[发明专利]用于运行用于证明测量气体中的具有结合氧的测量气体成分的至少一个份额的传感器的方法

说明书

提出一种用于运行传感器(100)的方法，该传感器用于证明测量气体中的、尤其是内燃机的废气中的具有结合氧的测量气体成分的至少一个份额。传感器(100)包括传感器元件(110)，其中，该传感器元件(110)具有第一泵单元(112)、参考单元(130)和第二泵单元(140)，该第一泵单元具有外部泵电极(114)和内部泵电极(116)并且贴靠与测量气体连接的第一空腔(126)，该参考单元具有能斯特电极(132)和参考电极(134)并且贴靠参考气体空间(138)，该第二泵单元具有泵电极(142)和对电极(144)并且贴靠第二空腔(145)。在该方法中，将电子控制设备(122)与传感器元件(110)连接，该电子控制设备至少具有用于第一泵单元(112)的第一独立连接部(P1)和用于第二泵单元(140)的第二独立连接部(P2)，其中，第一泵单元(112)借助导电连接(120)与第一独立连接部(P1)连接，其中，第二泵单元(140)借助导电连接(146)与第二独立连接部(P2)连接，其中，在将第二泵单元(140)与第二独立连接部(P2)连接的导电连接(146)中设置测量电阻(160)，其中，借助控制设备(122)来执行第二泵单元(140)的电流激励和/或电压激励，以在测量电阻(160)处产生测量信号(182)。

背景技术

从现有技术中已知用于通过检测由具有结合氧的测量气体成分的还原而产生的氧的份额来证明(Nachweis)气体混合物中的、尤其是内燃机的废气中的具有结合氧的测量气体成分的至少一个份额(Anteil)的大量方法和传感器。

例如在Reif，K.，Deitsche，K-H等人《Kraftfahrtechnisches Taschenbuch》，(施普林格-菲韦格出版社，威斯巴登，2014年，第1338-1347页)中描述用于证明气体混合物中的具有结合氧的测量气体成分的至少一个份额的传感器，这些传感器也缩写或简称为NO_x传感器或氮氧化物传感器。

如今在汽车技术中所使用的氮氧化物传感器(＝NO_x传感器)根据极限电流原理工作，类似于氧传感器(例如Lambda传感器)。这种氮氧化物传感器包括能斯特浓度单元(Zelle)(也称为参考单元)、经修改的氧泵单元和另一经修改的氧泵单元(即所谓的NO_x单元)。暴露于废气之中的外部泵电极和第一空腔中的内部泵电极形成氧泵单元，该第一空腔通过扩散壁垒(Diffusionsbarriere)与废气分离。能斯特电极也处于第一空腔中，而参考电极处于参考气体空间中，能斯特电极和参考电极一起形成能斯特单元或者说参考单元。NO_x单元包括NO_x泵电极和对电极(Gegenelektrode)。NO_x泵电极处于第二空腔中，该第二空腔与第一内部空腔连接并且通过扩散壁垒与该第一内部空腔分离。对电极处于参考气体空间中。第一空腔和第二空腔中的所有电极都具有共同的返回导体(Rückleiter)。

在运行氮氧化物传感器时，对于所谓的O2单元将氧从第一空腔中去除，该第一空腔通过扩散壁垒与废气连接。然后，由此所得的泵电流与测量气体流或废气流中的环境空气的氧含量成比例。在NO_x单元中将氮氧化物泵出。通过施加恒定的泵电压，将处于第二空腔中的大气中的氮氧化物NO_x还原或分解。将通过在第二空腔中还原或分解测量气体成分而产生的氧(氧优选地源于氮氧化物NO_x的还原)泵出到参考气体空间中。如此，所施加的泵电压针对NO_x单元的电阻和氮氧化物NO_x或氧的浓度的电阻导致泵电流，该泵电流与氮氧化物NO_x或氧的含量成比例并且表示NO_x测量信号。

因此，在此所得的泵电流I_P2是用于测量气体流或废气流中的环境空气的NO_x浓度的度量。在这种布置中，重要的是在氧单元中不能也将氮氧化物泵出，因为否则在NO_x单元中不再能够测量到任何信号。这通过O2单元的金掺杂来实现。附加地，仅允许在低的泵电压下运行O2单元，因为否则将再次分解NO_x分子。