DE10331838B3 - Sensor element for detecting soot particles in an exhaust gas stream comprises a sensor body having a sensor surface, and a resistance structure for heating the sensor body and for acquiring the temperature of the sensor body - Google Patents

Sensor element for detecting soot particles in an exhaust gas stream comprises a sensor body having a sensor surface, and a resistance structure for heating the sensor body and for acquiring the temperature of the sensor body Download PDF

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Abstract

Sensor element comprises a sensor body (1,2) having a sensor surface (3), and a resistance structure (4) for heating the sensor body and for acquiring the temperature of the sensor body. Independent claims are also included for the following : (1) Process for the production of a sensor element; and (2) Process for acquiring particles.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement und insbesondere ein solches Sensorelement, das zur Detektion der Rußpartikelbeladung eines Gasstromes, insbesondere eines Abgasstromes, geeignet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensorelements und ein Verfahren zur Erfassung von Partikeln, das die Ableitung einer in einem Gasstrom, insbesondere einem Abgasstrom, vorliegenden Partikelkonzentration, insbesondere der Rußpartikelbeladung, ermöglicht.The present invention relates a sensor element and in particular such a sensor element, the for the detection of soot particle loading a gas stream, in particular an exhaust gas stream, is suitable. Furthermore, the present invention relates to a process for the preparation of such a sensor element and a method for detecting Particles that are the derivative of a gas stream, in particular an exhaust stream, present particulate concentration, in particular the soot particle loading, allows.

Verschiedene Sensoren zur Ermittlung der Rußkonzentration eines Abgasstroms sind aus dem Stand der Technik bekannt.Various sensors for detection the soot concentration an exhaust stream are known in the art.

Die DE 19536705 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der in einem Abgasstrom enthaltenen Rußpartikel. Das Meßprinzip der in der DE 19536705 A1 beschriebenen Sensoranordnung beruht darauf, daß das von einer Elektrodenanordnung innerhalb einer Abgasleitung erzeugte elektrische Feld gestört wird, sobald das elektrische Feld von einem Gasstrom mit elektrisch leitenden oder geladenen Partikeln, beispielsweise Rußpartikeln, durchströmt wird. Die Elektrodenanordnung bildet einen Kondensator, aus dem durch die Aufladung der Partikel elektrische Energie abtransportiert wird. Bei konstanter Spannung muß zur Wiederherstellung der ursprünglichen Feldstärke ein Ladestrom fließen, der ein Maß für die Menge der durch die Partikel abtransportierten Ladung, also für die Partikelbelastung des Abgasstroms, darstellt.The DE 19536705 A1 relates to a method and a device for the quantitative determination of the soot particles contained in an exhaust gas stream. The measuring principle in the DE 19536705 A1 described sensor arrangement is based on the fact that the electric field generated by an electrode assembly within an exhaust pipe is disturbed as soon as the electric field is traversed by a gas stream with electrically conductive or charged particles, such as soot particles. The electrode arrangement forms a capacitor, from which electrical energy is removed by the charging of the particles. At constant voltage, a charge current must flow to restore the original field strength, which is a measure of the amount of the charge transported away by the particles, that is to say for the particle load of the exhaust gas flow.

Eine vergleichbare Sensoranordnung ist aus der DE 19817402 C1 bekannt. Um einen Kurzschluß durch sich auf den zu der Elektrodenanordnung führenden Leitern absetzende Partikel zu verhindern, werden gemäß dieser Schrift diese Leiter auf eine die Partikel thermisch zerstörende Temperatur aufgeheizt.A comparable sensor arrangement is known from DE 19817402 C1 known. In order to prevent a short-circuit by particles depositing on the conductors leading to the electrode arrangement, according to this document these conductors are heated to a temperature which thermally destroys the particles.

Aus der DE 19959871 A1 sind ein Sensor und ein Verfahren zur Ermittlung von Rußkonzentrationen bekannt. Die dort beschriebenen Sensoren umfassen einen offen-porösen Formkörper, mindestens ein elektrisches Heizelement und mindestens einen Temperaturfühler. Unter offen-porösem Formkörper wird gemäß dieser Schrift ganz allgemein ein Körper mit in Strömungsrichtung offener Porosität bzw. durchgehenden Öffnungen oder Löchern verstanden, die geordnet oder ungeordnet vorliegen können. Als Beispiele eines solchen offenporösen Formkörpers werden in der DE 19959871 A1 ein einfaches Lochblech, ein Röhrchen, ein Paket aus Fasern oder Wolle, eine poröse Keramik, ein poröses Glas, eine poröse dünne Schicht oder auch eine stark rauhe Oberfläche genannt. Das Meßprinzip gemäß der DE 19959871 A1 beruht darauf, daß Rußpartikel an dem offen-porösen Formkörper haften bleiben und daß in definierten zeitlichen Abständen der Formkörper mittels des elektrischen Heizelements auf die Zündtemperatur des Rußes aufgeheizt wird, wobei die bei der Verbrennung der Rußpartikel auftretende Wärmeentwicklung, die durch den Temperatursensor erfaßt wird, als ein direktes Maß für eine Menge an Ruß verwendet wird, die am Rußsensor vorbeigeströmt ist.From the DE 19959871 A1 For example, a sensor and a method for determining soot concentrations are known. The sensors described therein comprise an open-porous shaped body, at least one electrical heating element and at least one temperature sensor. Under open-porous shaped body is understood in accordance with this document generally a body with open in the flow direction porosity or continuous openings or holes that may be ordered or disordered. As examples of such an open-pore shaped body are described in the DE 19959871 A1 a simple perforated plate, a tube, a package of fibers or wool, a porous ceramic, a porous glass, a porous thin layer or a very rough surface called. The measuring principle according to the DE 19959871 A1 is based on the fact that soot particles adhere to the open-porous shaped body and that the shaped body is heated to the ignition temperature of the soot at defined time intervals by means of the electric heating element, the heat development occurring during the combustion of the soot particles, which is detected by the temperature sensor, is used as a direct measure of an amount of soot that has passed the soot sensor.

Auf einen Sensor mit einem gleichartigen Wirkprinzip bezieht sich die DE 10020539 A1 . Um die Empfindlichkeit des Sensors zu erhöhen, ist gemäß dieser Schrift eine Meßanordnung vorgesehen, bei der der Rußsensor ein elektrisch leitendes Gebilde mit einer elektrischen Ladung aufweist, wobei im Gasstrom aufwärts des Rußsensors eine Anordnung zur Erzeugung einer anderen elektrischen Ladung an den Rußpartikeln vorgesehen ist. Durch diese Meßanordnung gemäß der DE 10020539 A1 können die Coulombschen Anziehungskräfte ausgenutzt werden, um den Ruß gezielt in Richtung des Rußsensors zu lenken und dort einer Auswertung zugänglich zu machen.On a sensor with a similar operating principle refers to the DE 10020539 A1 , In order to increase the sensitivity of the sensor, according to this document, a measuring arrangement is provided in which the soot sensor comprises an electrically conductive structure with an electrical charge, wherein in the gas flow upstream of the soot sensor, an arrangement for generating a different electrical charge to the soot particles is provided. By this measuring arrangement according to the DE 10020539 A1 The Coulomb attraction forces can be exploited to direct the soot targeted in the direction of the soot sensor and there to make an evaluation accessible.

