizvorrichtung 7 elektrisch leitend verbunden ist. Da die Heizvorrichtung 7

wie bereits erläutert von der Außenseite des Sensors elektrisch kontaktiert werden kann, kann die Prüfelektrode 5 im Rahmen dieser Ausführungsform über die Heizvorrichtung 7 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens elektrisch beschaltet werden.

Figur Ib ist ein schematischer Schnitt entlang der Linie B-B' der in Figur Ia gezeigte

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors. Figur Ib zeigt, dass die Messelektroden 2, 3 des Messelektrodensystems 1 jeweils über eine Leitung 11, 12 an jeweils einen Kontakt 13, 14 angeschlossen sind.

Figur Ic ist ein schematischer Schnitt entlang der Linie C-C durch die in Figur Ia gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors parallel zur Messelektrodensystemebene und zeigt eine Ebene des Sensors in der eine Heizvorrichtung 7 angeordnet ist. Figur Ic zeigt, dass die Heizvorrichtung 7 einen Heizmäander 15, zwei Leitungen 16, 17 und zwei Kontakte 18, 19 umfasst, wobei der Heizmäander 15 über die zwei Leitungen 16, 17 an die zwei Kontakte 18, 19 angeschlossen ist. An diesen zwei Kontakten 18, 19 ist die Heizvorrichtung 7 durch die in Figur 1 a gezeigte Durchkontaktierung 8 mit den zwei, auf der dem Messelektrodensystem 1 gegenüberliegenden Seite des Sensors angeordneten Kontakten 9, 10 elektrisch leitend verbunden.

Figur 1 d ist ein schematischer Schnitt senkrecht zur Messelektrodensystemebene entlang der Linie D-D' durch die in den Figuren Ia bis Ic gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors.

Die Figuren 2a bis 2d zeigen schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors aus verschiedenen Ansichten. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Prüfelektrode 5, entsprechend einer zweiten Ausführungsform einer erfmdungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5, über eine Leitung 20 an einen Kontakt 21 angeschlossen, welcher wiederum über eine Durchkontaktierung 23 durch die zwischen dem

Messelektrodensystem 1 und der Prüfelektrode 5 angeordnete isolierende Schicht 4 elektrisch leitend mit einem weiteren Kontakt 24 auf der Oberfläche des Sensors verbunden ist. Dementsprechend kann im Rahmen dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung die Prüfelektrode 5 über den Kontakt 24 von der Außenseite des Sensors zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens elektrisch beschaltet werden.

Figur 2a zeigt dabei einen schematischen Schnitt durch einen Sensor der zweiten Ausführungsform senkrecht zur Ebene des Messelektrodensystems entlang einer Linie F- F'. Figur 2b zeigt einen schematischen Schnitt entlang der Linie G-G' des in Fig. 2a gezeigten Sensors. Figur 2c ist ein schematischer Schnitt parallel zur

Messelektrodensystemebene entlang der Linie H-H'. Und Figur 2d ist ein schematischer Schnitt senkrecht zur Messelektrodensystemebene entlang der Linie I-I'.

Die Figuren 3 a bis 3 d sind schematische Schnitte durch den in den Figuren Ia bis Id bzw. den in Figuren 2a bis 2d gezeigten Sensor parallel zur Messelektrodensystemebene in der

Ebene der Prüfelektrode entlang der Linie E-E' bzw. J-J' und zeigen verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Prüfelektroden.

Figur 3a zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5. Im Rahmen dieser ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5, umfasst die Prüfelektrode 5 drei lineare Leitungselemente 27, 28, 29, die derart in einer Ebene und miteinander elektrisch leitenden verbunden angeordnet sind, dass dadurch eine Fläche aufgespannt wird. Insbesondere ist das Leitungselement 27 derart senkrecht und mittig zu den zueinander parallel verlaufenden Leitungselementen 28, 29 angeordnet, das dadurch eine H-förmige Prüfelektrode 5 ausgebildet wird. Dabei ist die H-förmige

Prüfelektrode 5 derart bezüglich den Messelektroden 2, 3 des Messelektrodensystems 1 angeordnet, dass die parallel zueinander verlaufenden Leitungselemente 21, 22 senkrecht zu den Elektrodenarmen 26 der Messelektroden 2, 3 und jeweils über den Enden 25 der Elektrodenarme 26 einer Messelektrode 2; 3 angeordnet sind.

Figur 3b zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5. Im Rahmen dieser zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5, umfasst die Prüfelektrode 5 drei lineare Leitungselemente 27, 28, 29, wobei das Leitungselement 27 derart in einem 45°-Winkel zu den zueinander parallel verlaufenden Leitungselementen 28, 29 angeordnet ist, das dadurch eine Fläche aufgespannt und eine

Z-förmige Prüfelektrode 5 ausgebildet wird. Dabei ist die Z-förmige Prüfelektrode 5 derart bezüglich den Messelektroden 2, 3 des Messelektrodensystems 1 angeordnet, dass die parallel zueinander verlaufenden Leitungselemente 28, 29 senkrecht zu den Elektrodenarmen 26 der Messelektroden 2, 3 und jeweils über den Enden 25 der Elektrodenarme 26 einer Messelektrode 2; 3 angeordnet sind.

Figur 3c zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5. Im Rahmen dieser dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5, umfasst die Prüfelektrode 5 vier lineare Leitungselemente 27, 28, 29, 30 wobei sich die Leitungselemente 27, 30 derart in einem 90°-Winkel kreuzen und an zwei gegenüberliegenden Seiten die zueinander parallel verlaufenden Leitungselementen 28,

29 kontaktieren, das dadurch eine Fläche aufgespannt und eine römisch-zehn- förmige Prüfelektrode 5 ausgebildet wird. Dabei ist die römisch-zehn- förmige Prüfelektrode 5 derart bezüglich den Messelektroden 2, 3 des Messelektrodensystems 1 angeordnet, dass die parallel zueinander verlaufenden Leitungselemente 28, 29 senkrecht zu den Elektrodenarmen 26 der Messelektroden 2, 3 und jeweils über den Enden 25 der

Elektrodenarme 26 einer Messelektrode 2; 3 angeordnet sind.

Figur 3d zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5. Im Rahmen dieser vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode 5, umfasst die Prüfelektrode 5 sieben lineare Leitungselemente 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 wobei sich die Leitungselemente 28, 29, 30, 31, 32, 33 derart in einem 90°-Winkel zu einer Seite des Leitungselementes 27 angeordnet sind, das dadurch eine Fläche aufgespannt und eine interdigitale Prüfelektrode 5 ausgebildet wird. Wie Figur 3d zeigt, ist die interdigitale Prüfelektrode 5 derart bezüglich den Messelektroden 2, 3 des Messelektrodensystems 1 angeordnet, dass die parallel zueinander verlaufenden

Leitungselemente 28, 29, 30, 31, 32, 33 parallel zu den Elektrodenarmen 26 der Messelektroden 2, 3 angeordnet sind.

