DE102010039188A1 - Method for detecting component e.g. oxygen in exhaust gas of combustion engine, involves applying voltage nearer to Nernst voltage to pump cell, to determine storage capacity value that affects value of current flowing via pump cell - Google Patents

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Goetz Reinhardt
Martin Buchholz
Jens Wagner
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Abstract

The method involves measuring current flowing through pump cell of sensor element in measurement mode (156). The storage capacity of reference gas space is checked during diagnostic mode (158). The voltage nearer to Nernst voltage is applied to the pump cell, so as to determine storage capacity value that affects the measured value of current flowing through pump cell in measurement mode. An independent claim is included for device for detecting component of gas in gas measuring chamber.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Sensorelementen und Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Gases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Gas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases erfassbar.A large number of sensor elements and methods for detecting at least one property of a gas in a measuring gas space are known from the prior art. In principle, these can be any physical and / or chemical properties of the gas, one or more properties being able to be detected. The invention is described below in particular with reference to a qualitative and / or quantitative detection of a gas component of the gas, in particular with reference to a detection of an oxygen content in the gas. The oxygen content can be detected, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage. Alternatively or additionally, however, other properties of the gas can be detected.

Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf ionenleitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ). Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 154–159 bekannt sind. Neben so genannten Sprungsonden sind dabei auch Lambdasonden bekannt, welche auf der Verwendung einer oder mehrerer Pumpzellen basieren. Diese Pumpzellen können im einzelligen Aufbau oder auch als komplexere mehrzellige Aufbauten eingesetzt werden. Beispielsweise wird bei bekannten Lambdasonden für den Einsatz in Dieselsystemen im Magerbetrieb Sauerstoff aus dem Messgasraum, beispielsweise einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine, von einer ersten Pumpelektrode, beispielsweise einer inneren Pumpelektrode, in einen Referenzgasraum, beispielsweise einen Abluftkanal, gepumpt. Der Abluftkanal ist dabei typischerweise derart ausgestaltet, dass die Abgabe des Sauerstoffs an die Umgebungsluft durch den Abluftkanal stark behindert ist. Dies bedeutet, dass sich im Magerbetrieb ein Sauerstoffüberdruck im Abluftkanal aufbaut und Sauerstoff eingespeichert wird. Ein Beispiel eines derartigen Sensorelements, welches für diesen Zweck geeignet ist und welches auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist in DE 10 2008 002 734 A1 beschrieben. In dem Abluftkanal oder allgemein in dem Referenzgaskanal kann insbesondere ein gezielt herausgebildeter Sauerstoffspeicher vorgesehen sein. Der Sauerstoff, welcher in diesem Sauerstoffspeicher eingespeichert ist, kann in kurzen Fettphasen, wie sie beispielsweise bei der Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren auftreten, dazu genutzt werden, die im Messgas an der inneren Pumpelektrode vorhandenen Fettgase zu oxidieren. Hierdurch wird eine zeitlich begrenzte Messung fetter Lambdawerte mit dem Sensorelement möglich. Insbesondere kann dabei über ein im Hintergrund mitlaufendes Modell der Sauerstoffbeladung in dem Abluftkanal das System jederzeit entscheiden, ob im Abluftkanal ausreichend Sauerstoff für die vorgesehene Fettmessung vorhanden ist.In particular, ceramic sensor elements are known from the prior art, which are based on the use of electrolytic properties of certain solids, ie ion-conducting properties of these solids. In particular, these solids can be ceramic solid electrolytes, such as, for example, zirconium dioxide, in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide (YSZ) and / or scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ). For example, such sensor elements may be configured as so-called lambda probes, as are known, for example, in Robert Bosch GmbH: Sensors in Motor Vehicles, Edition 2007, pages 154-159. In addition to so-called jump probes, lambda probes are also known which are based on the use of one or more pump cells. These pump cells can be used in a single-celled structure or as more complex multicellular structures. For example, in known lambda probes for use in diesel systems in lean operation, oxygen is pumped from the sample gas space, for example an exhaust tract of the internal combustion engine, from a first pumping electrode, for example an inner pumping electrode, into a reference gas space, for example an exhaust air duct. The exhaust duct is typically designed such that the delivery of oxygen to the ambient air through the exhaust duct is severely hampered. This means that in lean operation an oxygen overpressure builds up in the exhaust air duct and oxygen is stored. An example of such a sensor element, which is suitable for this purpose and which can also be used in the context of the present invention is in DE 10 2008 002 734 A1 described. In the exhaust air duct or generally in the reference gas channel, in particular a specifically formed oxygen storage can be provided. The oxygen, which is stored in this oxygen storage, can be used in short fat phases, as they occur, for example, in the regeneration of NOx storage catalysts, to oxidize the present in the sample gas at the inner pumping electrode fat gases. This makes a time-limited measurement of fat lambda values possible with the sensor element. In particular, the system can decide at any time via a model of the oxygen loading in the exhaust air duct that is running in the background whether sufficient oxygen is present in the exhaust air duct for the intended fat measurement.

Bei derartigen Sensorelementen, bei welchen der Abluftkanal oder ein Teil desselben selbst als Sauerstoffspeicher für einen kurzfristigen Fettgasbetrieb wirkt, können jedoch insbesondere mechanische Schäden im Einsatz, wie beispielsweise Risse im Bereich des Abluftkanals, dazu führen, dass sich die Eigenschaften der Sauerstoffeinspeicherung stark verändern. In diesem Fall liefert das zur Entscheidung über die Möglichkeit der Durchführung einer kurzfristigen Fettmessung herangezogene Beladungsmodell möglicherweise inkorrekte Informationen über die vorhandene Sauerstoffmenge für die Fettmessung. Im Extremfall steht kein Sauerstoff zur Verfügung, und das Sensorelement liefert statt des korrekten fetten Lambdawerts (λ < 1) einen Wert von λ = 1. Da diese mögliche Fehlfunktion nur bei fettem Abgas auftritt, fällt diese in der Regel im normalen, mageren Lambdabetrieb der Diesel-Sensorelemente nicht auf. In einigen Fällen können Fehlfunktionen aufgrund von Plausibilisierungsbetrachtungen der gelieferten Lambdawerte erkannt werden. In anderen Fällen ist eine derartige Erkennung jedoch nicht möglich.In such sensor elements, in which the exhaust duct or a part of the same itself acts as an oxygen storage for a short-term rich gas operation, but in particular mechanical damage in use, such as cracks in the region of the exhaust duct, cause the properties of the oxygen storage change greatly. In this case, the loading model used to decide on the possibility of performing a short-term fat measurement may provide incorrect information about the amount of oxygen available for fat measurement. In extreme cases, no oxygen is available, and instead of the correct rich lambda value (λ <1), the sensor element gives a value of λ = 1. Since this possible malfunction occurs only with rich exhaust gas, this usually falls in the normal, lean lambda mode Diesel sensor elements not on. In some cases, malfunctions can be detected due to plausibility considerations of the supplied lambda values. In other cases, however, such recognition is not possible.