Aus der DE 19959871 A1 und der DE 10020539 A1 sind somit Sensoren zur Ermittlung der Rußkonzentration eines Abgasstromes bekannt, die auf dem physikalischen Prinzip der Wärmetönung basieren, d. h. auf dem Prinzip der Erfassung der Temperaturerhöhung, die durch eine gezielte Verbrennung der Rußpartikel auftritt. Als Sensorelement kommt in beiden Fällen eine Kombination aus mindestens einem Temperatursensor und mindestens einem Heizelement zur Anwendung. Zusätzlich sind für die Rußbeladung noch Wabenkörper oder durchströmbare Schichten oder Körper notwendig. Dies hat einerseits den Nachteil, daß ein großer konstruktiver Aufwand nötig ist, um derartige Sensoren herzustellen, und andererseits den Nachteil, daß Sensoren dieser Bauart eine sehr hohe thermische Masse besitzen.From the DE 19959871 A1 and the DE 10020539 A1 Thus, sensors for determining the soot concentration of an exhaust gas stream are known, which are based on the physical principle of the heat of reaction, that is, on the principle of detecting the temperature increase, which occurs by selective combustion of soot particles. In both cases, a combination of at least one temperature sensor and at least one heating element is used as the sensor element. In addition, honeycomb bodies or flow-through layers or bodies are necessary for the soot loading. This has the one hand, the disadvantage that a great deal of design effort is necessary to produce such sensors, and on the other hand the disadvantage that sensors of this type have a very high thermal mass.

Aus der DE 33 04 846 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Detektion und/oder Messung der Rußkonzentration im Abgas vorgeschlagen. Dabei wird aus der sich ändernden Heizleistung einer berußten Heizfläche gegenüber einer im wesentlichen rußfreien Heizfläche der Rußniederschlag bestimmt und daraus auf die Rußkonzentration im Abgas geschlossen. Hierzu weist ein Rußsensor zwei Heizflächen auf, die in jeweils einem parallelen Brückenzweig einer Wheatstonschen Brücke angeordnet sind. Die eine Heizfläche ist ständig vorgeheizt. In Intervallen werden beide Heizflächen mit voller Heizleistung betrieben und hierbei die Spannung und/oder die Spannungszunahme (bzw. Stom und/oder Stromzunahme) im Diagonalzweig der Brücke gemessen. Das Spannungs- bzw. Strommaximum bzw. die Steilheit des Spannungs- bzw. Stromanstiegs ist ein Maß für die Rußkonzentration im Abgas.From the DE 33 04 846 A1 Methods and devices for detecting and / or measuring the soot concentration in the exhaust gas are proposed. In this case, the soot precipitation is determined from the changing heat output of a heated heating surface in relation to a substantially soot-free heating surface, and from this conclusions are drawn as to the soot concentration in the exhaust gas. For this purpose, a soot sensor on two heating surfaces, which are arranged in each case a parallel bridge branch of a Wheatstone bridge. The one heating surface is constantly preheated. At intervals, both heating surfaces are operated at full heating power and in this case the voltage and / or the voltage increase (or current and / or current increase) in the diagonal branch of the bridge is measured. The voltage or current maximum or the steepness of the voltage or current increase is a measure of the soot concentration in the exhaust gas.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorelement, das zur Detektion der Rußpartikelbeladung eines Abgasstroms geeignet ist, mit einem einfachen Aufbau, ein Verfahren zur Herstellung desselben und ein Verfahren zur Erfassung von Partikeln, das mit einem Sensorelement mit einem einfachen Aufbau durchgeführt werden kann, zu schaffen.The present invention is The task is based on a sensor element that is used to detect the soot particle loading an exhaust gas stream is suitable, with a simple construction, a Method of making same and method of detection of particles, that with a sensor element with a simple construction carried out can create.

Diese Aufgabe wird durch ein Sensorelement gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements gemäß Anspruch 6 und ein Verfahren zur Erfassung von Partikeln gemäß Anspruch 8 gelöst.This task is achieved by a sensor element according to claim 1, a method for producing a sensor element according to claim 6 and a method for detecting particles according to claim 8 solved.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Sensorelement mit folgenden Merkmalen:
einem Sensorkörper mit einer Sensoroberfläche, die eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die eine Anlagerung von Rußpartikeln ermöglicht; und
nur einer Widerstandsstruktur zum Erwärmen des Sensorkörpers und zum Erfassen einer Temperatur des Sensorkörpers.The present invention provides a sensor element having the following features:
a sensor body having a sensor surface having a surface roughness that allows soot particles to accumulate; and
only a resistance structure for heating the sensor body and detecting a temperature of the sensor body.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements umfaßt folgende Schritte:
Bereitstellen eines Sensorkörpers mit nur einer Widerstandsstruktur zum Erwärmen des Sensorkörpers und zum Erfassen einer Temperatur des Sensorkörpers; und
Erzeugen einer Sensoroberfläche durch Versehen einer Oberfläche des Sensorkörpers mit einer Oberflächenrauhigkeit, die eine Anlagerung von Rußpartikeln ermöglicht.A method according to the invention for producing a sensor element comprises the following steps:
Providing a sensor body having only one resistance structure for heating the sensor body and detecting a temperature of the sensor body; and
Producing a sensor surface by providing a surface of the sensor body with a surface roughness, which allows an accumulation of soot particles.

Schließlich umfaßt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung von Partikeln folgende Schritte:
Plazieren einer Sensoroberfläche eines Sensorkörpers, die eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die eine Anlagerung von Partikeln ermöglicht, in einem Gasstrom, so daß, falls vorhanden, Partikel in dem Gasstrom an der Sensoroberfläche anlagern;
Erfassen der thermischen Masse des Sensorkörpers und möglicher an demselben angelagerter Partikel unter Erwärmung des Sensorkörpers auf eine Temperatur, die geringer ist als eine Verbrennungstemperatur der Partikel; und
Ableiten einer in dem Gasstrom vorliegenden Partikelkonzentration aus der erfaßten thermischen Masse.Finally, a method according to the invention for detecting particles comprises the following steps:
Placing a sensor surface of a sensor body having a surface roughness that allows for attachment of particles in a gas stream so that, if present, particles in the gas stream attach to the sensor surface;
Detecting the thermal mass of the sensor body and possible particles attached thereto while heating the sensor body to a temperature which is lower than a combustion temperature of the particles; and
Deriving a present in the gas flow particle concentration from the detected thermal mass.