Durch die im Zusammenhang mit den Figuren 3 a bis 3 d und die nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 5a bis 5d beschriebenen Ausgestaltungen und

Anordnungen einer erfindungsgemäßen Prüfelektrode kann die Kapazität sowohl bei einer erfindungsgemäßen Kapazitätsmessung zwischen den beiden Messelektroden als auch bei einer Kapazitätsmessung zwischen der Prüfelektrode und einer Messelektrode erhöht werden, wodurch sich vorteilhafterweise die Stärke des gemessenen Signals erhöht. Dabei beruht die Kapazitätserhöhung darauf, dass die Prüfelektrode als eine

Kondensatorplatte fungiert und insbesondere bei einem geringen Abstand, beispielsweise in einem Bereich von > 10 μm bis 50 < μm, zwischen der Prüfelektrode und dem Messelektrodensystem die Kapazität stark erhöht.

Die Figuren 4a bis 4d zeigen schematisch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors aus verschiedenen Ansichten. Die dritte Ausführungsform

unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Prüfelektrode 5, entsprechend einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5, über das elektrisch leitfähige Material des Trägerelementes 6 und durch eine Aussparung 34 in der isolierenden Schicht 4 mit der Heizvorrichtung 7, insbesondere dem Heizmäander 15, elektrisch leitend verbindbar ist.

Das elektrisch leitfähige Material des Trägerelementes 6 kontaktiert dabei sowohl die Prüfelektrode 5 als auch die Heizvorrichtung 7, sodass aufgrund der im Zusammenhang mit Figur 1 a erläuterten Eigenschaften des elektrisch leitfähigen Materials des Trägerelementes 6, die Prüfelektrode 5 während der Regeneration des Sensors (beispielsweise bei einer Temperatur von >600 ⁰ C) über das elektrisch leitfähige

Material, elektrisch leitend an die Heizvorrichtung 7 angeschlossen ist und daher während der Regeneration des Sensors über die Heizvorrichtung 7 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschaltet werden kann. Vorteilhafterweise kann im Rahmen dieser Ausführungsform daher auf eine Leitung 20, Kontakte 21, 24 und Durchkontaktierungen 22, 23 der Prüfelektrode 5 verzichtet werden.

Figur 4a zeigt dabei einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Sensor der dritten Ausführungsform senkrecht zur Ebene des Messelektrodensystems entlang einer Linie K-K'. Figur 4b zeigt eine schematische Schnitt entlang der Linie L-L' des in Figur 4a gezeigten Sensors. Figur 4c ist ein schematischer Schnitt parallel zur

Messelektrodensystemebene entlang der Linie M-M'. Und Figur 4d ist ein schematischer Schnitt senkrecht zur Messelektrodensystemebene entlang der Linie N-N'.

Im Rahmen einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5, ist die Prüfelektrode 5 über das elektrisch leitfähige Material des

Trägerelementes 6 mit dem Gehäuse des Sensors elektrisch leitend verbindbar. Aufgrund der im Zusammenhang mit Figur 1 a erläuterten Eigenschaften des elektrisch leitfähigen Materials des Trägerelementes 6, ist die Prüfelektrode 5 - analog zu der dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5 - während der Regeneration des Sensors (beispielsweise bei einer Temperatur von >600 ⁰ C) über das elektrisch leitfähige Material elektrisch leitend an das Gehäuse des Sensors angeschlossen und kann dadurch zur Durchführung des erfmdungsgemäßen Verfahrens elektrisch beschaltet werden. Das Gehäuse stellt dabei beispielsweise die Masse des Sensors dar. Auch im Rahmen dieser Ausführungsform kann daher vorteilhafterweise auf eine Leitung 20, Kontakte 21, 24 und Durchkontaktierungen 22, 23 der Prüfelektrode 5 verzichtet werden.

Die Figuren 5a bis 5d sind schematische Schnitte durch den in den Figuren 4a bis 4d gezeigten Sensor bzw. einen auf der vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5 basierenden Sensor parallel zur Messelektrodensystemebene in der Ebene der Prüfelektrode entlang der Linie O-O'. Die

Figuren 5a bis 5d unterscheiden sich dadurch von den Figuren 3a bis 3d, dass aufgrund der vorteilhaften dritten und vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektrode 5 auf eine Leitung 20 und einen Kontakte 21 der Prüfelektrode 5 verzichtet werden kann.

Figur 6a ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors. Im Rahmen dieser Ausführungsform umfasst der Sensor zwei erfindungsgemäße interdigitale Prüfelektroden 5, 5', und zwar eine erste Prüfelektrode 5 und eine zweite Prüfelektrode 5', welche analog zu den vorherigen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors unter dem Messelektrodensystem 1 und unter der darunter angeordnete isolierende Schicht 4 angeordnet sind. Dabei sind die interdigitale Prüfelektroden 5, 5' derart ausgebildet, dass deren Kammrücken 35, 36 im Wesentlichen die gleiche Länge wie die Kammrücken 37, 38 der Messelektroden 2, 3 aufweisen. Darüber hinaus sind die interdigitale Prüfelektroden 5, 5' derart ausgebildet, dass zwischen deren Elektrodenarme 39 im

Wesentlichen die gleichen Abstände vorliegen wie zwischen den Elektrodenarmen 26 der Messelektroden 2, 3.

Die interdigitalen Prüfelektroden 5, 5' sind dabei bezüglich den interdigitalen Messelektroden 2, 3 derart angeordnet, dass jeweils unter einer Messelektrode

(beispielsweise 2) eine Prüfelektrode (beispielsweise 5') mit einer zu der Messelektrode (beispielsweise 2) spiegelverkehrten Ausrichtung der Elektrodenarme 26, 39 angeordnet ist. Dabei liegen die Elektrodenarme 39 der Prüfelektroden (beispielsweise 5') mittig unterhalb den Elektrodenarme 26 der darüber angeordneten Messelektrode (beispielsweise 2). Das heißt die von einer interdigitalen Prüfelektrode 5, 5' aufgespannte

Fläche ist mittig unterhalb der Fläche angeordnet, die von der jeweilig darüber liegenden interdigitalen Messelektrode 2, 3 aufgespannt wird.

Mit anderen Worten, die interdigitalen Prüfelektroden 5, 5' greifen kammartig ineinander ein und bilden dadurch ein interdigitales Prüfelektrodensystem 5, 5', welches bezüglich des Messelektrodensystems 1 eine umgekehrte Anordnung der Elektrodenarme 26, 39

aufweist und mittig unterhalb des Messelektrodensystems 1 angeordnet ist. Zwischen dem interdigitalen Messelektrodensystem und dem interdigitalen Prüfelektrodensystem ist eine erste isolierende Schicht 4 angeordnet.