Ein Beispiel für einen kritischen Fall stellt eine Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren (NSC) dar. Während der Regeneration werden Fettgase im NSC verbraucht. Ein stromabwärts des NSC angeordnetes Sensorelement erhält während der Regeneration ein Gasgemisch mit der Luftzahl λ = 1. Sobald jedoch das gespeicherte NOx entfernt ist, kommt Fettgas an dem stromabwärts des NSC angeordneten Sensorelement an. Aufgabe des Sensorelements ist es, dieses Fettgas zu erkennen und gegebenenfalls zu messen. Wird eine Regenerationsstrategie gewählt, bei der die Regeneration nicht komplett durchgeführt wird, dann kommt an dem stromabwärts des NSC gelegenen Sensorelement kein Fettgas während der Regeneration an. Bei Fehlfunktionen des NSC hingegen bricht Fettgas zum Sensorelement durch. Ein Sensorelement mit stark undichtem Abluftkanal würde diesen Durchbruch und damit die Fehlfunktion des NSC nicht erkennen. Wünschenswert wären daher eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche eine messtechnische Diagnose von Fehlfunktionen ermöglichen. Insbesondere soll eine messtechnische Möglichkeit für die Diagnose von Undichtigkeiten im Bereich des Abluftkanals des Sensorelements, insbesondere einer für Diesel-Anwendungen geeigneten Lambdasonde, zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch soll insbesondere eine On-Board-Diagnose von Fehlfunktionen ermöglicht werden.An example of a critical case is the regeneration of NOx storage catalysts (NSCs). During regeneration, GHGs are consumed in the NSC. A sensor element located downstream of the NSC receives a gas mixture with the air ratio λ = 1 during regeneration. However, once the stored NOx is removed, rich gas arrives at the sensor element located downstream of the NSC. The task of the sensor element is to detect this fat gas and measure it if necessary. If a regeneration strategy is chosen in which the regeneration is not completely carried out, then the sensor element located downstream of the NSC does not receive any rich gas during the regeneration. In case of malfunctions of the NSC, however, breaks down fat gas to the sensor element. A sensor element with a highly leaking exhaust duct would not recognize this breakthrough and thus the malfunction of the NPC. It would therefore be desirable to have a device and a method which enable a metrological diagnosis of malfunctions. In particular, a metrological possibility for the diagnosis of Leaks in the area of the exhaust duct of the sensor element, in particular a lambda probe suitable for diesel applications, are made available. As a result, in particular an on-board diagnosis of malfunctions should be made possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es werden dementsprechend ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere kann es sich, wie oben beschrieben, bei der mindestens einen Eigenschaft des Gases, welche grundsätzlich eine beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaft sein kann, um einen Anteil mindestens einer Gaskomponente in dem Gas handeln, beispielsweise einen Partialdruck und/oder einen Prozentsatz der Gaskomponente. Bei der Gaskomponente kann es sich insbesondere um Sauerstoff handeln. Auch andere Eigenschaften sind jedoch grundsätzlich erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Gas insbesondere um ein Abgas.Accordingly, a method and a device for detecting at least one property of a gas in a measurement gas space are proposed, which at least largely avoid the disadvantages of known methods and devices. In particular, as described above, the at least one property of the gas, which may in principle be any physical and / or chemical property, may be a fraction of at least one gas component in the gas, for example a partial pressure and / or a percentage of gas component. The gas component may in particular be oxygen. However, other properties are basically detectable. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measuring gas chamber can be, in particular, an exhaust gas tract of an internal combustion engine and, in particular, an exhaust gas in the case of the gas.

Bei dem Verfahren wird mindestens ein Sensorelement mit mindestens einer Zelle verwendet. Unter einer Zelle ist dabei insbesondere ein keramisches Element mit mindestens zwei Elektroden und mindestens einem Festelektrolyten gemäß der oben beschriebenen Art, insbesondere einem keramischen Festelektrolyten, zu verstehen. Die Zelle umfasst dementsprechend mindestens eine erste Elektrode, mindestens eine zweite Elektrode und mindestens einen die erste Elektrode und die zweite Elektrode verbindenden Festelektrolyten. Das Sensorelement kann dabei einzellig aufgebaut sein und neben der genannten Zelle keine weiteren Zellen und/oder weiteren Elektroden mehr umfassen. Alternativ kann das Sensorelement jedoch auch einen komplexeren Aufbau aufweisen und als mehrzelliges Sensorelement ausgestaltet sein.The method uses at least one sensor element with at least one cell. A cell is to be understood in particular as a ceramic element having at least two electrodes and at least one solid electrolyte according to the type described above, in particular a ceramic solid electrolyte. The cell accordingly comprises at least one first electrode, at least one second electrode and at least one solid electrolyte connecting the first electrode and the second electrode. The sensor element can be constructed unicellularly and comprise no further cells and / or further electrodes in addition to the said cell. Alternatively, however, the sensor element may also have a more complex structure and be configured as a multicell sensor element.