Das erfindungsgemäße Sensorelement kommt mit nur einer Widerstandsstruktur zum Erwärmen des Sensorkörpers und zum Erfassen einer Temperatur des Sensorkörpers aus, da die erfindungsgemäßen Sensoren auf einer Veränderung der thermischen Masse vom rußfreien zum rußbeladenen Sensor basieren. Somit besitzt das erfindungsgemäße Sensorelement den Vorteil eines einfachen Aufbaus, da maximal ein sensitives Element in der Form einer Widerstandsstruktur verwendet wird. Ferner ist erfindungsgemäß eine Oberfläche in ihrer Oberflächenrauhigkeit teilweise oder ganzflächig modifiziert, um eine Anlagerung von Rußpartikeln zu ermöglichen. Die Oberflächenrauhigkeit der teilweise oder ganzflächig modifizierten Sensoroberfläche ist dabei vorzugsweise derart, daß Rußpartikel, insbesondere Verbrennungspartikel aus Brennkraftmaschinen, beständig gegen Vibrationskräfte und Strömungskräfte angelagert werden können. Die Sensoroberfläche weist dazu eine Oberflächenrauhigkeit, beispielsweise hinsichtlich voneinander beabstandeter durch die Rauhigkeit bedingter Halteflächen, auf, die im Bereich der Größe der Rußpartikel bzw. im Bereich von Oberflächenstrukturen der Rußpartikel, die an der Sensoroberfläche anlagern sollen, liegt. Die erfindungsgemäß einzige verwendete Widerstandsstruktur ist vorzugsweise durch einen als Heizer ausgebildeten Platinmeßwiderstand, der in Dünnschichttechnik gefertigt ist, gebildet, wobei dieser Platinmeßwiderstand ferner als Temperaturfühler zum Erfassen der Temperatur des Sensorkörpers verwendet wird.The sensor element according to the invention comes with only a resistance structure for heating the sensor body and for detecting a temperature of the sensor body, since the sensors according to the invention on a change thermal mass from soot-free to the sooty Sensor based. Thus, the sensor element according to the invention has the advantage a simple construction, since at most a sensitive element in the form a resistance structure is used. Furthermore, according to the invention, a surface is in its surface roughness partially or completely modified to allow deposition of soot particles. The surface roughness the partial or the whole area modified sensor surface is preferably such that soot particles, in particular combustion particles from internal combustion engines, resistant against vibration forces and attached flow forces can be. The sensor surface has a surface roughness, for example with respect to each other by the roughness conditional to each other Retaining surfaces, on that in the range of the size of the soot particles or in the area of surface structures the soot particles, the at the sensor surface to attach. The only used according to the invention resistance structure is preferably formed by a platinum measuring resistor designed as a heater, the in thin film technology is made, formed, this Platinmeßwiderstand also as a temperature sensor for Detecting the temperature of the sensor body is used.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau, bei dem eine Oberfläche des Sensorkörpers in ihrer Oberflächenrauhigkeit teilweise oder ganzflächig modifiziert ist, und bei dem lediglich ein sensitives Element verwendet ist, kann die thermische Masse des Sensors gering gehalten werden, wobei diese thermische Masse nicht durch zusätzliche Formkörper nachteilig verändert wird.In the structure described above, where a surface of the sensor body in their surface roughness partially or completely is modified and uses only one sensitive element is, the thermal mass of the sensor can be kept low, this thermal mass is not adversely affected by additional moldings changed becomes.

Standardmäßig gefertigte Platinmeßwiderstände weisen eine Oberfläche auf, die im allgemeinen eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit besitzen. Derartige Oberflächen sind beispielsweise durch über dem Platinmeßwiderstand vorgesehene dielektrische Glasschichten, Keramikschichten oder Glaskeramikschichten gebildet. An derartigen Oberflächen können sich Rußpartikel nicht beständig anlagern, sondern werden bereits beispielsweise durch Abgasströmungen und/oder mechanische Schwingungen entfernt. Somit wäre bei standardmäßig gefertigten Platinmeßwiderständen eine nachfolgende Auswertung einer Rußbeladung und der damit verbundenen Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Partikelfilters, das dem Sensorelement vorgeschaltet ist, sehr fehlerbehaftet. Daher weist das erfindungsgemäße Sensorelement eine Sensoroberfläche auf, die hinsichtlich ihrer Oberflächenrauhigkeit teilweise oder ganzflächig modifiziert ist, um eine gegen Vibrationskräfte und Strömungskräfte beständige Anlagerung von Rußpartikeln zu ermöglichen.Standard manufactured platinum measuring resistors a surface which generally have a very low surface roughness. such surfaces are for example through the platinum measuring resistor provided dielectric glass layers, ceramic layers or glass ceramic layers educated. On such surfaces can soot particles not resistant attach, but are already, for example, by exhaust flows and / or removed mechanical vibrations. Thus would be manufactured by default Platinum measuring resistors one subsequent evaluation of a soot load and the associated monitoring the functionality a particulate filter upstream of the sensor element, very faulty. Therefore, the sensor element according to the invention a sensor surface partially, or in terms of their surface roughness the whole area is modified to a resistant to vibration forces and flow forces accumulation of soot particles to enable.

Die Oberflächenmodifikation der Sensoroberfläche kann kostengünstig im Nutzen, d. h. für viele Sensorelemente gleichzeitig, durchgeführt werden. Zum Erzeugen einer Sensoroberfläche mit der gewünschten Oberflächenrauhigkeit sind eine Vielzahl von Verfahren denkbar. Beispielsweise kann die Oberflächenrauhigkeit durch eine mechanische Bearbeitung einer Oberfläche des Sensorkörpers erfolgen, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Schleifen. Ferner kann die Oberflächenmodifikation chemisch durch eine Flußsäureätzung oder durch einen Photonenbeschuß (Laserbestrahlung) erfolgen.The surface modification of the sensor surface can be inexpensively in use, ie for many sensor elements simultaneously performed. To produce a sensor surface with the desired surface roughness, a large number of methods are conceivable. For example, the surface roughness can be achieved by mechanical processing of a surface of the sensor body, for example by sandblasting or grinding fen. Further, the surface modification can be done chemically by hydrofluoric acid etching or photon bombardment (laser irradiation).

