[发明专利]用于感测测量气体的至少一个特性的传感器

说明书

本发明提出一种用于感测测量气体的至少一个特性、尤其用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器。传感器包括至少一个传感器元件，该传感器元件具有载体和与载体连接并且能暴露给测量气体的测量电极。传感器还具有至少一个控制装置，该控制装置具有至少一个特性测量装置。特性测量装置与测量电极的至少一个第一端部连接并且设置成用于感测至少一个电信号。传感器还具有至少一个限流电阻，该限流电阻与测量电极的至少一个第二端部连接。传感器还具有至少一个电势源，该电势源通过限流电阻与第二端部连接并且设置成用于给第二端部加载以能变化的电势。

技术领域

由现有技术已知用于感测在测量气体室中的测量气体的颗粒的多种传感器元件。测量气体例如可以是内燃机的废气。颗粒尤其可以是炭黑或灰尘颗粒。下面在不限制其他实施方式和应用的情况下尤其参照用于检测炭黑颗粒的传感器元件来描述本发明。

背景技术

两个或多个金属电极可以安置在载体上、例如电绝缘载体上。在电压影响下积聚的颗粒、尤其是炭黑颗粒在传感器元件的聚集阶段中形成例如构型为彼此梳状嵌合的叉指电极的电极之间的导电桥并且由此使所述电极短路。在复原阶段中，电极通常借助集成的加热元件进行自洁式燃烧。通常，颗粒传感器分析处理电极结构的由于颗粒积聚而改变的电特性。例如可以在电压恒定施加的情况下测量减小的电阻或增大的电流。根据该原理工作的传感器元件通常被称为电阻式传感器并且存在于多个实施方式中，如由DE 103 19664 A1、DE 10 2006 042 362 A1、DE 103 53 860 A1、DE 101 49 333 A1和WO 2003/006976 A2已知。构型为颗粒或炭黑传感器的传感器元件通常用于监控柴油颗粒过滤器。在内燃机的排气管路中，所述类型的颗粒传感器通常接收到保护管中，该保护管同时例如允许废气流经颗粒传感器。在传感器元件中通常也包含加热器和/或温度曲折部。为了使传感器元件复原，该传感器元件通常借助加热器进行自洁式燃烧，其方式是，例如将温度调节成大于500℃。传感器元件的温度例如通过温度测量元件感测。

在所述类型的颗粒传感器的功能监控时的要求在于，电极结构在不存在颗粒负载、例如在不存在炭黑的情况下不导电。因此，原则上不可能的是，以直接的方式看出，电极结构是否不再存在或者不再电接合还是仅仅没有炭黑积聚在电极结构上。

在US 8928338 B2中描述了具有第一和第二电极的颗粒传感器，在该颗粒传感器中电极通过偏压电阻相互连接。该颗粒传感器允许错误诊断。

在WO 2008/031654 A1中描述了用于气体传感器的传感器元件以确定在气体混合物中的颗粒，该传感器元件具有至少两个暴露给气体混合物的电极和承载这些电极的衬底。在衬底和电极之间设置有导电衬垫，并且电极通过导电衬垫相互导电地连接。

US 2012/0324981 A1公开一种炭黑传感器，该炭黑传感器具有在炭黑传感器的第一表面上的第一元件。炭黑探测系统可以包括炭黑传感器和开关电路，该开关电路电耦合到炭黑传感器的第一元件上。开关电路设置成用于确定积累在第一元件上的炭黑量，并且用于响应于炭黑积累来控制第一元件的加热。

虽然通过已知的方法和装置实现了优点，但在颗粒传感器的功能方面始终存在颗粒传感器的一个或多个测量电极的监控方面的改进潜力。尤其期望的是，确保对与分析处理电子部件的无错误电连接的持续监控。

发明内容

在本发明的第一方面中，相应地提出一种用于感测测量气体的至少一个特性、尤其用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器。该传感器尤其可以用于感测内燃机的废气中的炭黑颗粒。在不限制其他可能的应用领域的情况下，下面参照用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒来描述本发明。然而替代地，传感器也可以例如构型为气体传感器、尤其是电阻式气体传感器，例如基于半导体的金属氧化物如SnO₂的气体传感器。这样测量气体的所述至少一个特性通常例如可以是化学和/或物理特性、尤其是能够借助电阻式传感器感测的特性。在这里例如可以涉及测量气体室中的至少一个力组分(Kraftkomponente)的浓度。