Die erste Elektrode ist mit dem Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar. Diese Beaufschlagung kann beispielsweise unmittelbar erfolgen, beispielsweise indem die erste Elektrode auf einer Oberseite eines Schichtaufbaus des Sensorelements angeordnet ist und unmittelbar dem Gas des Messgasraums ausgesetzt ist und/oder über eine gasdurchlässige Schutzschicht mit dem Gas beaufschlagt werden kann. Alternativ kann die erste Elektrode jedoch auch im Inneren eines Schichtaufbaus des Sensorelements angeordnet sein und über einen oder mehrere Gaszutrittswege mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar sein. So kann die erste Elektrode beispielsweise als innere Pumpelektrode ausgestaltet sein und über mindestens ein Gaszutrittsloch und vorzugsweise über mindestens eine Diffusionsbarriere, welche einen Zu- und/oder Abstrom von Gas zu der ersten Elektrode begrenzt, mit Gas beaufschlagbar sein. Ausführungsbeispiele werden unten noch näher beschrieben.The first electrode can be acted upon by the gas from the sample gas space. This application can be effected, for example, directly, for example by arranging the first electrode on an upper side of a layer structure of the sensor element and exposing it directly to the gas of the measuring gas space and / or by applying a gas-permeable protective layer to the gas. Alternatively, however, the first electrode can also be arranged in the interior of a layer structure of the sensor element and can be acted upon by gas from the measurement gas space via one or more gas inlet paths. For example, the first electrode can be designed as an inner pumping electrode and can be acted upon with gas via at least one gas inlet hole and preferably via at least one diffusion barrier which limits an inflow and / or outflow of gas to the first electrode. Embodiments will be described in more detail below.

Die zweite Elektrode steht mit mindestens einem Referenzgasraum in Verbindung. Dies kann derart erfolgen, dass die zweite Elektrode unmittelbar in dem Referenzgasraum angeordnet ist oder über mindestens eine Verbindung mit dem Referenzgasraum verbunden ist. Unter einem Referenzgasraum ist dabei ein Raum innerhalb des Sensorelements zu verstehen, welcher von dem Messgasraum getrennt ausgebildet ist, so dass kein Ausgleich von Gasen zwischen dem Referenzgasraum und dem Messgasraum erfolgen kann oder lediglich ein stark verlangsamter Gasausgleich, beispielsweise auf einer Zeitskala von mehreren Minuten, vorzugsweise mehreren Stunden oder sogar mehreren Tagen. Insbesondere kann der Referenzgasraum mindestens einen Referenzgaskanal umfassen. Der Referenzgaskanal kann insbesondere mit einer Umgebung, beispielsweise Umgebungsluft in Verbindung stehen. Der Referenzgasraum soll eingerichtet sein, um einen Vorrat einer Gaskomponente des Gases, beispielsweise Sauerstoff, zu speichern. Unter einer Speicherung kann dabei insbesondere ein Vorgang zu verstehen sein, bei welchem der Referenzgasraum den Vorrat der Gaskomponente auf einer Zeitskala von mindestens wenigen Minuten hält, bevor dieser Vorrat gegebenenfalls an die Umgebungsluft und/oder andere Räume abgegeben wird. Insbesondere kann der Referenzgasraum zu diesem Zweck mindestens einen Speicher umfassen, in welchem der Vorrat der Gaskomponente gespeichert werden kann. Beispielsweise kann es sich hierbei um einen gezielt aus einem Referenzgaskanal herausgebildeten Sauerstoffspeicher handeln, wie dieser in DE 10 2008 002 734 A1 beschrieben ist. Das in dieser Veröffentlichung dargelegte Sensorelement kann dementsprechend auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Der Referenzgasraum und/oder der Speicher innerhalb des Referenzgasraums können dabei offen ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Referenzgasraum, insbesondere der Speicher, auch ganz oder teilweise mit mindestens einem porösen, gasdurchlässigen Material gefüllt sein, beispielsweise einem porösen keramischen Material.The second electrode is in communication with at least one reference gas space. This can be done in such a way that the second electrode is arranged directly in the reference gas space or is connected to the reference gas space via at least one connection. A reference gas space is to be understood as a space within the sensor element which is formed separately from the measurement gas space, so that no compensation of gases between the reference gas space and the sample gas space can take place or only a greatly slowed gas balance, for example on a time scale of several minutes, preferably several hours or even several days. In particular, the reference gas space may comprise at least one reference gas channel. The reference gas channel may in particular be in communication with an environment, for example ambient air. The reference gas space should be set up to store a supply of a gas component of the gas, for example oxygen. In this case, storage may in particular be understood to mean a process in which the reference gas space holds the supply of the gas component on a time scale of at least a few minutes before this supply is optionally released to the ambient air and / or other spaces. In particular, the reference gas space for this purpose may include at least one memory in which the supply of the gas component can be stored. By way of example, this can be an oxygen reservoir which has been deliberately formed from a reference gas channel, as in FIG DE 10 2008 002 734 A1 is described. Accordingly, the sensor element set forth in this publication can also be used in the context of the present invention. The reference gas space and / or the memory within the reference gas space can be designed to be open. Alternatively or additionally, the reference gas space, in particular the memory, may also be completely or partially filled with at least one porous, gas-permeable material, for example a porous ceramic material.

Zur Lösung der oben beschriebenen Problematik wird vorgeschlagen, dass das vorgeschlagene Verfahren mindestens zwei Betriebsmodi umfasst. Diese Betriebsmodi können jeweils einfach oder auch mehrfach durchgeführt werden. Die Betriebsmodi können insbesondere zu unterschiedlichen Zeiten durchgeführt werden, beispielsweise derart, dass die Betriebsmodi zeitlich nicht überlappen. Zusätzlich zu den im Folgenden genannten Betriebsmodi können auch ein oder mehrere weitere Betriebsmodi durchgeführt werden, beispielsweise Verfahrensschritte, die im Folgenden nicht genannt sind. Einer oder mehrere der im Folgenden genannten Betriebsmodi können auch einzeln oder zu mehreren wiederholt durchgeführt werden.To solve the problem described above, it is proposed that the proposed method comprises at least two operating modes. These operating modes can each be carried out simply or repeatedly. The operating modes may in particular be carried out at different times, for example in such a way that the Operating modes do not overlap in time. In addition to the operating modes mentioned below, one or more further operating modes can also be carried out, for example method steps which are not mentioned below. One or more of the following modes of operation may also be performed one at a time or several times.