Neben einer Erzeugung der Oberflächenmodifikation an einer ursprünglichen Einfachabdeckschicht des Sensorelements ist es auch möglich, eine Oberflächenveränderung durch Aufbringen zusätzlicher Schichten oder Schichtkombinationen herbeizuführen. Möglich wäre hier beispielsweise ein Bedampfen oder Besputtern mit Aluminiumoxid oder anderen, dem Fachmann hinreichend bekannten, hochtemperaturstabilen Materialien, die geeignet sind, eine höhere Oberflächenrauhigkeit zu erzielen. Beispielsweise könnten auch ein oder mehrere zusätzliche Schichten durch Siebdruck erzeugt werden, was eine kostengünstige Methode darstellt, um die Oberflächenrauhigkeit entsprechend zu verändern. Daneben könnte die Oberfläche durch eine im Sol-Gel-Verfahren aufgebrachte Schicht modifiziert werden. Die zusätzliche aufgebrachte Schicht könnte ferner durch PVD (PVD = physical vapor deposition) oder CVD (CVD = chemical vapor deposition) aufgebraucht werden.In addition to a generation of surface modification at an original Einfachabdeckschicht the sensor element, it is also possible a surface change by applying additional Layers or layer combinations bring about. Possible would be here, for example Steaming or sputtering with alumina or others, the skilled person well known, high temperature stable materials that are suitable a higher one surface roughness to achieve. For example, could also one or more additional Layers are produced by screen printing, which is a cost effective method represents the surface roughness change accordingly. Besides could the surface be modified by a layer applied in the sol-gel process. The additional applied layer could further by PVD (PVD = physical vapor deposition) or CVD (CVD = chemical vapor deposition) are used up.

Die Oberfläche bzw. die aufgebrachten Schichten können nach dem Aufbringen durch eine thermische Behandlung ihre endgültigen Eigenschaften erhalten oder die darunterliegende Schicht verändern, wobei die zusätzlich aufgebrachte Schicht durch diesen oder einen nachfolgenden Prozeß entfernt wird. Eine solche thermische Behandlung kann beispielsweise eine Kristallisation der Oberfläche bzw. der aufgebrachten Schicht zur Folge haben. Schließlich ist es möglich, entsprechend modifizierte Oberflächen durch Plasmaspray-Verfahren zu erzielen. Es sei angemerkt, daß die Oberflächenmodifikation bei dem erfindungsgemäßen Sensorelement durch eines der genannten Verfahren bzw. eine Kombination derselben herbeigeführt werden kann.The surface or the applied layers can after application by a thermal treatment their final properties get or change the underlying layer, with the additionally applied Layer removed by this or a subsequent process becomes. Such a thermal treatment may, for example, a Crystallization of the surface or the applied layer result. Finally is it is possible correspondingly modified surfaces to achieve by plasma spray method. It should be noted that the surface modification in the sensor element according to the invention by one of the mentioned methods or a combination of the same can be brought about can.

Erfindungsgemäß wird die Partikelkonzentration in einem Gasstrom durch die Änderung der thermischen Masse des Sensorkörpers durch an demselben anhaftende Partikel abgeleitet. Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu diesem Zweck der Sensorkörper mit einer vorbestimmten Energie erwärmt und die Temperatur des Sensorkörpers nach dem Erwärmen mit der vorbestimmten Energie erfaßt. Aus der bekannten Temperatur, auf die der Sensor, an dem keine Partikel anhaften, bei dieser vorbestimmten Energie erwärmt wird, und der erfaßten Temperatur, kann auf die Änderung der thermischen Masse, die durch an dem Sensorkörper anhaftende Partikel bedingt ist, rückgeschlossen werden. Aus der Änderung der thermischen Masse kann wiederum auf die Menge bzw. Anzahl von anhaftenden Partikeln rückgeschlossen werden. Aus dieser Menge bzw. Anzahl von Partikeln, die über eine vorbestimmte Zeit an der Sensoroberfläche anhaften, kann dann wiederum auf die Partikelkonzentration in dem Gasstrom rückgeschlossen werden.According to the invention, the particle concentration in a gas stream through the change the thermal mass of the sensor body by adhering to the same Derived particles. In one embodiment of the method according to the invention becomes the sensor body for this purpose heated with a predetermined energy and the temperature of the sensor body after heating detected with the predetermined energy. From the known temperature, to which the sensor to which no particles adhere, at this predetermined Energy is heated will, and the captured Temperature, can on the change the thermal mass caused by adhering to the sensor body particles is, inferred become. From the change The thermal mass can turn on the quantity or number of deduced adherent particles become. From this quantity or number of particles, which over a for a predetermined time to adhere to the sensor surface, then turn be concluded on the particle concentration in the gas stream.

Alternativ kann der Sensorkörper beim Schritt des Erfassens der thermischen Masse auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden, wobei die zum Erwärmen des Sensorkörpers auf die vorbestimmte Temperatur benötigte Energie erfaßt wird. Die notwendige Energie hängt wiederum von der thermischen Masse ab, so daß aus der Differenz der benötigten Energie und der bekannten, für das Sensorelement ohne anhaftende Partikel notwendigen Energie wiederum auf die Anzahl bzw. Menge von anhaftenden Partikeln rückgeschlossen werden kann.Alternatively, the sensor body at step of detecting the thermal mass are heated to a predetermined temperature, being the for heating of the sensor body Energy required to the predetermined temperature is detected. The necessary energy hangs turn from the thermal mass, so that from the difference of the required energy and the well-known, for the sensor element without adhering particles necessary energy in turn inferred from the number or amount of adhering particles can be.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention The invention will be described below with reference to the accompanying drawings Drawings closer explained. Show it:

1 bis 4 schematische Querschnittsansichten von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Sensorelements; und 1 to 4 schematic cross-sectional views of embodiments of a sensor element according to the invention; and

5 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung zur Erfassung einer in einem Gasstrom vorliegenden Partikelkonzentration gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 a schematic representation of a sensor arrangement for detecting a present in a gas flow particle concentration according to the present invention.

