用于运行用于检测在测量气体中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的传感器系统的方法

摘要

本发明涉及一种用于运行用于检测在测量气体中、尤其在内燃机的排气中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的传感器系统(100)的方法。所述传感器系统(100)具有用于感测在所述测量气体中的氮氧化物的至少一个第一测量单元(152)和用于感测在所述测量气体中的氨的第二测量单元(156)。所述方法包括：在用于所述测量气体的预先确定的条件中感测所述第一测量单元(152)的第一测量信号值，在用于所述测量气体的预先确定的条件中感测所述第二测量单元(156)的第二测量信号值，确定所述第二测量信号值相对于所述第一测量信号值的偏差值，基于所述偏差值形成修正值，并且基于所述修正值和所述第二测量单元的第二测量信号形成所述第二测量单元的修正的第二测量信号。

说明书

背景技术

由现有技术已知用于检测在气体混合物中、尤其是内燃机的排气中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的多种方法和传感器，其方式是在存在分子氧时感测通过具有结合氧的测量气体组分的还原产生的氧气的分量。

用于检测气体混合物中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的传感器也简称为NO

现今使用在车辆技术中的氮氧化物传感器(＝NO

在氮氧化物传感器运行时在所谓的O2电池中将氧气从第一空腔中移除，所述第一空腔通过扩散屏障与排气连接。由此引起的泵电流与在测量气体流或排气流中的环境空气的氧含量成比例。在NO

为了在现有的具有柴油发动机驱动的汽车中实现NO和NO

测量NO/NO

虽然由现有技术已知的传感器系统以及用于运行该传感器系统的方法具有优点，所述传感器系统具有用于感测氮氧化物的第一测量单元或测量电池和用于感测氨的第二测量单元或测量电池，但该传感器系统仍包含改善潜力。能够检测在排气中的NH

发明内容

因此，提出一种用于运行用于检测在测量气体中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的传感器系统的方法，所述方法至少在很大程度上避免用于运行该传感器系统的已知方法的缺点并且在所述方法中在感测氨时由于电极老化所引起的测量误差可以明显减少或避免。

在根据本发明的用于运行用于检测在测量气体中、尤其在内燃机的排气中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的传感器系统的方法中，传感器系统具有用于感测测量气体中的氮氧化物的至少一个第一测量单元和用于感测测量气体中的氨的第二测量单元，所述方法包括下列步骤，这些步骤优选以所说明的顺序进行：

-在用于测量气体的预先确定的条件中感测第一传感器的第一测量信号值，

-在用于测量气体的预先确定的条件中感测第二传感器的第二测量信号值，

-确定第二测量信号值相对于第一测量信号值的偏差值，

-基于偏差值形成修正值，并且

-基于修正值和第二传感器的第二测量信号形成第二传感器的修正的第二测量信号。

基本思想是，利用NO

在扩展方案中，预先确定的条件是低于在测量气体中的氮氧化物的分量的阈值。相应地，当例如通过马达控制器识别出以下运行状态，在所述运行状态中在排气系中不存在NO

在扩展方案中，对于氮氧化物的阈值是在测量气体中的氨的分量的20％并且优选是7％。这显示了优选的阈值，所述方法直至该阈值可以可靠地实施。

在扩展方案中，修正值通过第二测量信号值除以第一测量信号值并且随后形成倒数来形成。由此能够在没有大的耗费的情况下形成修正值。

在扩展方案中，修正的第二测量信号通过第二测量信号与修正值相乘来形成。由此能够以简单的方式修正第二测量信号。

在扩展方案中，如果第二测量信号值相对于第一测量信号值的偏差值超过针对偏差值预先确定的阈值、尤其是超出信号在10％和50％之间、优选在10％和25％之间的分量，那么形成修正值。由此确保，修正仅基于电极的明显的老化误差进行。

在扩展方案中，第一测量单元和第二测量单元布置在同一个传感器元件中。例如将如由上面提到的现有技术已知的氮氧化物传感器扩展出另外的测量单元或测量电池。

替代地，第一测量单元布置在第一传感器元件中并且第二测量单元布置在第二传感器元件中，其中，第一传感器元件不同于第二传感器元件，其中，第一传感器元件和第二传感器元件布置在单个传感器中。换言之，将两个分开的传感器元件安装在单个传感器中。