Um die Materialkosten für die interdigitalen Prüfelektroden 5, 5' gering zu halten, können die Elektrodenarme 39 und Kammrücken 35, 36 der Prüfelektroden 5, 5', wie in Figur 4a gezeigt, schmaler ausgebildet sein als die Elektrodenarme 26 und Kammrücken 37, 38 der Messelektroden 2, 3. Aus den gleichen Gründen, können die Prüfelektroden 5, 5' eine geringere Schichtdicke aufweisen und aus einer Platin-Legierung ausgebildet sein.

Im Rahmen der in Figur 6a gezeigten fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung der Prüfelektroden 5, 5' ist jeweils die erste Prüfelektrode 5 an eine erste Messelektrode 3 und die zweite Prüfelektrode 5' an eine zweiten Messelektrode 2 angeschlossen. Insbesondere ist erste Prüfelektrode 5 über eine metallische Leitung 42 an dem Kontakt 14 der darüber angeordneten ersten Messelektrode 3 mit umgekehrter

Elektrodenarmausrichtung angeschlossen und zweite Prüfelektrode 5' ist über eine metallische Leitung 41 an dem Kontakt 13 der darüber angeordneten zweiten Messelektrode 2 mit umgekehrter Elektrodenarmausrichtung angeschlossen.

Der Anschluss der jeweiligen Prüfelektrode und Messelektrode an einen gemeinsamen

Kontakt wird dadurch gewährleistet, dass die erste isolierende Schicht 4 mindestens eine Aussparung 40 im Bereich der Kontakte 13, 14 aufweist. Durch diese Aussparung/en 40 wird die unter der ersten isolierenden Schicht 4 angeordneten Leitung (beispielsweise 41 bzw. 42) der jeweiligen Prüfelektrode (beispielsweise 5' bzw. 5) mit der über der ersten isolierenden Schicht 4 angeordnete Leitung (beispielsweise 11 bzw. 12) der darüber liegenden, umgekehrt ausgerichteten Messelektrode (beispielsweise 2 bzw. 3) und/oder mit dem Kontakt (beispielsweise 13 bzw. 14) der darüber liegenden, umgekehrt ausgerichteten Messelektrode (beispielsweise 2 bzw. 3) elektrisch leitend verbunden. Die Kontakte 13, 14 der Messelektroden 2, 3 können im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl auf der ersten isolierenden Schicht 4 als auch auf einer unter den Prüfelektroden

5, 5' angeordneten zweiten isolierenden Schicht 4' angeordnet sein. Im Rahmen der in Figur 6a gezeigten Ausführungsform sind die Kontakte 13, 14 der Messelektroden 2, 3 auf einer unter den Prüfelektroden 5, 5' und Leitungen 41, 42 angeordneten zweiten isolierenden Schicht 4' angeordnet. Unter dieser zweiten isolierenden Schicht 4' ist im Rahmen der in Figur 6a gezeigten Ausführungsform ein Trägerelement 6 angeordnet.

Eine derartige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors hat den Vorteil, dass durch die zusätzlichen interdigitalen Prüfelektroden 5, 5' die elektrische Kapazität zwischen den Messelektroden 2, 3 erheblich vergrößert wird. Dadurch wird die Messgenauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich erhöht. Im Fall eines Defektes, beispielsweise aufgrund von Vergiftungserscheinungen, der Messelektroden 2,

3 kann daher bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus einer Verkleinerung der Kapazität zwischen den Messelektroden 2, 3 mit einer hohen Messgenauigkeit direkt auf die verlorene Empfindlichkeit des Sensors geschlossen werden, welche von anschließend von einem Steuergerät kompensiert werden kann.

Figur 6b ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei erfindungsgemäßen interdigitalen Prüfelektroden. Die in Figur 6b gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 6a gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Elektrodenarme 39 der interdigitalen Prüfelektroden 5, 5' kürzer als die

Elektrodenarme 26 der Messelektroden 2, 3 sind. Diese Ausführungsform hat sich unter anderem bei einer Herstellung des Sensors über Siebdruckverfahren als vorteilhaft herausgestellt.

Figur 6c ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei erfindungsgemäßen Prüfelektroden, die sich von den in Figur 6a gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheiden, dass nur eine der Prüfelektroden 5, 5' eine interdigitale Prüfelektrode 5 ist und die andere Prüfelektrode 5' eine flächige keramische Prüfelektrode 5' ist, welche im Rahmen dieser Ausführungsform gleichzeitig das

Trägerelement 6 darstellt.

Die Ausgestaltung, Anordnung und Kontaktierung der interdigitalen Prüfelektrode 5 ist im Rahmen dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors analog zu der im Zusammenhang mit Figur 6a beschriebenen Ausgestaltung, Anordnung und

Kontaktierung.

Wie Fig. 6c zeigt, ist im Rahmen dieser sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierung einer Prüfelektrode 5' eine der Messelektroden 2 - anstatt mit einer zweiten interdigitalen Prüfelektrode - durch eine Aussparung 43 in der ersten und zweiten isolierenden Schicht 4, 4' über die Leitung 11 sowie eine zusätzliche

Leitung 44 mit einem unter der zweiten isolierenden Schicht 4' angeordneten Trägerelement 6 aus einem elektrisch leitfähigen Material verbunden. Aufgrund der im Zusammenhang mit Figur 1 a erläuterten Eigenschaften des elektrisch leitfähigen Materials des Trägerelementes 6, kann das Trägerelement 6 bei hohen Temperaturen, wie sie bei der Regeneration des Sensors auftreten, beispielsweise von > 600 ⁰ C als

Prüfelektrode 5', die den beiden Messelektroden 2, 3 flächig untergelegt ist, fungieren. Dies liegt darin begründet, dass bei derartigen Temperaturen der spezifische elektrische Widerstand eines erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Materials vergleichsweise klein ist und dessen ohmscher Widerstand daher gegenüber dem ohmschen Widerstand der, beispielsweise aus Aluminiumoxid ausgebildeten, isolierenden Schicht vernachlässigt werden kann. Vorteilhafterweise lässt sich durch diese Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors das Material einer der beiden Prüfelektroden einsparen und es sind keine zusätzlichen Prozessschritte im Vergleich mit einem herkömmlichen Sensors ohne Prüfelektrode notwendig.

Diese Ausführungsform sowie die im Zusammenhang mit Figur 7b erläuterte Ausführungsform haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, da mit einem derartigen Sensor nicht nur die Funktionsfähigkeit der Messelektroden sondern auch die Funktionsfähigkeit/Unversehrtheit einer Heizerisolation und/oder Temperaturmessvorrichtungsisolation in einem

Eigendiagnoseverfahren überprüft werden kann.