Bezug nehmend auf die 1 bis 4 werden zunächst Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Sensorelementen näher erläutert.Referring to the 1 to 4 Embodiments of sensor elements according to the invention will first be explained in more detail.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rußsensors, beispielsweise entlang der Linie x-x in 5. Der Sensor umfaßt ein Keramiksubstrat 1. Auf dem Keramiksubstrat 1 ist ein Platinwiderstand 4 in einer Mäanderstruktur vorzugsweise in Dünnschichttechnik aufgebracht. Ferner ist den Platindünnfilmwiderstand 4 und die obere Oberfläche des Substrats 1 zumindest teilweise bedeckend eine Passivierungsschicht 2 vorgesehen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist auf der Passivierungsschicht 2 eine Schicht 3 zur Oberflächenmodifikation vorgesehen. 1 shows a schematic cross section through a first embodiment of a soot sensor according to the invention, for example along the line xx in 5 , The sensor comprises a ceramic substrate 1 , On the ceramic substrate 1 is a platinum resistor 4 applied in a meander structure, preferably in thin-film technology. Further, the platinum thin film resistor is 4 and the upper surface of the substrate 1 at least partially covering a passivation layer 2 intended. At the in 1 shown embodiment is on the passivation layer 2 a layer 3 intended for surface modification.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Oberflächenmodifikationsschicht 3 eine im Siebdruckverfahren aufgedruckte Schicht aus Aluminiumoxidpulver. Diese Oberflächenmodifizierungsschicht 3 wird auf die noch nicht eingebrannte Passivierungsschicht 2 aufgebracht, woraufhin beide Schichten 2 und 3 miteinander thermisch behandelt werden, wodurch eine Versinterung der beiden Schichten erfolgt, die den in 1 gezeigten Schichtaufbau zur Folge hat.At the in 1 The embodiment shown is the surface modification layer 3 a screen printed on aluminum oxide powder layer. This surface modification layer 3 is applied to the not yet baked passivation layer 2 applied, whereupon both layers 2 and 3 thermally treated with each other, whereby a sintering of the two layers takes place, the in 1 has shown layer structure result.

Um eine zur Anlagerung von Rußpartikeln geeignete Oberflächenrauhigkeit zu bewirken, kann dabei zur Erzeugung der Modifizierungsschicht 3 Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Partikelgröße zwischen 50 nm und 1 μm verwendet werden. Vorzugsweise kann ein Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 500 nm verwendet werden. Durch die thermische Behandlung besitzt die Schicht 3 dann die erforderliche Oberflächenrauhigkeit.In order to effect a suitable for the deposition of soot particles surface roughness, can thereby to produce the modification layer 3 Alumina powder having an average particle size between 50 nm and 1 micron can be used. Preferably, an alumina powder having an average particle size of 500 nm can be used. Due to the thermal treatment, the layer has 3 then the required surface roughness.

Bei dem in 1 gezeigten Sensorelement stellen die Schichten 1, 2 und 3 den erfindungsgemäßen Sensorkörper dar, während die Platinmäanderstruktur 4 die einzige Widerstandsstruktur zum Erwärmen des Sensorkörpers und zum Erfassen der Temperatur des Sensorkörpers darstellt.At the in 1 shown sensor element put the layers 1 . 2 and 3 the sensor body according to the invention, while the platinum meander structure 4 represents the only resistance structure for heating the sensor body and for detecting the temperature of the sensor body.

Das Keramiksubstrat 1 kann vorzugsweise aus Al2O3 bestehen und eine Dicke zwischen 0,05 mm und 0,6 mm aufweisen. Im Sinne einer geringen thermischen Masse, die eine erhöhte Empfindlichkeit des Sensorelements zur Folge hat, kann vorzugsweise ein Keramiksubstrat 1 mit einer Dicke von 0,1 mm verwendet werden. Die Dicke der Platinschicht, die die Platinmäanderstruktur 4 darstellt, kann zwischen 0,5 μm und 2 μm betragen, mit einer bevorzugten Dicke von ca. 1 μm. Diese Mäanderstruktur, die erfindungsgemäß sowohl als Heizer als auch als Temperatursensor Verwendung findet, weist vorzugsweise einen Widerstand zwischen 5 Ohm und 30 Ohm, vorzugsweise 10 Ohm bis 20 Ohm, besonders bevorzugt 15 Ohm bei 0°C, und einen Temperaturkoeffizienten nach DIN IEC751 auf. Die Passivierungsschicht 2 kann vorzugsweise aus Glas-, Keramik- oder Glaskeramikschichten bestehen. Ferner kann die Passivierungsschicht 2 durch mehrere Schichten aus Keramik bzw. Glas gebildet sein.The ceramic substrate 1 may preferably consist of Al 2 O 3 and have a thickness between 0.05 mm and 0.6 mm. In terms of a low thermal mass, which has an increased sensitivity of the sensor element result, preferably a ceramic substrate 1 be used with a thickness of 0.1 mm. The thickness of the platinum layer, the platinum meander structure 4 can be between 0.5 microns and 2 microns, with a preferred thickness of about 1 micron. This meander structure, which according to the invention is used both as a heater and as a temperature sensor, preferably has a resistance between 5 ohms and 30 ohms, preferably 10 ohms to 20 ohms, more preferably 15 ohms at 0 ° C, and a temperature coefficient according to DIN IEC751. The passivation layer 2 may preferably consist of glass, ceramic or glass ceramic layers. Furthermore, the passivation layer 2 be formed by several layers of ceramic or glass.

2 zeigt einen Querschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rußsensorelements, bei dem wiederum auf einem Keramiksubstrat 1 eine Platinmäanderstruktur 4 aufgebracht ist, die durch eine Passivierungsschicht 2, vorzugsweise Passivierungsglas, abgedeckt ist. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist keine zusätzliche Schicht zur Erzeugung der Sensoroberfläche vorgesehen, sondern vielmehr ist die Oberfläche der Passivierungsschicht 2 modifiziert, um im Bereich der Sensoroberfläche 3a die gewünschte Oberflächenrauhigkeit aufzuweisen. Diese Oberflächenrauhigkeit der Sensoroberfläche 3a kann beispielsweise erzeugt werden, indem auf der Passivierungsschicht 2, die bereits eingebrannt ist, eine mechanische oder thermische Oberflächenbearbeitung durchgeführt wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Sensoroberfläche 3a durch eine Oberflächenkristallisation des Passivierungsglases 2 mittels einer Laserbearbeitung zu bilden. 2 shows a cross section through an alternative embodiment of a soot sensor element according to the invention, in turn on a ceramic substrate 1 a platinum meander structure 4 is applied through a passivation layer 2 , preferably passivation glass, is covered. At the in 2 In the embodiment shown, no additional layer is provided for generating the sensor surface, but rather the surface of the passivation layer is provided 2 modified to be in the area of the sensor surface 3a have the desired surface roughness. This surface roughness of the sensor surface 3a can be generated, for example, on the passivation layer 2 which is already baked, a mechanical or thermal surface treatment is performed. In addition, it is possible to use the sensor surface 3a by a surface crystallization of the passivation glass 2 to form by means of a laser processing.

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Sensoroberfläche 3b durch eine Flußsäureätzung des Passivierungsglases 2 realisiert. Die aufgerauhte Sensoroberfläche wird dabei erzeugt, indem durch eine, in 3 nicht dargestellte Maske, die beispielsweise photolithographisch aufgebracht wird, durch Flußsäureätzung das Passivierungsglas in definierten Bereichen 3b, die dann die die Oberflächenrauhigkeit aufweisende Sensoroberfläche darstellen, angeätzt wird.At the in 3 shown embodiment is a sensor surface 3b by a hydrofluoric acid etching of the passivation glass 2 realized. The roughened sensor surface is thereby generated by a through, in 3 not shown mask, which is applied for example photolithographically, by Flußsäureätzung the passivation glass in defined areas 3b which are then the surface roughness sensor surface represent is etched.

Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rußsensorelements unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Trägerkeramiksubstrat 1 einen Bereich 5 mit reduziertem Querschnitt besitzt. Dieser Bereich 5 ist durch eine flächige Ausnehmung in der Unterseite des Trägersubstrats 1 gebildet, wobei Randbereiche 6 des Trägersubstrats eine erhöhte Dicke besitzen, um eine Stabilität des Trägersubstrats 1 zu gewährleisten. Durch diese im Querschnitt teilweise reduzierte Trägerkeramik 1 kann eine weitere Verringerung der thermischen Masse des erfindungsgemäßen Sensorelements erzielt werden, wodurch die Sensitivität des Sensorelements weiter erhöht werden kann. Eine geringere thermische Masse des Sensorelements bei gleich groß gehaltener Rußanlagerungsfläche ermöglicht, daß geringere Mengen von Ruß detektiert werden, da dann bereits geringe Mengen angelagerten Rußes zu einer vergleichsweise großen Masseänderung des Sensors führen. Es ist klar, daß auch bei den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen die thermische Masse durch entsprechende Ausnehmungen in den dortigen Trägersubstraten reduziert sein könnte.This in 4 shown embodiment of a soot sensor element according to the invention differs from that in 3 shown embodiment in that the carrier ceramic substrate 1 an area 5 has reduced cross-section. This area 5 is by a planar recess in the bottom of the carrier substrate 1 formed, with edge areas 6 of the carrier substrate have an increased thickness in order to ensure a stability of the carrier substrate 1 to ensure. Due to this in cross-section partially reduced carrier ceramic 1 a further reduction of the thermal mass of the sensor element according to the invention can be achieved, whereby the sensitivity of the sensor element can be further increased. A lower thermal mass of the sensor element with the same amount of Rußanlagerungsfläche held allows smaller amounts of soot can be detected, since then even small amounts of deposited soot lead to a relatively large change in mass of the sensor. It is clear that also in the in the 1 and 2 the embodiments shown, the thermal mass could be reduced by corresponding recesses in the local carrier substrates.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rußsensorelements zusammen mit einer Ansteuerschaltung für dasselbe. In 5 sind gleiche Elemente wie in den 1 – 4 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. 5 shows a perspective view of a soot sensor element according to the invention together with a drive circuit for the same. In 5 are the same elements as in the 1 - 4 denoted by the same reference numerals.

Wie zu erkennen ist, umfaßt das erfindungsgemäße Rußsensorelement das Trägersubstrat 1, die Passivierungsschicht 2, die in 5 der Einfachheit halber lediglich zweidimensional und durchsichtig dargestellt ist, eine Sensoroberfläche 3 mit modifizierter Oberflächenrauhigkeit, die durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, und eine Platinmäanderstruktur 4. Gemäß 3 ist die Oberflächenmodifikation lediglich über den Bereichen, in denen die Platinmäanderstruktur 4 gebildet ist, vorgesehen. Es ist jedoch klar, daß die gesamte Oberfläche der Passivierungsschicht 2 eine entsprechende Oberflächenrauhigkeit aufweisen könnte.As can be seen, the soot sensor element according to the invention comprises the carrier substrate 1 , the passivation layer 2 , in the 5 For the sake of simplicity, only two-dimensional and transparent is shown, a sensor surface 3 with modified surface roughness indicated by a dashed line and a platinum meander structure 4 , According to 3 is the surface modification only over the areas where the platinum meander structure 4 is formed, provided. However, it is clear that the entire surface of the passivation layer 2 could have a corresponding surface roughness.

Wie in 5 gezeigt ist, sind Anschlußmetallisierungen 10 mit Anschlußkontaktfeldern 10a auf dem Trägersubstrat 1 vorgesehen. An den Anschlußkontaktfeldern 10a sind in elektrisch leitfähiger Verbindung Anschlußdrähte 12 angebracht, beispielsweise mittels Schweissen. Über den Anschlußkontaktfeldern 10a kann in üblicher Form ferner eine dicke Schutzglasur 14 vorgesehen sein.As in 5 shown are terminal metallizations 10 with connection contact fields 10a on the carrier substrate 1 intended. At the connection contact fields 10a are in electrically conductive connection connecting wires 12 attached, for example by welding. Over the connection contact fields 10a can also be a thick protective glaze in the usual form 14 be provided.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Sensor das Passivierungsglas 2 nicht auf der gesamten oberen Oberfläche des Trägersubstrats 1 vorgesehen, da dadurch ebenfalls die thermische Masse des Sensors gering gehalten werden kann. Der den Anschlußdrähten 12 zugewandte Bereich des Sensorelements kann ausgebildet sein, um eine Ankopplungs- und Befestigungsmöglichkeit an ein Gehäuse zu liefern. Dadurch können die Anschlußdrähte 12 entlastet werden. Darüber hinaus kann das Gehäuse angepaßt sein, um einen Einbau des Sensorelements in eine Abgasleitung eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Sensorelement kann dabei vorzugsweise stromabwärts von einem Rußpartikelfilter des Kraftfahrzeugs angebracht werden, um die Funktionsfähigkeit des Rußpartikelfilters überprüfen zu können.The passivation glass is preferably in the sensor according to the invention 2 not on the entire upper surface of the carrier substrate 1 provided, as this also the thermal mass of the sensor can be kept low. The connecting wires 12 facing portion of the sensor element may be formed to provide a docking and mounting option to a housing. This allows the connecting wires 12 be relieved. In addition, the housing may be adapted to allow installation of the sensor element in an exhaust pipe of a motor vehicle. The sensor element according to the invention may preferably be downstream be mounted by a soot particle filter of the motor vehicle to check the functioning of the soot particle filter can.

Wie in 5 ferner schematisch gezeigt ist, sind die Anschlußdrähte 12 mit einer Steuerschaltung 20 verbunden. Die Steuerschaltung 20 umfaßt eine Einrichtung 22 zum Zuführen von Energie zu dem Platinwiderstand 4, um dadurch das Sensorelement zu erwärmen. Die Steuerschaltung 20 umfaßt ferner eine Einrichtung 24 zum Erfassen der Temperatur des Sensorelements durch Messen des Widerstands des Platinwiderstands 4. Ferner umfaßt die Steuereinheit 20 eine Auswertungseinrichtung 26 zum Ermitteln der Partikelkonzentration in einem Gasstrom aus der dem Platinwiderstand zugeführten Energie und der erfaßten Temperatur des Sensorelements.As in 5 is further shown schematically, the connecting wires 12 with a control circuit 20 connected. The control circuit 20 includes a device 22 for supplying energy to the platinum resistor 4 to thereby heat the sensor element. The control circuit 20 also includes a device 24 for detecting the temperature of the sensor element by measuring the resistance of the platinum resistor 4 , Furthermore, the control unit comprises 20 an evaluation device 26 for determining the particle concentration in a gas stream from the energy supplied to the platinum resistor and the detected temperature of the sensor element.