替代地，第一测量单元布置在第一传感器元件中并且第二测量单元布置在第二传感器元件中，其中，第一传感器元件不同于第二传感器元件，其中，第一传感器元件布置在第一传感器中并且第二传感器元件布置在第二传感器中，其中，第一传感器不同于第二传感器，其中，第一传感器和第二传感器彼此相邻地布置在测量气体中。换言之，第一传感器和第二传感器是物理上分开构造的传感器，所述传感器彼此相邻地暴露给要测量的气体混合物。

在扩展方案中，测量气体是内燃机的排气，其中，传感器系统与内燃机的马达控制器连接，其中，当马达控制器将触发信号发送给传感器系统时实施所述方法。由此所述方法的实施仅基于马达控制器的要求进行，从而确保存在预先确定的条件。

在扩展方案中，测量气体是内燃机的排气，其中，使用修正的第二测量信号来控制或调节喷入到排气中的尿素溶液的量。例如在SCR配量控制器中实施修正功能以用于控制或调节尿素溶液喷入量。

此外，提出一种计算机程序，所述计算机程序设置成用于实施根据本发明的方法的每个步骤。

此外，提出一种电子存储介质，在该电子存储介质上存储有用于实施根据本发明的方法的计算机程序。

本发明还包括一种电子控制器，该电子控制器包含具有用于实施根据本发明的方法的所述计算机程序的根据本发明的电子存储介质。

最后，本发明也涉及一种用于检测在测量气体中、尤其在内燃机的排气中的具有结合氧的测量气体组分的至少一个分量的传感器系统，包括用于感测测量气体中的氮氧化物的至少一个第一测量单元和用于感测测量气体中的氨的第二测量单元，其中，传感器系统还具有这种电子控制器。

在本发明的框架下，固体电解质理解为具有电解特性、即具有导离子特性的物体或对象。尤其可以涉及陶瓷固体电解质。这也包括固体电解质的原材料并且因此包括作为所谓的生坯件或褐色件(Braunling)的形成，所述生坯件或褐色件在烧结之后才变成固体电解质。尤其地，固体电解质可以构造为固体电解质层或由多个固体电解质层构造。在本发明的框架下，层理解为在一定高度的平面延展中的统一质量，所述质量位于另外的元件上面、下面或之间。

在本发明的框架下，电极通常理解为以下元件，该元件能够接触固体电解质，使得通过固体电解质和电极可以维持电流。与此相应地，所述电极可以包括以下元件，在该元件处可以将离子嵌入到固体电解质中和/或从固体电解质拆出。典型地，所述电极包括贵金属电极，该贵金属电极例如可以作为金属陶瓷电极施加在固体电解质上或者能够以该方式与固体电解质连接。典型的电极材料是铂金属陶瓷电极。但原则上也可以使用另外的贵金属、例如金或钯。

在本发明的框架下，加热元件理解为以下元件，所述元件用于将固体电解质和电极至少加热到其功能温度并且优选加热到其运行温度。功能温度是以下温度：从该温度起固体电解质变得导离子并且所述温度大约为350℃。与此不同地，运行温度是以下温度，通常在该温度中运行传感器元件并且所述温度高于功能温度。运行温度例如可以为500℃至950℃。加热元件可以包括加热区域和至少一个供应轨(Zuleitungsbahn)。在本发明的框架下，加热区域理解为加热元件的区域，该区域在层构造中沿着垂直于传感器元件的表面的方向与电极重叠。通常，加热区域在运行期间比供应轨更强烈地加热，使得这些区域是可以区分的。不同的加热例如可以通过以下方式实现：加热区域具有比供应轨高的电阻。加热区域和/或供应轨例如构造为电阻轨并且通过施加电压而加热。加热元件例如可以由铂金属陶瓷制造。

附图说明

本发明的其他可选细节和特征由下面对优选实施例的描述得出，所述优选实施例在附图中示意性示出。

附图示出：

图1根据本发明的传感器系统的原理性构造，

图2根据本发明的方法的流程图

具体实施方式

图1示出根据本发明的传感器系统100的原理性构造，该传感器系统特别适用于实施根据本发明的方法。传感器系统100设置成用于检测在气体混合物、例如内燃机的排气中的具有结合氧的测量气体组分、下面例如被称为氮氧化物NO