Die Funktionsfähigkeit/Unversehrtheit der isolierenden Schicht 4 und/oder der Heizerisolation und/oder Temperaturmessvorrichtungsisolation eines Sensors zur Detektion von Partikeln in einem Gasstrom, umfassend ein auf der Oberfläche des

Sensors angeordnetes Messelektrodensystem 1 mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden 2, 3, eine unter dem Messelektrodensystem 1 angeordnete isolierende Schicht 4, eine unter der isolierenden Schicht 4 angeordnete flächige Prüfelektrode 5; 5' aus einem elektrisch leitfähigen Material, die über eine Durchkontaktierung und/oder eine metallische Leitung 44, beispielsweise durch eine

Aussparung 40 in der isolierenden Schicht 4, an eine der Messelektroden 2, 3 angeschlossen ist, eine unter der flächigen Prüfelektrode 5; 5' angeordnete Heizvorrichtung 7 und/oder Temperaturmessvorrichtung, die durch eine Heizvorrichtungsisolation und/oder Temperaturmessvorrichtungsisolation von den Messelektroden 2, 3 und der Prüfelektrode 5; 5' elektrisch isoliert ist, kann erfindungsgemäß durch ein Verfahren bestimmt werden, in dem in einem ersten

Verfahrensschritt an die Messelektrode 2 an der die Prüfelektrode 5; 5' angeschlossen ist und an die Heizvorrichtung 7 oder Temperaturmessvorrichtung, derart eine Spannung angelegt wird, dass der negative Pol der Spannung an der Messelektrode 2 anliegt, an der die Prüfelektrode 5, 5' angeschlossen ist, und in einem zweiten Verfahrensschritt an die Messelektrode 2 an der die Prüfelektrode 5; 5' angeschlossen ist und an die

Heizvorrichtung 7 oder Temperaturmessvorrichtung, derart eine Spannung angelegt wird, dass der positive Pol der Spannung an der Messelektrode 2 anliegt, an der die Prüfelektrode 5; 5' angeschlossen ist, und in einem dritten Verfahrensschritt an die Messelektrode 2 an der die Prüfelektrode 5; 5' angeschlossen ist und an einer Messelektrode 3 an der keine Prüfelektrode 5; 5' angeschlossen ist, derart eine Spannung angelegt wird, dass der negative Pol der Spannung an der Messelektrode 2 anliegt, an der keine Prüfelektrode 5; 5' angeschlossen ist, wobei jeweils der elektrische Stromfluss oder Spannungsabfall zwischen der jeweiligen Messelektrode 2, 3 und der Heizvorrichtung 7 oder Temperaturmessvorrichtung oder zwischen den beiden Messelektroden 2, 3 gemessen und als Maß für die Funktionsfähigkeit des Sensors, insbesondere der isolierenden Schicht 4 und/oder der Isolation der Heizvorrichtung und/oder der Isolation der Temperaturmessvorrichtung, ausgegeben wird.

Die Reihenfolge der Verfahrensschritte dieses erfindungsgemäßen Verfahrens hat den Vorteil, dass im Fall einer fehlerhaften Heizerisolation das elektrisch leitfähige Material der Prüfelektrode, welche beispielsweise auch das Trägerelement 7 darstellt, zunächst leicht reduziert wird, sich dadurch eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit ausbildet und die weiteren Prüfschritte mit erhöhter Empfindlichkeit durchgeführt werden können. Da die Kapazität der Messelektroden 2, 3 im Picofaradbereich liegt, kann diese im Rahmen des erfmdungemäßen Verfahrens vernachlässigt und die Funktionsfähigkeit/Unversehrtheit der isolierenden Schicht 4 diagnostiziert werden.

Figur 6d ist ein Schaltbild für die in den Figur 6a, 6b und 6c gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors. Die Anschlüsse Al und A2 entsprechen den in Figur 4a und 4b gezeigten Kontakten 13 und 14. Die Widerstände Rl und R4 entsprechen jeweils der Summe des ohmschen Widerstands einer Leitung 11, 12 einer Messelektrode 3, 2 und des ohmschen Widerstands der dazugehörigen Messelektrode 3, 2 als solches. Die Widerstände R2 und R3 entsprechen jeweils der Summe des ohmschen Widerstands einer Leitung 32, 33 einer Prüfelektrode 5, 5' und des ohmschen Widerstands der dazugehörigen Prüfelektrode 5, 5' als solches. Der

Widerstand R5 entspricht dem ohmschen Widerstand zwischen den beiden

Messelektroden 2, 3. Die Widerstände R6 und R7 entsprechen jeweils den ohmschen Widerständen zwischen einer Messelektrode 2, 3 und der nicht dazugehörigen, das heißt damit nicht verbundenen, Prüfelektrode 5, 5'. Insofern außer der isolierenden Schicht 4 keine weiteren Schichten zwischen den Messelektroden 2, 3 und den Prüfelektroden 5, 5' angeordnet sind, entsprechen Widerstände R6 und R7 dem ohmschen Widerstand der isolierenden Schicht 4. Die Kapazität Cl gibt die elektrische Kapazität zwischen den beiden Messelektroden 2, 3 wieder. Die elektrischen Kapazitäten C2 und C3 entsprechen jeweils den elektrischen Kapazitäten zwischen einer Messelektrode 2, 3 und nicht der dazugehörigen Prüfelektrode 5, 5'.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Eigendiagnose, beispielsweise zur Bestimmung der Güte und Unversehrtheit der Messelektroden, eines Sensors zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, beispielsweise eines erfindungsgemäßen Sensors, durch eine Kapazitätsbestimmung, macht es sich zu nutzen, dass durch einen erfindungsgemäßen Anschluss von zwei Prüfelektroden die elektrische Kapazität zwischen den

Messelektroden erhöht wird, so dass diese bei einer Messung mit einer Wechselspannung zwischen den Anschlüssen Al und A2 den maßgeblichen Anteil der Gesamtimpedanz einnimmt.

über die Gleichungen Z = [z] = λJR ² + X ² und X _c = — co - C 2π / C ergibt sich unter der erfindungsgemäßen Annahme, dass bei Temperaturen von > 600 ⁰ C, die der Regenerationstemperatur entsprechen, die Widerstände Rl, R2, R3 und R4 sehr klein gegenüber R5, R6 und R7 sind und daher vernachlässigt werden können und die RC-Glieder C1/R5 mit C2/R6 und C3/R7 praktisch parallel geschaltet sind, die Formel 1 :

Unter der erfindungsgemäßen Annahme, dass die ohmschen Widerstände R5, R6, R7 über die Einsatzzeit, bzw. über die Diagnosezeit, nur von der Temperatur abhängig sind und damit bei einer bestimmten, gleich bleibenden Temperatur konstant sind, ergibt sich weiterhin die Formel 2:

in der K _R der konstante, ohmsche Anteil bei einer konstanten Temperatur ist.

Formel 2 lässt sich weiterhin zu Formel 3 :

(K V JL J {2πf{a + -J C2 + a)j f

umformen.

Unter Anwendung dieser Formeln ist es somit durch eine Messung mit einer Wechselspannung, über das Einhalten einer Zielimpedanz, möglich die Integrität/Beschaffenheit/Güte/Unversehrtheit der Messelektroden zu bestimmen. Anstelle einer Ermittlung der Gesamtimpedanz ist auch die Bestimmung der

Integrität/Beschaffenheit/Güte/Unversehrtheit der Messelektroden durch eine Messung des Phasenwinkels zischen Strom und Spannung möglich.