So umfasst das vorgeschlagene Verfahren mindestens einen Messmodus. In diesem Messmodus wird die Zelle als Pumpzelle betrieben, d. h. sie wird mit mindestens einer Pumpspannung und/oder mindestens einem Pumpstrom beaufschlagt. Mittels des mindestens einen Pumpstroms durch die Pumpzelle wird dabei auf die mindestens eine zu erfassende Eigenschaft geschlossen. Dabei kann der Pumpstrom direkt erfasst werden und/oder es kann mindestens eine zu dem Pumpstrom korrelierende Größe erfasst werden, beispielsweise mindestens eine zur Erzielung mindestens eines vorgegebenen Pumpstroms erforderliche Pumpspannung. Verschiedene Ausgestaltungen sind möglich und dem Fachmann grundsätzlich bekannt, wie aus dem Pumpstrom oder, was gleichbedeutend ist, aus mindestens einer zu dem Pumpstrom korrelierenden Größe auf die mindestens eine Eigenschaft geschlossen werden kann.Thus, the proposed method comprises at least one measurement mode. In this measurement mode, the cell is operated as a pump cell, i. H. it is subjected to at least one pumping voltage and / or at least one pumping current. By means of the at least one pumping current through the pumping cell is thereby closed to the at least one property to be detected. In this case, the pumping current can be detected directly and / or at least one variable correlating to the pumping current can be detected, for example at least one pumping voltage required to achieve at least one predetermined pumping current. Various embodiments are possible and generally known to the person skilled in the art, as can be concluded from the pumping current or, which is synonymous, at least one variable correlating to the pumping current to the at least one characteristic.

Weiterhin umfasst das Verfahren mindestens einen Diagnosemodus. In dem Diagnosemodus wird eine Speicherfähigkeit des Referenzgasraums überprüft. Unter einer Überprüfung der Speicherfähigkeit des Referenzgasraums kann dabei insbesondere verstanden werden, ob der Referenzgasraum und/oder ein Teil desselben, beispielsweise ein innerhalb des Referenzgasraums angeordneter Speicher für die mindestens eine Gaskomponente, bestimmten Anforderungen genügt. Insbesondere kann die Speicherfähigkeit eine Aussage darüber umfassen, ob der Referenzgasraum und/oder ein Teil desselben, beispielsweise der Speicher, eine vorgegebene Mindest-Dichtigkeit besitzen. So kann die Speicherfähigkeit beispielsweise eine Aussage darüber umfassen, ob der Referenzgasraum und/oder der Speicher den Vorrat der Gaskomponente für eine vorgegebene Mindestzeit halten können, bevor der Vorrat der Gaskomponente in dem Referenzgasraum und/oder dem Speicher unterhalb eines vorgegebenen Werts gefallen ist. Die Speicherfähigkeit kann dabei in Form einer digitalen Aussage angegeben werden, beispielsweise in Form einer Aussage darüber, dass die Speicherfähigkeit einer Mindestanforderung genügt oder nicht genügt, oder kann auch quantitativ angegeben werden, beispielsweise indem Speicherzeiten, bevor der Vorrat innerhalb des Referenzgasraums und/oder des Speichers unterhalb eines vorgegebenen Werts gesunken ist, angegeben werden. Alternativ oder zusätzlich können andere Informationen und/oder Messgrößen zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung der Speicherfähigkeit herangezogen werden.Furthermore, the method comprises at least one diagnostic mode. In the diagnostic mode, a storage capacity of the reference gas space is checked. A check of the storage capacity of the reference gas space can be understood in particular as to whether the reference gas space and / or a part thereof, for example a store arranged within the reference gas space for the at least one gas component, meets certain requirements. In particular, the storage capability may include a statement as to whether the reference gas space and / or a part thereof, for example the storage tank, have a predetermined minimum density. For example, the storage capability can include a statement as to whether the reference gas space and / or the store can hold the supply of the gas component for a predefined minimum time before the supply of the gas component in the reference gas space and / or the store has fallen below a predetermined value. The storage capacity can be specified in the form of a digital statement, for example in the form of a statement that the storage capacity of a minimum requirement is sufficient or not sufficient, or can also be specified quantitatively, for example by storage times before the supply within the reference gas space and / or Memory has dropped below a predetermined value. Alternatively or additionally, other information and / or measured variables can be used to qualify and / or quantify the storage capability.

In dem Diagnosemodus wird mindestens eine Messgröße erfasst, welche durch eine an der Zelle anliegende Nernstspannung beeinflusst wird. Die Nernstspannung, welche zwischen der zweiten Elektrode und der ersten Elektrode anliegt, berechnet sich nach der Nernstschen Gleichung aus den unterschiedlichen Partialdrücken der Gaskomponente an der ersten und der zweiten Elektrode, beispielsweise durch die unterschiedlichen Sauerstoff-Partialdrücke an diesen Elektroden. Bei der durch diese Nernstspannung beeinflussten Messgröße kann es sich beispielsweise um eine Spannung und/oder einen Strom handeln, welche durch die Nernstspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode beeinflusst werden. So wirkt die an der Zelle anliegende Nernstspannung beispielsweise von außen auf die Zelle aufgeprägten Spannungen entgegen und beeinflusst damit eine effektive Spannung an der Nernstzelle, welche wiederum treibende Kraft für einen Strom durch die Zelle ist. So kann die Nernstspannung verschiedene Messgrößen, welche an dem Sensorelement und/oder einer Steuerung des Sensorelements erfasst werden können, beeinflussen. Aus dieser Messgröße kann dann auf die Speicherfähigkeit geschlossen werden. So können beispielsweise mindestens ein Absolutwert der Messgröße und/oder mindestens ein zeitlicher Verlauf der Messgröße erfasst und daraus auf die Speicherfähigkeit geschlossen werden. Verschiedene Beispiele zur Durchführung eines derartigen Diagnosemodus werden unten noch näher ausgeführt.In the diagnostic mode at least one measured variable is detected, which is influenced by a voltage applied to the cell Nernst voltage. The Nernst voltage applied between the second electrode and the first electrode is calculated according to the Nernst equation from the different partial pressures of the gas component at the first and the second electrode, for example by the different oxygen partial pressures at these electrodes. The measured variable influenced by this Nernst voltage may, for example, be a voltage and / or a current which are influenced by the Nernst voltage between the first electrode and the second electrode. For example, the Nernst voltage applied to the cell counteracts voltages impressed on the outside of the cell and thus influences an effective voltage at the Nernst cell, which in turn is the driving force for a current through the cell. Thus, the Nernst voltage can affect various measured variables which can be detected at the sensor element and / or a control of the sensor element. From this measurand can then be concluded on the storage capacity. Thus, for example, at least one absolute value of the measured variable and / or at least one time profile of the measured variable can be detected and from this the storage capability can be deduced. Various examples for performing such a diagnostic mode will be explained in more detail below.