Das durch die Steuereinheit 20 ausgeführte und dem erfindungsgemäßen Sensorelement zugrundeliegende Meßprinzip wird im folgenden erläutert. Die Einrichtung 22 ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufgebaut, um dem Platinwiderstand, der als temperatursensitives Heizelement dient, mit einem definierten Stromimpuls zu beaufschlagen, um das Sensorelement zu erwärmen. Der Stromimpuls erwärmt das Sensorelement auf eine Temperatur, die geringer ist als die Temperatur, bei der angelagerte Rußpartikel abgebrannt werden. Die aus dem Stromimpuls resultierende Erwärmung des Sensorelements ist abhängig von seiner thermischen Masse, die sich wiederum durch eine zunehmende Rußbeladung erhöht. Die resultierende Erwärmung wird erfaßt, indem die Einrichtung 24 den Widerstandswert des Platindünnfilmwiderstands 4 mißt, der von der Temperatur desselben, und damit von der Temperatur des Sensorelements, abhängt. In der Auswertungseinrichtung 26 kann dann auf der Grundlage der erfaßten Temperatur und einer gespeicherten Temperatur, auf die sich der Sensor bei dem gleichen Stromimpuls erwärmt, wenn keine Partikel angelagert sind, auf die durch angelagerte Partikel, insbesondere Rußpartikel, bedingte Änderung der thermischen Masse geschlossen werden. Diese Änderung der thermischen Masse stellt ein Maß für die in dem Gasstrom vorliegende Partikelkonzentration dar.That through the control unit 20 executed and the sensor element according to the invention underlying measuring principle is explained below. The device 22 In preferred embodiments of the present invention, it is configured to apply a defined current pulse to the platinum resistor, which serves as a temperature-sensitive heating element, to heat the sensor element. The current pulse heats the sensor element to a temperature which is lower than the temperature at which accumulated soot particles are burned off. The resulting from the current pulse heating of the sensor element is dependent on its thermal mass, which in turn increases by increasing soot loading. The resulting heating is detected by the device 24 the resistance of the platinum thin film resistor 4 which depends on the temperature thereof, and thus on the temperature of the sensor element. In the evaluation device 26 can then be closed on the basis of the detected temperature and a stored temperature to which the sensor heats up at the same current pulse when no particles are deposited on the conditional by particulate matter, especially soot particles, conditional change in the thermal mass. This change in the thermal mass represents a measure of the particle concentration present in the gas stream.

Durch eine gezielte, länger andauernde Bestromung kann das erfindungsgemäße Sensorelement beispielsweise nach einem Wechsel des vorgeschalteten Partikelfilters oder nach einer erfolgten Regeneration des Partikelfilters in seinen Ausgangszustand bezüglich seiner thermischen Masse versetzt werden, indem die Temperatur des Heizelements und somit des Sensorelements über die notwendige Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Rußpartikel zu verbrennen beginnen.Through a targeted, longer lasting Energization can, for example, the sensor element according to the invention after a change of the upstream particle filter or after a successful regeneration of the particulate filter in its initial state in terms of its thermal mass are offset by the temperature of the Heating element and thus the sensor element on the necessary temperature is heated, at which the soot particles start to burn.

Alternativ zu der oben beschriebenen Vorgehensweise, bei der das temperatursensitive Heizelement 4 mit einem definierten Stromimpuls beaufschlagt wird, ist es auch möglich, das temperatursensitive Heizelement 4 auf eine vorbestimmte Temperatur, die durch die Widerstandserfassungseinrichtung 24 erfaßt wird, aufzuheizen und die Energie zu ermitteln, die notwendig ist, um diese Erwärmung auf die vorbestimmte Temperatur zu erreichen. Die benötigte Energie hängt wiederum von der thermischen Masse des Sensorelements ab und ist um so höher, je mehr Rußpartikel an dem Sensorelement angelagert sind. Somit ist in diesem Fall die erforderliche Energie ein Maß für eine in einem Gasstrom enthaltene Partikelkonzentration.Alternatively to the procedure described above, in which the temperature-sensitive heating element 4 With a defined current pulse is applied, it is also possible, the temperature-sensitive heating element 4 to a predetermined temperature by the resistance detection device 24 is detected to heat up and to determine the energy necessary to achieve this heating to the predetermined temperature. The energy required in turn depends on the thermal mass of the sensor element and is the higher, the more soot particles are deposited on the sensor element. Thus, in this case, the required energy is a measure of a particle concentration contained in a gas stream.

Um eine weitere Erhöhung der Empfindlichkeit des beschriebenen Sensorelements erreichen zu können, könnte, wie in der DE 10020539 A1 , ein System vorgesehen sein, um eine Anziehung der Rußpartikel zu dem Sensorelement zu bewirken.To be able to achieve a further increase in the sensitivity of the described sensor element, could, as in the DE 10020539 A1 , a system may be provided for effecting attraction of the soot particles to the sensor element.

Das Ableiten einer in dem Gasstrom vorliegenden Partikelkonzentration erfolgt somit erfindungsgemäß jeweils durch den Vergleich der erfaßten thermischen Masse bei angelagerten Rußpartikeln mit der thermischen Masse ohne angelagerte Rußpartikel. Diese thermische Masse ohne angelagerte Rußpartikel (in der Form einer entsprechenden Temperatur bzw. einer entsprechenden Energie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen) ist vorzugsweise in der Auswertungseinrichtung 26 abgelegt, um durch einen Vergleich mit den jeweiligen Meßwerten eine Änderung der thermischen Masse, die eine Anlagerung von Rußpartikeln anzeigt, erfassen zu können.The derivation of a present in the gas flow particle concentration is thus carried out according to the invention in each case by comparing the detected thermal mass with accumulated soot particles with the thermal mass without accumulated soot particles. This thermal mass without accumulated soot particles (in the form of a corresponding temperature or a corresponding energy in the embodiments described above) is preferably in the evaluation device 26 stored in order to be able to detect by a comparison with the respective measured values, a change in the thermal mass, which indicates an accumulation of soot particles.