Figur 5a ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfmdungsgemäßen Sensors. Im Rahmen dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Prüfelektrode aus einem Metall oder einem leitfähigen Material in Form einer flächigen (vollflächigen) Prüfelektrode 5 ausgebildet. Dabei ist die flächige Prüfelektrode 5 derart unter einer ersten isolierenden Schicht 4, auf der ein Messelektrodensystem 1 mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden 2, 3 angeordnet ist, ausgebildet und angeordnet, dass die flächige

Prüfelektrode 5 eine in etwa gleich große Fläche wie das Messelektrodensystem 1 aufweist und/oder mittig unter dem Messelektrodensystem 1 angeordnet ist. Die Prüfelektrode 5 ist über eine ebenfalls unter der isolierenden Schicht 4 angeordnete metallische Leitung 32 an eine der Messelektroden 2 angeschlossen. Insbesondere ist die Prüfelektrode 5 über eine metallische Leitung 41 an einem Kontakt 13 einer

Messelektrode 2 angeschlossen. Dabei ist zwischen die Prüfelektrode 5 und die Messelektrode 2 kein Strom- und/oder Spannungsmessinstrument geschaltet. Der Anschluss der Prüfelektrode 5 und Messelektrode 2 an einen gemeinsamen Kontakt wird,

wie bereits im Zusammenhang mit Figur 6a detailliert erläutert, dadurch gewährleistet, dass die erste isolierende Schicht 4 mindestens eine Aussparung 40 im Bereich des Kontakts 13 aufweist. Darüber hinaus zeigt Figur 7a, dass die Kontakte 13, 14 der Messelektroden 2, 3 auf einer unter der Prüfelektrode 5 und Leitung 41 angeordneten zweiten isolierenden Schicht 4' angeordnet sind. Unter dieser zweiten isolierenden

Schicht 4' ist auch im Rahmen dieser Ausführungsform ein Trägerelement 6 angeordnet.

Figur 7b ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors, welche sich von der in Figur 6c gezeigten Ausführungsform, dadurch unterscheidet, dass der Sensor nur eine flächige, keramische Prüfelektrode 5 umfasst.

Figur 7c ist ein Schaltbild für die in den Figuren 7a und 7b gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors. Die Anschlüsse Al und A2 entsprechen den in Figur 5a und 5b gezeigten Kontakten 13 und 14. Die Widerstände Rl und R2 entsprechen jeweils der Summe des ohmschen Widerstands einer Leitung 11, 12 einer Messelektrode 3, 2 und des ohmschen Widerstands der dazugehörigen Messelektrode 3, 2 als solches. Der Widerstand R3 entspricht der Summe des ohmschen Widerstands der Leitung 32 der Prüfelektrode 5 und des ohmschen Widerstands der Prüfelektrode 5 als solches. Der Widerstand R4 entspricht dem ohmschen Widerstand zwischen den beiden

Messelektroden 2, 3. Die Widerstände R5 und R6 entsprechen jeweils den ohmschen Widerständen zwischen einer Messelektrode 2, 3 und der Prüfelektrode 5. Insofern außer der isolierenden Schicht 4 keine weiteren Schichten zwischen den Messelektroden 2, 3 und der Prüfelektroden 5 angeordnet sind, entsprechen Widerstände R5 und R6 dem ohmschen Widerstand der isolierenden Schicht 4.Die Kapazität Cl gibt die elektrische

Kapazität zwischen den beiden Messelektroden 2, 3 wieder. Die elektrischen Kapazitäten C2 und C3 entsprechen jeweils den elektrischen Kapazitäten zwischen einer Messelektrode 2, 3 und der Prüfelektrode 5.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Eigendiagnose, beispielsweise zur Bestimmung der

Güte und Unversehrtheit der Messelektroden, eines Sensors zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, beispielsweise eines erfindungsgemäßen Sensors, durch eine Kapazitätsbestimmung, macht es sich zu nutzen, dass auch durch einen erfindungsgemäßen Anschluss von einer Prüfelektroden die elektrische Kapazität, insbesondere die elektrische Kapazität C3, zwischen den Messelektroden erhöht wird, so

dass diese bei einer Messung mit einer Wechselspannung zwischen den Anschlüssen Al und A2 den maßgeblichen Anteil der Gesamtimpedanz einnimmt.

über die Gleichungen Z = \Z \ = V R ² + X ² und X _r = =

^{L J c} co - C 2π - / - C ergibt sich, da R5 = R 1/2/3 und 1/C2 « R5, die Formel 1

Unter den erfindungsgemäßen Annahme, dass

- bei Temperaturen von > 600 ⁰ C, die der Regenerationstemperatur entsprechen, die Widerstände Rl, R2, und R3 sehr klein gegenüber R4 und R6 sind und daher vernachlässigt werden können;

- die ohmschen Widerstände R4 und R6 über die Einsatzzeit, bzw. über die Diagnosezeit, nur von der Temperatur abhängig sind und damit bei einer bestimmten, gleich bleibenden Temperatur konstant sind; ergibt sich weiterhin die Formel 2:

in der K _R der konstante ohmsche Anteil bei einer konstanten Temperatur ist.

Formel 2 lässt sich weiterhin zu Formel 3 :

umformen.

Unter Anwendung dieser Formeln ist es somit durch eine Messung mit einer Wechselspannung unter Ermittlung der Kapazität Cl + C3 möglich die die Integrität/Beschaffenheit/Güte/Unversehrtheit der Messelektrode 3, an der keine Prüfelektrode 5 angeschlossen ist, zu bestimmen. Anstelle einer Ermittlung der

Gesamtimpedanz ist auch hier die Bestimmung der Integrität/Beschaffenheit/Güte/Unversehrtheit der Messelektrode 3, an der keine Prüfelektrode 5 angeschlossen ist, durch eine Messung des Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung möglich.

Figur 8 ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer unter dem Messelektrodensystem angeordneten Schicht 45 aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _re i _a tiv Wie Figur 8 zeigt, ist unter der Schicht 45 eine isolierende Schicht 4 angeordnet. Unter dieser isolierenden Schicht 4 ist mindestens eine, nicht dargestellte erfindungsgemäße Prüfelektrode entsprechend einer der vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ausgebildet, angeordnet und/oder angeschlossen. Die Fläche der Schicht 45 aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _re i _a tiv entspricht erfindungsgemäß in etwa der des Messelektrodensystems 1. Zweckmäßigerweise ist Schicht 45 aus einem Material mit einer hohen relativen

Permitivität ε _re i _a tiv mittig unter dem Messelektrodensystem 1 angeordnet. Vorteilhafterweise kann durch eine derartige Schicht 45 aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _re i _a tiv das Signal bei der Eigendiagnose des Sensors verbessert werden. Insofern das Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _rela tiv eine bekannten Temperaturabhängigkeit der relativen Permitivität ε _re i _at i _V (T) aufweist, kann zudem vorteilhafterweise über die änderung der Kapazität die Temperatur bestimmt werden, wobei die Messelektroden 2, 3 gleichzeitig über eine Widerstandsmessung weiter charakterisiert werden.