Wie oben beschrieben, können zusätzlich zu den mindestens zwei Betriebsmodi weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden. So kann beispielsweise zwischen dem mindestens einen Messmodus und dem mindestens einen Diagnosemodus mindestens eine Regenerationsphase durchgeführt werden. So werden viele Sensorelemente, wie aus dem Stand der Technik bekannt, im so genannten Grenzstrombetrieb verwendet. Bei dem Grenzstrombetrieb werden beispielsweise sämtliche an der ersten Elektrode ankommenden Sauerstoffmoleküle, beispielsweise sämtliche Sauerstoffmoleküle, welche eine der ersten Elektrode vorgelagerte Diffusionsbarriere durchdringen, zur zweiten Elektrode gepumpt, so dass der Sauerstoff-Partialdruck an der ersten Elektrode praktisch 0 ist und nicht dem Sauerstoff-Partialdruck im Messgasraum entspricht. Die Regenerationsphase kann beispielsweise dazu genutzt werden, den Partialdruck der Gaskomponente, insbesondere den Sauerstoff-Partialdruck, zumindest weitgehend an den Partialdruck der Gaskomponente in dem Messgasraum anzugleichen, beispielsweise bis auf mindestens 90%, vorzugsweise bis auf mindestens 95% oder sogar bis auf mindestens 99%. Insbesondere kann zu diesem Zweck bei üblichen Diffusionsbarrieren eine Regenerationsphase mit einer Zeitdauer von 10 ms bis 2 s durchgeführt werden, vorzugsweise eine Regenerationsphase von 50 ms bis 1,5 s und besonders bevorzugt eine Regenerationsphase von 100 ms bis 1 s. Beispielsweise können Regenerationsphasen von 200 ms bis 800 ms verwendet werden. Werden mehrere Messmodi und mehrere Diagnosemodi durchgeführt, beispielsweise alternierend, so können auch mehrere Regenerationsphasen durchgeführt werden.As described above, in addition to the at least two modes of operation, further method steps may be performed. For example, at least one regeneration phase can be carried out between the at least one measurement mode and the at least one diagnostic mode. Thus, many sensor elements, as known from the prior art, used in so-called limit current operation. In the limiting current operation, for example, all oxygen molecules arriving at the first electrode, for example all oxygen molecules penetrating a diffusion barrier upstream of the first electrode, are pumped to the second electrode so that the oxygen partial pressure at the first electrode is practically zero and not the oxygen partial pressure in the sample gas chamber. The regeneration phase can be used, for example, to at least largely match the partial pressure of the gas component, in particular the oxygen partial pressure, to the partial pressure of the gas component in the measurement gas space, for example up to at least 90%, preferably up to at least 95% or even up to at least 99 %. In particular, for this purpose in conventional Diffusion barriers a regeneration phase are performed with a period of 10 ms to 2 s, preferably a regeneration phase of 50 ms to 1.5 s and more preferably a regeneration phase of 100 ms to 1 s. For example, regeneration phases of 200 ms to 800 ms can be used. If several measurement modes and several diagnostic modes are performed, for example alternating, then several regeneration phases can also be carried out.