为此，传感器系统100包括第一传感器元件110。第一传感器元件110包括第一泵电池112，该泵电池构造在外泵电极114和内泵电极116之间。在这里，借助于多孔的氧化铝层118与第一传感器元件110的环境分开的外泵电极114具有第一导电连接部120，通过所述第一导电连接部能够在第一泵电池112中产生第一泵电流I

第一传感器元件110还具有能斯特电池(elektrische Nernstzelle)130，该能斯特电池具有能斯特电极132和参考电极134。能斯特电极132通过第二导电连接部124与内泵电极116一起使用共同的接头COM，而参考电极134具有分开的导电连接部136，该分开的导电连接部通向外部电子控制器122的用于能斯特电压V

在气体混合物中还包含的测量气体组分、具有结合氧的氮氧化物NO

NO

传感器系统100还包括第二传感器元件154。第二传感器元件154包括第二测量电池或测量单元156以用于感测在测量气体中的氨。为了该目的，第二测量单元156具有至少一个混合电势电极158和平衡电极160。平衡电极160例如由铂制造。混合电势电极158相对于平衡电极160产生电化学电势。第二传感器元件154可以与电子控制器连接。替代地，第二传感器元件154与自身的控制器连接。

如在图1中可看出，第二传感器元件154布置在第一传感器元件110中，使得第一测量单元152和第二测量单元156集成。明确强调的是，第一传感器元件110和第二传感器元件154可以彼此分开地存在。此外明确强调的是，第二传感器元件154和第一传感器元件110可以布置在一个传感器中，并且例如由共同的传感器壳体包围。此外明确强调的是，第一测量单元152和第二测量单元156可以布置在彼此分开的传感器中，所述传感器彼此相邻地暴露给测量气体。

图2示出根据本发明的用于运行传感器100的方法的流程图。首先在步骤S10中收集数据，所述数据包含关于测量气体的信息或者可以基于所述数据获得关于测量气体的信息。在示出的实施例中，获取内燃机和内燃机的排气系统的数据。在步骤S12中分析评价这些数据。在示出的实施例中，分析评价内燃机和内燃机的排气系统的数据。

在步骤S14中，参照分析评价的数据检查，是否存在或满足用于测量气体的预先确定的条件。在示出的实施例中，预先确定的条件是低于在测量气体中的氮氧化物的分量的阈值。换言之，检查在测量气体或排气中的氮氧化物浓度是否足够低。为了该目的，所述阈值可以在测量气体中的氨的分量的20％和优选7％之间。如果在步骤S14中超过所述阈值并且在测量气体或排气中的氮氧化物浓度因此不足够低，那么返回步骤S12。如果在步骤S14中低于所述阈值并且在测量气体或排气中的氮氧化物浓度因此足够低，那么继续至步骤S16。对于提前确定的马达和由此排气系统的运行状态或者由马达控制器中的不同信息的可信度测试可以推导出，在排气系中是否存在NO和NO

在步骤S16中将第一测量单元152的第一测量信号值和第二测量单元156的第二测量信号值相互比较。在此，确定第二测量信号值相对于第一测量信号值的偏差值。这样可以将测量NH

在步骤S18中检查，第二测量信号值相对于第一测量信号值的偏差值是否超过用于偏差值的预先确定的阈值，例如在10％和50％之间的分量并且优选在10％和25％之间的分量。如果不是这种情况，那么由此可以推断出，第二测量单元156没有老化或者仅稍微老化并且因此不存在第二测量单元156的测量信号的修正需求。因此，在低于用于偏差值的阈值时返回步骤S12。在超过用于偏差值的阈值时可以推断出第二测量单元156的老化并且因此推断出第二测量单元156的测量信号的修正需求。因此，在超过用于偏差值的阈值时继续至步骤S20。在步骤S20中基于偏差值形成修正值。修正值通过第二测量信号值与第一测量信号值相除并且随后形成倒数来形成。

在步骤S22中，例如在电子控制器122中存储这样形成的修正值。在步骤S24中基于修正值和第二测量单元156的第二测量信号形成第二测量单元156的修正的第二测量信号。修正的第二测量信号通过第二测量信号与修正值相乘形成。换言之，此时修正值作为修正系数应用到第二测量单元156的NH3信号上。

可以实施所述方法，其方式是，传感器系统100与内燃机的马达控制器连接，其中，当马达控制器将触发信号发送给传感器系统100时执行所述方法。修正的第二测量信号可以用于控制或调节喷入到排气中的尿素溶液的量。