Figur 9 ist eine schematische Draufsicht auf die Messelektrodensystemebene einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit zwei Streifen 46, 47 aus einem, beispielsweise metallischen, elektrisch leitenden bzw. leitfähigen Material, die über den Enden 25 der Elektrodenarme 26 der Messelektroden 2, 3 und zu den Elektrodenarmen 26 senkrecht angeordnet sind. Dabei sind die beiden Streifen 46, 47 derart über den Enden 25 der Elektrodenarme 26 der Messelektroden 2, 3 angeordnete, dass jeweils der über den Enden 25 der Elektrodenarme 26 der einen Messelektrode

(beispielsweise 2 bzw. 3) angeordnete Streifen (beispielsweise 46 bzw. 47) elektrisch leitend über einen Kontakt (beispielsweise 48 bzw. 49) mit der anderen Messelektrode (beispielsweise 3 bzw. 2) verbunden ist. Die Streifen 46, 47 sind dabei zu den Elektrodenarmen 26, mit denen sie nicht über einen Kontakt 48, 49 elektrisch leitend verbunden sind, derart beabstandet angeordnet, dass die Streifen 46, 47 in einem Abstand von > 10 μm bis 50 < μm parallel zu der Oberfläche der Elektrodenarme 26 verlaufen. Die Streifen 46, 47 fungieren dabei als Kondensatorplatten und führen, aufgrund des geringen Abstands, zu einer starken Erhöhung der Gesamtkapazität. Die Gesamtkapazität ergibt sich dabei durch Addition der Kapazität zwischen den beiden Messelektroden 2, 3 und der Kapazitäten zwischen den Streifen (beispielsweise 46 bzw. 47) und den jeweils an der anderen Messelektrode (beispielsweise 2 bzw. 3), das heißt am anderen Pol, angeschlossenen Elektrodenarmen 26.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Eigendiagnose eines

Sensors zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, umfassend ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden und mindestens eine unter dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schicht und/oder mindestens eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Prüfelektrode und/oder eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Heizvorrichtung und/oder eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Temperaturmessvorrichtung in dem die Kapazität zwischen zwei Messelektroden und/oder zwischen einer Messelektrode und einer Prüfelektrode und/oder zwischen einer Messelektrode und der Heizvorrichtung und/oder zwischen einer Messelektrode und der Temperaturmessvorrichtung unter Anlegen einer Wechselspannung oder Gleichspannung an zwei Messelektroden und/oder eine Messelektrode und eine Prüfelektrode und/oder eine Messelektrode und eine Heizvorrichtung und/oder eine Messelektrode und eine Temperaturmessvorrichtung bestimmt und als Maß für die Funktionsfähigkeit des Sensors ausgegeben wird.

Insbesondere dient das erfindungsgemäße Verfahren zur überprüfung der Funktionsfähigkeit einer oder mehrerer Messelektroden und/oder einer oder mehrerer isolierender Schichten eines Sensors.

Für den Begriff „Eigendiagnose eines Sensors" wird im Rahmen der vorliegenden

Erfindung auch der Begriff „überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Sensors" verwendet.

Dass das Messelektrodensystem auf der Oberfläche des Sensors angeordnet ist, bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht, dass die Messelektroden nicht eine oberhalb der Messelektroden angeordnete dünne Schicht, beispielsweise eine Schutzschicht, aufweisen können.

Die Formulierung „unter dem Messelektrodensystem angeordnet" dient im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausschließlich der Angabe der Reihenfolge der in dem Sensor angeordneten Elemente und ist nicht dahingehend auszulegen, dass die vorliegende Erfindung nur Sensoren betrifft die „oben" ein Messelektrodensystem und beispielsweise „unten" eine Temperaturmessvorrichtung aufweisen. Das heißt, Sensoren, die beispielsweise ein auf einer Außenfläche angeordnetes Messelektrodensystem und eine über/neben dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schicht und eine über/neben der isolierenden Schicht angeordnete Prüfelektrode umfassen, sind ebenso Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Prinzip, dass die Kapazität unter anderem von der Anzahl, der Länge und der Breite der Elektrodenarme der vermessenen

Messelektroden, von gegebenenfalls auf der Oberfläche des Messelektrodensystem abgelagerten Aschen (nicht durch die Regeneration des Sensors entfernbare Verbindungen und Elemente) sowie von den Dicken der isolierenden Schicht abhängt. Somit kann eine Veränderung einer Messelektrode, beispielsweise durch Elektrodenarme, die von der Messelektrode durch mechanische oder chemische Einwirkungen abgelöste wurden, durch aus einer thermischen überlastung resultierende Veränderungen der Breite der Elektrodenarme und/oder des Abstandes zwischen den Elektrodenarmen, und/oder durch Ablagerung von Aschen) durch eine änderung der Kapazität zwischen der veränderten Messelektrode und einer weiteren Messelektrode oder einer Prüfelektrode oder einer Heizvorrichtung oder einer Temperaturmessvorrichtung festgestellt werden.

Bei einer Kapazitätsbestimmung zwischen zwei Messelektroden im Partikelfreien Zustand des Sensors, können bei einer änderung der Kapazität zwischen den Messelektroden schon Rückschlüsse auf einen möglichen Defekt des Messelektrodensystems gezogen werden. Die Diagnose der Messelektroden kann dabei beispielsweise aus dem Spannungsverlauf während der Regeneration des Sensors ermittelt werden.

Durch eine Messung der einzelnen Messelektroden ist hingegen eine detaillierte Fehleranalyse möglich.

Daher wird im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in einem ersten Verfahrensschritt die Kapazität zwischen einer Messelektrode und einer Prüfelektrode oder Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung bestimmt; und in einem zweiten Verfahrensschritt die Kapazität zwischen einer anderen Messelektrode und einer Prüfelektrode oder

Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung bestimmt. Dabei wird beispielsweise die Symmetrie der Kapazität zwischen der einen Messelektrode und der Prüfelektrode oder Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung zur Kapazität zwischen der anderen Messelektrode und der Prüfelektrode oder Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung als Maß für die Funktionsfähigkeit des Sensors, beispielsweise des Messelektrodensystems, insbesondere einer Messelektrode, ausgegeben. Das heißt, die Kapazitätsdifferenz der Kapazität zwischen der einen Messelektrode und der Prüfelektrode oder Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung und der Kapazität zwischen der anderen Messelektrode und der Prüfelektrode oder Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung wird als Maß für die Funktionsfähigkeit des Sensors, beispielsweise des Messelektrodensystems, insbesondere einer Messelektrode, ausgegeben.