Wie oben beschrieben, existieren insbesondere Beladungsmodelle, welche den Vorrat der Gaskomponente des Gases in dem Referenzgasraum zumindest annähernd beschreiben, beispielsweise zu einer bestimmten Zeit des Betriebs des Sensorelements, beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Verfahrens. Diese Beladungsmodelle können beispielsweise mittels mindestens eines Datenverarbeitungsgeräts durchgeführt werden, beispielsweise mittels mindestens eines programmtechnisch eingerichteten Mikrocomputers. Diese Beladungsmodelle können beispielsweise einfache Ratengleichungen oder Differentialgleichungen beinhalten, welche die bekannten Zugänge und Abgänge der Gaskomponente in dem Referenzgasraum, insbesondere in einem Speicher, berücksichtigen. So kann beispielsweise ein Zugang oder ein Abgang an Gasmolekülen der Gaskomponente durch einen Pumpprozess durch die Zelle erfolgen, wobei beispielsweise dieser Zugang bzw. Abgang durch bekannte Ströme durch die Zelle quantifiziert werden kann. Weiterhin kann, insbesondere bei einem Referenzgaskanal, ein Abgang an Molekülen der Gaskomponente durch bekannte Diffusionseigenschaften und/oder Strömungseigenschaften des Referenzgaskanals quantifiziert werden. So können beispielsweise Diffusionseigenschaften und/oder Strömungseigenschaften des Referenzgaskanals analytisch, empirisch oder semiempirisch bestimmt werden, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Diffusionskoeffizienten. Auf diese Weise können beispielsweise ein zu erwartender Abstrom und/oder eine zu erwartende Abdiffusion aus dem Speicher durch den Referenzgaskanal quantifiziert werden. Auf diese Weise können Beladungsmodelle aufgestellt werden, welche bei bekannten Sensorelementen, wie beispielsweise dem in DE 10 2008 002 734 A1 beschriebenen Sensorelement, bereits zum Einsatz kommen und welche beispielsweise einen zu erwartenden zeitlichen Verlauf der Gaskomponente (beispielsweise eines Partialdrucks und/oder eines Prozentsatzes der Gaskomponente) an der zweiten Elektrode zum Ergebnis haben. Aus diesem Beladungsmodell kann somit auf einen zu erwartenden Partialdruck der Gaskomponente in dem Referenzgasraum und/oder an der zweiten Elektrode geschlossen werden. Aus dem zu erwartenden Partialdruck kann auf eine zu erwartende Nernstspannung der Zelle geschlossen werden. Beispielsweise kann sich die zu erwartende Nernstspannung aus der Nernstschen Gleichung unter Verwendung des zu erwartenden Partialdrucks an der zweiten Elektrode und einem (beispielsweise aufgrund des letzten bekannten Lambda-Werts errechneten) Partialdruck an der ersten Elektrode berechnen lassen. Aus der zu erwartenden Nernstspannung kann wiederum auf eine zu erwartende Messgröße geschlossen werden. Diese zu erwartende Messgröße kann beispielsweise die Nernstspannung selbst sein oder, wie oben ausgeführt, mindestens eine durch die zu erwartende Nernstspannung beeinflusste Messgröße. Die tatsächlich gemessene Messgröße kann dann mit der zu erwartenden Messgröße verglichen werden und aus diesem Vergleich auf die Speicherfähigkeit geschlossen werden. Dieser Vergleich kann beispielsweise wiederum mittels eines oder mehrerer Schwellwerte erfolgen. So kann beispielsweise eine Differenz zwischen der Messgröße und der zu erwartenden Messgröße oder ein Betrag dieser Differenz gebildet werden und diese Differenz mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden. Weicht die tatsächlich gemessene Messgröße von der zu erwartenden Messgröße beispielsweise um mindestens oder um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert ab, so kann beispielsweise darauf geschlossen, dass die Speicherfähigkeit des Referenzgasraums und/oder eines Teils desselben, beispielsweise des Speichers, eine Abnormität aufweist. So kann beispielsweise eine derartige abnorme Speicherfähigkeit auf eine Undichtigkeit des Referenzgasraums schließen lassen, beispielsweise ein Vorhandensein eines oder mehrerer Risse und/oder anderer Unregelmäßigkeiten.As described above, in particular, loading models exist which at least approximately describe the supply of the gas component of the gas in the reference gas space, for example at a specific time of operation of the sensor element, for example at a specific time during the method. These loading models can be carried out, for example, by means of at least one data processing device, for example by means of at least one microcomputer set up in the program. These loading models may include, for example, simple rate equations or differential equations that take into account the known accesses and outlets of the gas component in the reference gas space, in particular in a memory. For example, access or exit of gas molecules of the gas component may be through a pumping process through the cell, for example, this access may be quantified by known currents through the cell. Furthermore, in particular with a reference gas channel, an outflow of molecules of the gas component can be quantified by known diffusion properties and / or flow properties of the reference gas channel. Thus, for example, diffusion properties and / or flow properties of the reference gas channel can be determined analytically, empirically or semiempirically, for example in the form of one or more diffusion coefficients. In this way, for example, an expected outflow and / or expected Abdiffusion be quantified from the memory through the reference gas channel. In this way, loading models can be set up, which in known sensor elements, such as the in DE 10 2008 002 734 A1 described sensor element, are already used and which, for example, have an expected time course of the gas component (for example, a partial pressure and / or a percentage of the gas component) at the second electrode to the result. From this loading model can thus be concluded that an expected partial pressure of the gas component in the reference gas space and / or at the second electrode. From the expected partial pressure can be concluded that an expected Nernst voltage of the cell. For example, the expected Nernst voltage can be calculated from the Nernst equation using the expected partial pressure at the second electrode and a partial pressure at the first electrode (calculated, for example, based on the last known lambda value). From the expected Nernst voltage can in turn be concluded on an expected measure. This expected measured variable may be, for example, the Nernst voltage itself or, as stated above, at least one measured quantity influenced by the expected Nernst voltage. The measured variable actually measured can then be compared with the expected measured variable and concluded from this comparison on the storage capacity. This comparison can be done, for example, again by means of one or more thresholds. Thus, for example, a difference between the measured variable and the expected measured variable or an amount of this difference can be formed and this difference can be compared with at least one threshold value. For example, if the actually measured variable deviates from the expected measured variable by at least or more than a predetermined threshold value, it can be concluded that the storage capability of the reference gas space and / or a part thereof, for example the memory, has an abnormality. For example, such an abnormal storage capability may indicate a leakage of the reference gas space, such as the presence of one or more cracks and / or other irregularities.

Allgemein kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren die Messgröße selbst oder mindestens ein aus der Messgröße abgeleiteter Wert, beispielsweise eine Differenz zwischen der Messgröße und der zu erwartenden Messgröße, mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden und aus dem Vergleich auf die Speicherfähigkeit geschlossen werden. Dieser mindestens eine Schwellwert kann insbesondere mindestens ein fest vorgegebener Schwellwert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Schwellwert jedoch auch mindestens einen nach einem Beladungsmodell des Referenzgasraums, beispielsweise nach der obigen Beschreibung, berechneten Schwellwert umfassen. Der Schwellwert kann zeitlich fest vorgegeben sein oder kann selbst wiederum in beiden Fällen auch eine Funktion der Zeit sein, beispielsweise eine Funktion der Zeit nach Beginn des Diagnosemodus und/oder nach Ende des Messmodus.In general, in the proposed method, the measured variable itself or at least one value derived from the measured variable, for example a difference between the measured variable and the expected measured variable, can be compared with at least one threshold value and concluded from the comparison of the storage capability. In particular, this at least one threshold value can be at least one predefined threshold value. Alternatively or additionally, however, the at least one threshold value may also include at least one threshold value calculated according to a loading model of the reference gas space, for example as described above. The threshold value can be fixed in time or, in turn, can in both cases also be a function of the time, for example a function of the time after the start of the diagnostic mode and / or after the end of the measurement mode.