Claims (15)

Sensorelement mit folgenden Merkmalen: einem Sensorkörper (1, 2) mit einer Sensoroberfläche (3; 3a; 3b), die eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die eine Anlagerung von Rußpartikeln ermöglicht; und nur einer Widerstandsstruktur (4) zum Erwärmen des Sensorkörpers und zum Erfassen einer Temperatur des Sensorkörpers.Sensor element with the following features: a sensor body ( 1 . 2 ) with a sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b ), which has a surface roughness that allows an accumulation of soot particles; and only one resistance structure ( 4 ) for heating the sensor body and detecting a temperature of the sensor body. Sensorelement nach Anspruch 1, bei dem die Widerstandsstruktur (4) ein Platinmeßwiderstand in Dünnschichttechnik ist.Sensor element according to Claim 1, in which the resistance structure ( 4 ) is a Platinmeßwiderstand in thin-film technology. Sensorelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Sensoroberfläche (3; 3a; 3b) eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die im Bereich der Größe der Rußpartikel, die an der Sensoroberfläche anlagern sollen, liegt.Sensor element according to Claim 1 or 2, in which the sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b ) has a surface roughness which is in the range of the size of the soot particles to be deposited on the sensor surface. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sensoroberfläche (3; 3a; 3b) eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die eine Anlagerung von Verbrennungspartikeln aus Brennkraftmaschinen ermöglicht.Sensor element according to one of Claims 1 to 3, in which the sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b ) has a surface roughness, which allows an addition of combustion particles from internal combustion engines. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Sensoroberfläche die Oberfläche einer Glasschicht, einer Keramikschicht oder einer Glaskeramikschicht mit modifizierter Oberflächenrauhigkeit ist.Sensor element according to one of claims 1 to 4, wherein the sensor surface, the surface a glass layer, a ceramic layer or a glass-ceramic layer having a modified surface roughness. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Sensorkörper ein Trägersubstrat (1), auf das die Widerstandsstruktur (4) aufgebracht ist, und eine Passivierungsschicht (2), die die Widerstandsstruktur bedeckt, aufweist.Sensor element according to one of Claims 1 to 5, in which the sensor body has a carrier substrate ( 1 ), to which the resistance structure ( 4 ), and a passivation layer ( 2 ) covering the resistor structure. Sensorelement nach Anspruch 6, bei dem die Sensoroberfläche durch eine Oberfläche der Passivierungsschicht, die in ihrer Oberflächenrauhigkeit teilweise oder ganzflächig modifiziert ist, gebildet ist.Sensor element according to claim 6, wherein the sensor surface by a surface the passivation layer, in part or in their surface roughness the whole area is modified, is formed. Sensorelement nach Anspruch 6, bei dem die Sensoroberfläche durch eine auf der Passivierungsschicht gebildete zusätzliche Schicht gebildet ist.Sensor element according to claim 6, wherein the sensor surface by an additional layer formed on the passivation layer is formed. Sensorelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das Trägersubstrat in einer der Widerstandsstruktur gegenüberliegenden Oberfläche einen oder mehrere ausgenommene Bereiche aufweist.Sensor element according to one of claims 6 to 8, in which the carrier substrate in a surface opposite the resistance structure or more recessed areas. Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Sensorkörpers (1, 2) mit nur einer Widerstandsstruktur (4) zum Erwärmen des Sensorkörpers und zum Erfassen einer Temperatur des Sensorkörpers; und Erzeugen einer Sensoroberfläche (3; 3a; 3b) durch Versehen einer Oberfläche des Sensorkörpers mit einer Oberflächenrauhigkeit, die eine Anlagerung von Rußpartikeln ermöglicht.Method for producing a sensor element comprising the following steps: providing a sensor body ( 1 . 2 ) with only one resistance structure ( 4 ) for heating the sensor body and detecting a temperature of the sensor body; and generating a sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b by providing a surface of the sensor body having a surface roughness that allows soot particles to deposit. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Sensoroberfläche (3; 3a; 3b) durch zumindest eine Oberflächenmodifikation aus der folgenden Gruppe erzeugt wird: Aufbringen zusätzlicher Schichten, mechanische Oberflächenmodifikation, chemische Oberflächenmodifikation, Oberflächenmodifikation per Siebdruck, PVD, CVD, Sol-Gel-Beschichtung, Laserbestrahlung, thermische Behandlung und Kristallisationsprozesse.Method according to Claim 10, in which the sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b ) is produced by at least one surface modification from the following group: application of additional layers, mechanical surface modification, chemical surface modification, surface modification by screen printing, PVD, CVD, sol-gel coating, laser irradiation, thermal treatment and crystallization processes. Verfahren zur Erfassung von Partikeln mit folgenden Schritten: Plazieren einer Sensoroberfläche (3; 3a; 3b) eines Sensorkörpers (1, 2), die eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die eine Anlagerung von Partikeln ermöglicht, in einem Gasstrom, so daß, falls vorhanden, Partikel in dem Gasstrom an der Sensoroberfläche anlagern; Erfassen der thermischen Masse des Sensorkörpers und möglicher an demselben angelagerter Partikel unter Erwärmung des Sensorkörpers auf eine Temperatur, die geringer ist als eine Verbrennungstemperatur der Partikel; und Ableiten einer in dem Gasstrom vorliegenden Partikelkonzentration aus der erfaßten thermischen Masse.Method for detecting particles with the following steps: placing a sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b ) of a sensor body ( 1 . 2 ), which has a surface roughness that allows particle attachment, in a gas stream so that, if present, particles in the gas stream attach to the sensor surface; Detecting the thermal mass of the sensor body and possible particles attached thereto while heating the sensor body to a temperature which is lower than a combustion temperature of the particles; and deriving a present in the gas flow particle concentration from the detected thermal mass. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Erfassens der thermischen Masse einen Schritt des Erwärmens des Sensorkörpers (1, 2) mit einer vorbestimmten Energie und einen Schritt des Erfassens der Temperatur des Sensorkörpers nach dem Erwärmen mit der vorbestimmten Energie aufweist.The method of claim 12, wherein the step of detecting the thermal mass comprises a step of heating the sensor body ( 1 . 2 ) having a predetermined energy and a step of detecting the temperature of the sensor body after heating at the predetermined energy. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Erfassens der thermischen Masse einen Schritt des Erwärmens des Sensorkörpers auf eine vorbestimmte Temperatur und einen Schritt des Erfassens der dazu notwendigen Energie aufweist.The method of claim 12, wherein the step of detecting the thermal mass, a step of heating the sensor body to a predetermined temperature and a step of detecting has the necessary energy. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das ferner einen Schritt des Rücksetzens des Sensorelements durch Erwärmen desselben auf eine Temperatur, die größer als die Verbrennungstemperatur von an der Sensoroberfläche (3; 3a; 3b) angelagerter Partikel ist.The method of any one of claims 12 to 14, further comprising a step of resetting the sensor element by heating it to a temperature greater than the combustion temperature of the sensor surface ( 3 ; 3a ; 3b ) is attached particles.
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