Die Kapazitätsbestimmung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung über eine Wheatstonesche Brückenschaltung erfolgen.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren während einer Regenerationsphase des Sensors durchgeführt. Beispielsweise erfolgt die Kapazitätsbestimmung bei einer konstanten Temperatur in einem Bereich von > 200 ⁰ C bis < 750 ⁰ C, insbesondere von > 450 ⁰ C bis < 750 ⁰ C.

Beispielsweise wird/werden die Kapazität/en über eine Messung der Gesamtimpedanz und/oder eine Messung des Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung bestimmt.

Die Frequenz der Wechselspannung kann < 10 ⁵ Hz, beispielsweise < 10 Hz, insbesondere < 300 Hz, betragen.

Zweckmäßigerweise wird der Sensor beim Unterschreiten einer maximalen Kapazitätsdifferenz als nicht funktionsfähig gemeldet. Da bei einer kleinen Kapazitätsdifferenz mit gleichzeitig verringerten Kapazitäten zwischen den Messelektroden ein Doppelfehler vorliegen kann, der aus zwei verkleinerten/defekten

Kammelektroden resultiert, wird im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Sensor auch bei einer geringen Kapazitätsdifferenz und gleichzeitigem Unterschreiten eines minimalen Kapazitätswertes zwischen den Messelektroden als nicht funktionsfähig gemeldet.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, welcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, umfassend ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden; und mindestens eine unter dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schicht; und mindestens eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete Prüfelektrode dadurch gekennzeichnet, dass - die Prüfelektrode(n) mindestens ein gebogenes Leitungselement und/oder mindestens zwei lineare Leitungselemente umfasst, die derart in einer Ebene und miteinander elektrisch leitenden verbunden angeordnet sind, dass dadurch eine Fläche aufgespannt wird.

Eine „isolierende Schicht" im Sinn der vorliegenden Erfindung weist bei

Raumtemperatur eine spezifische Leitfähigkeit von < 10 ^"8 S/m und eine relative Permitivität ε _re i _atlv von < 10 ¹ und bei einer Temperatur von > 600 ⁰ C eine spezifische Leitfähigkeit von < 10 ⁶ S/m (und eine relative Permitivität ε _re i _atlv von < 10 ³ ) auf. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße isolierende Schicht aus einem isolierenden Material, beispielsweise einer Keramik oder einem Glas, insbesondere Aluminiumdioxid ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die isolierende Schicht eine Schichtdicke in einem

Bereich von > 2 μm bis < 200 μm, beispielsweise von > 10 μm bis < 100 μm, insbesondere von > 20 μm bis < 40 μm, auf.

Vorzugsweise ist/sind das/die Leitungselement/e der Prüfelektrode derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass eine interdigitale Prüfelektrode oder eine S-, T-, Z-, N-, H-, X-

, M-, W-, E-, K-, Y-, C-, V-, U-, A-, O-, D-, B-, römisch-eins-, römisch-zwei-, römisch- drei-, römisch- fünf-, oder römisch-zehn- förmige Prüfelektrode ausgebildet wird.

Im Rahmen einer Ausführungsform eines erfmdungsgemäßen Sensors, umfasst der Sensor zwei interdigitale Prüfelektroden.

Beispielsweise ist/sind die interdigitale Prüfelektrode/n derart ausgebildet, dass die Länge des Kammrückens der Prüfelektrode und/oder der Abstand zwischen den Elektrodenarmen der Prüfelektrode im wesentlichen der Länge des Kammrückens einer Messelektrode und/oder dem Abstand zwischen den Elektrodenarmen einer

Messelektrode entspricht, wobei ein Kammrücken einer interdigitalen Elektrode ein Leitungselemente ist, an dem zwei oder mehr, weitere, als Elektrodenarme bezeichnete Leitungselemente elektrisch leitend und in einem oder mehreren Winkeln angeordnet sind. Beispielsweise sind an einem Kammrücken zwei oder mehr Elektrodenarme in einem rechten Winkel zu einer Seite des Kammrückens angeordnet. Unter „im

Wesentlichen" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Abweichungen, die bis zu 30 %, beispielsweise bis zu 20 %, insbesondere bis zu 15 %, betragen, verstanden.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelementes sind die Elektrodenarme der interdigitalen Prüfelektrode/n kürzer als die Elektrodenarme der Messelektroden und/oder die Kammrücken und/oder Elektrodenarme der interdigitalen Prüfelektrode/n sind schmaler als die Kammrücken und/oder Elektrodenarme der Messelektroden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine Prüfelektrode über eine metallische

Leitung und/oder ein elektrisch leitfähiges Material an eine der Messelektroden, beispielsweise an eine Leitung und/oder einen Kontakt einer der Messelektroden angeschlossen sein. Beispielsweise kann eine Prüfelektrode dabei durch eine Aussparung in einer zwischen der Messelektrode und der Prüfelektrode angeordneten isolierenden Schicht über eine metallische Leitung und/oder ein elektrisch leitfähiges Material an eine der Messelektroden angeschlossen sein.

Im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeweils eine erste Prüfelektrode an eine erste Messelektroden und eine zweite Prüfelektrode an eine zweite Messelektrode angeschlossen ist.

Darüber hinaus kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Prüfelektrode über eine metallische Leitung und/oder ein elektrisch leitfähiges Material an das Gehäuse des Sensors angeschlossen sein. Beispielsweise kann eine Prüfelektrode über einen zusätzlichen Kontakt auf der Außenseite des Sensors, der durch eine Durchkontaktierung mit der Prüfelektrode elektrisch leitend verbunden ist, an das Gehäuse des Sensors angeschlossen werden. Vorzugsweise wird die Prüfelektrode, wenn der Sensor ein Trägerelement aus einem elektrisch leitfähigen Material umfasst von dem die Prüfelektrode nicht, beispielsweise durch eine isolierende Schicht, elektrisch isoliert ist, über das elektrisch leitfähige Material des Trägerelementes, beispielsweise während einer Regenerationsphase des Sensors, an das Gehäuse des Sensors angeschlossen.

üblicherweise ist das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Sensors geerdet. Daher kann im Rahmen dieser Ausführungsform die Prüfelektrode geerdet sein. Durch eine Erdung der Prüfelektrode wird vorteilhafterweise eine wirksame Abschirmung der kapazitiven und resistiven Einkopplung der vorzugsweise getaktet betriebenen Heizvorrichtung in die Messelektroden vermieden.

Ferner kann ein erfindungsgemäßer Sensor eine Heizvorrichtung und/oder Temperaturmessvorrichtung umfassen. Dabei kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Prüfelektrode über eine innerhalb des Sensors angeordnete metallische Leitung und/oder ein innerhalb des Sensors angeordnetes elektrisch leitfähiges Material an die Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung angeschlossen sein. Beispielsweise kann eine Prüfelektrode über eine Durchkontaktierung an die Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung angeschlossen werden. Vorzugsweise wird die Prüfelektrode, wenn der Sensor ein Trägerelement aus einem elektrisch leitfähigen Material umfasst, von dem die Prüfelektrode nicht, beispielsweise durch eine isolierende Schicht, elektrisch isoliert ist, über das elektrisch leitfähige Material des Trägerelementes, welches aufgrund einer Aussparung in der isolierenden Schicht der Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung die Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung kontaktiert, beispielsweise während einer Regenerationsphase des Sensors, an die Heizvorrichtung oder

Temperaturmessvorrichtung angeschlossen.

