Ο αισθητήρας σωµατιδίων επιτρέπει τη διάγνωση της απόδοσης του φίλτρου σωµατιδίων. Ενσωµατώνεται στο σύστηµα εξαγωγής µετά το φίλτρο και η λειτουργία του βασίζεται σε µετρήσεις αντίστασης. Το στοιχείο του αισθητήρα αναπλάθεται τακτικά µε θέρµανση.
Με στόχο την τήρηση της σύγχρονης νομοθεσίας για τις εκπομπές ρύπων στα πετρελαιοκίνητα οχήματα που κυκλοφορούν στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ τοποθετείται συνήθως μία παγίδα για σωματίδια, το φίλτρο σωματιδίων πετρελαιοκινητήρων (DPF – diesel particulate filter). Ο απαιτούμενος έλεγχος και η παρακολούθηση (ΕOBD) της αποτελεσματικής απόδοσης του DPF γίνεται με την αξιολόγηση της διαφοράς πίεσης στο φίλτρο. Ωστόσο, με τη μέθοδο αυτή αποδεικνύεται πολύ δύσκολο να τηρηθεί η επικείμενη αμερικάνικη νομοθεσία CARB, αλλά και η ευρωπαϊκή. Οι αυστηρότεροι κανονισμοί απαιτούν την άμεση μέτρηση των εκπομπών σωματιδίων με έναν νέο αισθητήρα που θα παρέχει ακρίβεια και ευαισθησία, αλλά θα διαθέτει και την αντοχή που απαιτείται για σταθερή λειτουργία σε όλη τη διάρκεια ζωής του συστήματος.
1. Μονάδα ελέγχου αισθητήρα – 2. Καλωδίωση – 3. Αισθητήρας – 4. Σπείρωµα
Στη νέα νομοθεσία, ενώ τα όρια εκπομπών ορίζονται σε σχέση με τους συγκεκριμένους κύκλους οδήγησης, οι εκπομπές του κινητήρα μπορεί να διαφέρουν σημαντικά κατά την οδήγηση, λόγω της συμπεριφοράς του οδηγού και των διαφορετικών συνθηκών φορτίου του κινητήρα. Για να ξεπεραστούν αυτές οι επιδράσεις, η Bosch ανέπτυξε την ιδέα της παρακολούθησης του DPF με ξεχωριστό αισθητήρα.
Ο αισθητήρας σωµατιδίων τοποθετείται µετά το φίλτρο DPF και µπορεί να αντικατασταθεί εύκολα και γρήγορα. Η τεχνολογία του διασφαλίζει την αξιόπιστη παρακολούθηση του DPF, που βοηθά στη µείωση των εκποµπών σωµατιδίων περίπου κατά 99%.
Με βάση την αποδεδειγμένη τεχνολογία πολλαπλών στρώσεων (multi-layer), η Bosch έχει αναπτύξει έναν κεραμικό αισθητήρα καυσαερίων για σωματίδια (EGS-PM, exhaust-gas sensor for particulate matter). Η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα σωματιδίων βασίζεται στη μέτρηση της αντίστασης. Τα σωματίδια αιθάλης εναποτίθενται σε δομή ηλεκτροδίου και σχηματίζουν αγώγιμες διαδρομές αιθάλης μεταξύ των ηλεκτροδίων.
Σύµφωνα µε την Bosch, η διάρκεια ζωής του βρίσκεται στα 250.000 χλµ, ενώ αντέχει σε θερµοκρασίες µέχρι 850˚C.
Στην επιφάνεια ανίχνευσης εφαρμόζεται τάση συνεχούς ρεύματος σε δύο δι-ψηφιακά ηλεκτρόδια (IDE – inter-digital electrodes), στα οποία εναποτίθενται σωματίδια αιθάλης από τα καυσαέρια κατά τη διάρκεια λειτουργίας του κινητήρα. Η χαρακτηριστική πτώση της αντίστασης λόγω του σχηματισμού ηλεκτρικά αγώγιμων διαδρομών αιθάλης μεταξύ των ηλεκτροδίων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της εκπομπής αιθάλης. Ένας ενσωματωμένος αισθητήρας θερμοκρασίας και ένα θερμαντικό στοιχείο επιτρέπουν την ελεγχόμενη αναγέννηση του στοιχείου ανίχνευσης. Πριν από κάθε φάση μέτρησης, το στοιχείο του αισθητήρα αναπλάθεται με θέρμανση, προκειμένου να διασφαλιστεί ότι βρίσκεται σε προκαθορισμένη κατάσταση κατά την έναρξη της διαδικασίας μέτρησης.
Για την αξιόπιστη μέτρηση των μικρών ρευμάτων και την ευκολία ενσωμάτωσης σε υπάρχοντα αυτοκίνητα, ο αισθητήρας είναι εξοπλισμένος με μία μονάδα ελέγχου αισθητήρα. Αυτή η μονάδα ελέγχου SCU (sensor control unit) χειρίζεται τη λειτουργία όλων των εξαρτημάτων του αισθητήρα, καθώς και την απόκτηση δεδομένων. Τα δεδομένα μεταφέρονται από και προς την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου κινητήρα (ECU) μέσω διαύλου CAN, επιτρέποντας έτσι τη λειτουργία plug-and-play, χωρίς την ανάγκη ειδικών κυκλωμάτων εντός της ECU.
Τα ακριβή και ενηµερωµένα δεδοµένα από το σύστηµα εξαγωγής αποτελούν τη βάση για τις περισσότερες λειτουργίες σε έναν πετρελαιοκινητήρα – από το σχηµατισµό µίγµατος έως την επεξεργασία καυσαερίων. Γι΄ αυτές τις λειτουργίες αναπτύσσονται ειδικοί αισθητήρες. Ειδικότερα, η αυστηρότερη νοµοθεσία για τις εκποµπές σηµαίνει ότι χρειάζονται πρόσθετοι αισθητήρες, συµπεριλαµβανοµένου του αισθητήρα σωµατιδίων.