Zudem kann eine Prüfelektrode im Rahmen der vorliegenden Erfindung über eine außerhalb des Sensors verlaufende, metallische Leitung und/oder ein außerhalb des Sensors angeordnetes elektrisch leitfähiges Material an eine Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung angeschlossen sein. Beispielsweise kann eine Prüfelektrode über einen zusätzlichen Kontakt auf der Außenseite des Sensors, der durch eine Durchkontaktierung mit der Prüfelektrode elektrisch leitend verbunden ist, an eine Heizvorrichtung oder Temperaturmessvorrichtung, beispielsweise im Anfangsbereich eines Kabelbaums, angeschlossen werden.

Die Messelektroden und/oder die Prüfelektrode/n und/oder die metallische/n Leitung/en können im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus einem Metall oder einer Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Platin, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Cobalt, Nickel, Palladium, Ruthenium, Iridium und/oder Rhodium ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Messelektroden aus Platin und/oder die Prüfelektrode/n aus einer Platin-Legierung ausgebildet.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, welcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens geeignet ist, umfassend ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden und mindestens eine unter dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schicht und eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete flächige Prüfelektrode dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Material oder einem Metall ausgebildet ist und - über eine metallische Leitung und/oder ein elektrisch leitfähiges Material an das

Gehäuse des Sensors oder an eine Temperaturmessvorrichtung angeschlossen ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor zur Detektion von Partikel in einem Gasstrom, welcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens geeignet ist, umfassend

ein auf der Oberfläche des Sensors angeordnetes Messelektrodensystem mit mindestens zwei ineinander greifenden interdigitalen Messelektroden und mindestens eine unter dem Messelektrodensystem angeordnete isolierende Schicht und - eine unter der/den isolierenden Schicht/en angeordnete flächige Prüfelektrode dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Material oder einem Metall ausgebildet ist und über eine metallische Leitung an eine der Messelektroden, beispielsweise über eine Leitung einer Messelektrode oder über einen Kontakt einer Messelektrode, oder an eine Heizvorrichtung oder angeschlossen ist, wobei kein Strommessinstrument durch die metallische Leitung zwischen die Prüfelektrode und die Messelektroden oder die Heizvorrichtung geschaltet ist.

Im Rahmen aller Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors liegt der Abstand zwischen der Ebene des Messelektrodensystems und der von den Leitungselementen der Prüfelektrode/n aufgespannte Fläche oder der Fläche der flächigen Prüfelektrode vorzugsweise in einem Bereich von > 2 μm bis 50 < μm, beispielsweise von > 5 μm bis < 30 μm, insbesondere von > 10 μm bis < 10 μm. Vorteilhafterweise erhöht sich die Kapazität des Messelektrodensystem durch einen derartig geringen Abstand zwischen

Messelektrodensystem und Prüfelektrode/n sowohl bei einer Kapazitätsbestimmung von der einen Messelektrode zu einer anderen Messelektrode als auch bei einer Kapazitätsbestimmung von einer der Messelektroden zu einer Prüfelektrode.

Im Rahmen aller Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors kann die von den

Leitungselementen der Prüfelektrode/n aufgespannte Fläche oder die Fläche der flächigen Prüfelektrode in etwa der Fläche des Messelektrodensystems entsprechen.

Darüber hinaus kann im Rahmen aller Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors die von den Leitungselementen der Prüfelektrode/n aufgespannte Fläche oder die

Fläche der flächigen Prüfelektrode mittig unter der Fläche des Messelektrodensystems angeordnet ist.

Ein erfindungsgemäßer Sensor kann im Rahmen aller Ausführungsformen weiterhin eine Schicht aus einem Material mit einer relativen Permitivität ε _re i _a tiv von > 10 , beispielsweise von > 10 , insbesondere von > 10 ⁵ umfassen, welche zwischen dem

Messelektrodensystem und einer ersten darunter angeordneten isolierenden Schicht angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Fläche der Schicht aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _re i _a tiv in etwa gleich groß oder größer wie/als die Fläche des Messelektrodensystems. Dabei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „in etwa" Abweichungen, die bis zu 30 %, beispielsweise bis zu 20 %, insbesondere bis zu 15 %, betragen, verstanden. Zweckmäßigerweise ist Schicht aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _re i _a tiv mittig unter dem Messelektrodensystem angeordnet. Beispielsweise kann die Schicht aus einem Material mit einer hohen relativen Permitivität ε _re i _a tiv aus Bariumtitanat (BaTiOs), Strontiumtitanat (SrTiOs), Calciumtitanat (CaTiOs), Bariumzikonat (BaZrOs), Strontiumzirkonat (SrZrO ₃ ) und/oder Calciumzirkonat (CaZrO ₃ ) ausgebildet sein.

Ein erfindungsgemäßer Sensor kann im Rahmen aller Ausführungsformen weiterhin zwei Streifen aus einem, beispielsweise metallischen, elektrisch leitenden oder leitfähigen Material umfassen, die über den Enden der Elektrodenarme der Messelektroden und zu den Elektrodenarmen senkrecht angeordnet sind, wobei jeweils der über den Enden der Elektrodenarme der einen Messelektrode angeordnete Streifen elektrisch leitend mit der anderen Messelektrode verbunden ist.

Vorzugsweise sind die Streifen dabei zu den Elektrodenarmen, mit denen sie nicht über einen Kontakt elektrisch leitend verbunden sind, derart beabstandet angeordnet, dass die Streifen in einem Abstand von > 10 μm bis 50 < μm, beispielsweise von > 20 μm bis < 40 μm, insbesondere von > 5 μm bis < 15 μm, parallel zu der Oberfläche der Elektrodenarme verlaufen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Sensors und/oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Werkstattmessgerät zur Abgasuntersuchung oder in einem Messgerät zur Kontrolle der Luftqualität oder in Ruß-Partikel-Sensoren, insbesondere Ruß-Partikel-Sensoren für „on board diagnose" (OBD), und/oder zur überwachung der Betriebsweise eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Dieselmotors, oder einer Verbrennungsanlage, beispielsweise einer ölheizung oder eines Ofens, und/oder zur überwachung der Funktionsfähigkeit eines Partikelfilters und/oder zur überwachung des Beladungszustandes eines Partikelfilters, beispielsweise eines Diesel-Partikel-Filters

(DPF), oder zur überwachung von chemischen Herstellungsprozessen, Abluftanlagen und/oder Abluftnachbehandlungsanlagen.