Wie oben beschrieben, ist die Messgröße grundsätzlich eine beliebige innerhalb oder außerhalb des Sensorelements erfassbare Größe, beispielsweise ein Strom und/oder eine Spannung, welche durch die an der Zelle anliegende Nernstspannung beeinflusst wird. Insbesondere kann die Messgröße die Nernstspannung UN an der Zelle selbst sein oder die Nernstspannung UN umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Messgröße auch ein zeitlicher Verlauf der Nernstspannung UN (t) an der Zelle sein und/oder diesen zeitlichen Verlauf umfassen. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann die Messgröße auch eine zeitliche Änderung der Nernstspannung UN an der Zelle sein oder umfassen, beispielsweise eine zeitliche Änderung ΔUN über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg oder eine zeitliche Ableitung der Nernstspannung. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann die Messgröße auch eine Zeitdauer umfassen, bis die Nernstspannung UN an der Zelle mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, beispielsweise eine Zeitdauer ab einem vorgegebenen Startzeitpunkt, beispielsweise einem Startzeitpunkt, zu welchem der Diagnosemodus gestartet wird.As described above, the measured variable is basically any variable detectable within or outside the sensor element, for example a current and / or a voltage which is influenced by the Nernst voltage applied to the cell. In particular, the Measure the Nernst voltage U N to the cell itself or include the Nernstspannung UN. Alternatively or additionally, the measured variable may also be a time profile of the Nernst voltage UN (t) at the cell and / or comprise this time profile. Again alternatively or additionally, the measured variable may also be or include a time change of the Nernst voltage UN at the cell, for example a time change ΔU N over a predetermined period of time or a time derivative of the Nernst voltage. Again alternatively or additionally, the measured variable may also include a period of time until the Nernst voltage UN reaches at the cell at least a predetermined threshold value, for example a period of time from a predetermined start time, for example a start time at which the diagnostic mode is started.

In der Diagnosephase kann insbesondere mindestens ein vorgegebener Pumpstrom Ip durch die Zelle eingestellt werden. Dieser Pumpstrom kann 0 sein oder kann auch einen von 0 abweichenden Wert einnehmen. Wie oben dargelegt, wird der Pumpstrom Ip durch eine effektive Pumpspannung an der Zelle angetrieben, welche sich aus einer Überlagerung der von außen angelegten Pumpspannung Up und der Nernstspannung an der Zelle ergibt. Insbesondere kann ein Pumpstrom 0 ≤|Ip| ≤ 0,1 mA eingestellt werden. Vorzugsweise beträgt der Pumpstrom 0 ≤ |Ip| ≤ 0,7 mA und besonders bevorzugt 0 ≤ |Ip| ≤ 0,5 mA. Beispielsweise kann, wie oben ausgeführt, ein Pumpstrom Ip von 0 mA eingestellt werden. Auch von 0 abweichende Pumpströme sind jedoch grundsätzlich einstellbar. Wird mindestens ein vorgegebener Pumpstrom Ip eingestellt, welcher zeitlich fest oder auch zeitlich variabel vorgegeben werden kann, so kann die Messgröße insbesondere ausgewählt sein aus: einer für die Einstellung des Pumpstroms erforderlichen Pumpspannung Up; einer zeitlichen Änderung der für die Einstellung des Pumpstroms erforderlichen Pumpspannung Up; einem zeitlichen Verlauf der für die Einstellung des Pumpstroms erforderlichen Pumpspannung Up; einer Zeitdauer, bis die für die Einstellung des Pumpstroms erforderliche Pumpspannung Up mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht. Auch Kombinationen der genannten Messgrößen und/oder anderer Messgrößen sind verwendbar. Da, wie oben beschrieben, der Pumpstrom durch die effektive Spannung an der Zelle bedingt wird, ist beispielsweise die für die Einstellung des vorgegebenen Pumpstroms erforderliche Pumpspannung Up eine von der aktuellen Nernstspannung und/oder dem Verlauf der Nernstspannung abhängige Messgröße, ebenso wie die anderen genannten Messgrößen.In the diagnostic phase, in particular, at least one predetermined pumping current I p can be set by the cell. This pumping current can be 0 or can also assume a value other than 0. As stated above, the pumping current I p is driven by an effective pumping voltage on the cell resulting from a superposition of the externally applied pumping voltage U p and the Nernst voltage across the cell. In particular, a pump current 0 ≤ | I p | ≤ 0.1 mA can be set. The pumping current is preferably 0 ≦ | I p | ≦ 0.7 mA, and more preferably 0 ≦ | I p | ≤ 0.5 mA. For example, as stated above, a pump current I p of 0 mA can be set. However, deviating from 0 pumping currents are basically adjustable. If at least one predetermined pumping current I p is set, which can be predetermined in terms of time or variable in time, then the measured variable can be selected in particular from: a pumping voltage U p required for setting the pumping current; a change over time of the pumping voltage U p required for setting the pumping current; a time profile of the pump voltage required for the adjustment of the pumping current U p ; a period of time until the pumping voltage U p required for setting the pumping current reaches at least a predetermined threshold value. Combinations of the mentioned measured variables and / or other measured variables can also be used. Since, as described above, the pumping current is caused by the effective voltage at the cell, for example, the pumping voltage U p required for the setting of the predetermined pumping current is a measured quantity which depends on the current Nernst voltage and / or the course of the Nernst voltage, as well as the others mentioned measurands.

Alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Möglichkeiten kann in mindestens einer Diagnosephase die Zelle auch mit mindestens einer vorgegebenen Pumpspannung beaufschlagt werden. Insbesondere kann es sich hierbei um eine Pumpspannung Up handeln, welche der Pumpspannung Up, die während des Messmodus verwendet wird, entgegengerichtet ist. In anderen Worten kann beispielsweise während der Diagnosephase die Pumprichtung durch die Zelle umgekehrt werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Wird die Zelle in der Diagnosephase mit der mindestens einen vorgegebenen Pumpspannung Up beaufschlagt, so kann die mindestens eine Messgröße insbesondere ausgewählt sein aus: einem Pumpstrom Ip durch die Zelle; einer zeitlichen Änderung des Pumpstroms Ip (also wiederum beispielsweise einer Änderung ΔIp während einer vorgegebenen Zeitdauer und/oder einer Ableitung des Pumpstroms Ip); einem zeitlichen Verlauf des Pumpstroms Ip, also beispielsweise eine Funktion Ip (t); einer Zeitdauer, bis der Pumpstrom Ip mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, welcher wiederum fest oder auch variabel vorgegeben sein kann. Auch Kombinationen der genannten und/oder anderer Ausgestaltungen der Messgröße sind möglich.As an alternative or in addition to the abovementioned possibilities, the cell can also be subjected to at least one predetermined pumping voltage in at least one diagnostic phase. In particular, this may be a pump voltage U p , which is opposite to the pump voltage U p used during the measurement mode. In other words, during the diagnostic phase, for example, the pumping direction through the cell may be reversed. However, other embodiments are possible in principle. If the cell is acted on in the diagnostic phase by the at least one predetermined pump voltage U p , then the at least one measured variable can be selected in particular from: a pumping current I p through the cell; a change over time of the pumping current I p (ie in turn, for example, a change ΔI p during a predetermined period of time and / or a derivative of the pumping current I p ); a time profile of the pump current I p , that is, for example, a function I p (t); a period of time until the pump current I p reaches at least a predetermined threshold, which in turn may be fixed or variable. Combinations of the aforementioned and / or other embodiments of the measured variable are possible.

Insbesondere bei dem Verfahren, bei welchem eine Pumpspannung Up vorgegeben wird und die mindestens eine Messgröße zumindest teilweise aus einem Pumpstrom Ip in dieser Diagnosephase abgeleitet wird, kann insbesondere wiederum ein Beladungsmodell herangezogen werden. So kann beispielsweise aus einem Beladungsmodell des Referenzgasraums auf mindestens einen zu erwartenden Partialdruck der Gaskomponente, beispielsweise einen Sauerstoff-Partialdruck, in dem Referenzgasraum und/oder einem Teil desselben, beispielsweise einem Speicher, geschlossen werden. Aus dem zu erwartenden Partialdruck, insbesondere an der zweiten Elektrode, kann wiederum auf eine zu erwartende Nernstspannung der Zelle geschlossen werden, beispielsweise indem ein Partialdruck der Gaskomponente an der ersten Elektrode vorgegeben und/oder angenommen wird, beispielsweise wiederum aufgrund des letzten gemessenen Lambda-Werts. Aus der Pumpspannung Up während der Diagnosephase und der zu erwartenden Nernstspannung kann, wie oben ausgeführt, auf eine zu erwartende effektive Spannung an der Zelle geschlossen werden, da sich die Pumpspannung Up und die Nernstspannung UN an der Zelle überlagern. Aus der zu erwartenden effektiven Spannung kann dann wiederum auf eine zu erwartende Messgröße geschlossen werden. Diese zu erwartende Messgröße kann mit der tatsächlich erfassten Messgröße verglichen werden und aus diesem Vergleich auf die Speicherfähigkeit geschlossen werden. Beispielsweise kann aus der zu erwartenden effektiven Spannung geschlossen werden auf eine zu erwartende Messgröße, welche ausgewählt ist aus: einem zu erwartenden Pumpstrom; einer zu erwartenden zeitlichen Änderung des Pumpstroms; einem zu erwartenden zeitlichen Verlauf des Pumpstroms; einer zu erwartenden Zeitdauer, bis der Pumpstrom mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht. Der Vergleich der zu erwartenden Messgröße und der tatsächlichen Messgröße kann beispielsweise wiederum mittels mindestens eines Schwellwertverfahrens durchgeführt werden, um mittels dieses Schwellwertverfahrens beispielsweise eine qualitative und/oder quantitative Aussage über die Speicherfähigkeit zu erhalten.In particular, in the method in which a pumping voltage U p is predetermined and the at least one measured variable is at least partially derived from a pumping current I p in this diagnostic phase, in particular a loading model can again be used. Thus, for example, from a loading model of the reference gas space to at least one expected partial pressure of the gas component, for example, an oxygen partial pressure, in the reference gas space and / or a part thereof, for example, a memory closed. From the expected partial pressure, in particular at the second electrode, it is again possible to deduce an expected Nernst voltage of the cell, for example by predetermining and / or assuming a partial pressure of the gas component at the first electrode, for example again based on the last measured lambda value , From the pumping voltage U p during the diagnosis phase and the expected Nernst voltage, as stated above, an expected effective voltage at the cell can be concluded, since the pump voltage U p and the Nernst voltage U N are superimposed on the cell. From the expected effective voltage can then in turn be concluded on an expected measurand. This expected measurand can be compared with the actual measured variable and concluded from this comparison on the storage capacity. For example, it can be concluded from the expected effective voltage to an expected measurand, which is selected from: an expected pumping current; an expected change over time of the pumping current; one too expected time course of the pumping current; an expected period of time until the pumping current reaches at least a predetermined threshold. The comparison of the expected measured variable and the actual measured variable can, for example, in turn be carried out by means of at least one threshold value method in order, for example, to obtain a qualitative and / or quantitative statement about the storage capacity by means of this threshold value method.

Wird in dem Diagnosemodus festgestellt, dass die Speicherfähigkeit beispielsweise qualitativ eine oder mehrere Mindestanforderungen nicht erfüllt, so kann beispielsweise mindestens eine Warnung an einen Benutzer und/oder an ein Steuergerät ausgegeben werden. Auch andere Maßnahmen sind grundsätzlich möglich. So können beispielsweise Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um beispielsweise die verschlechterte Speicherfähigkeit vollständig oder teilweise elektronisch zu kompensieren.If it is determined in the diagnostic mode that the storage capability, for example, qualitatively does not meet one or more minimum requirements, then at least one warning may be output to a user and / or to a control unit, for example. Other measures are possible in principle. For example, countermeasures can be taken to compensate, for example, the deteriorated storage capacity completely or partially electronically.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen wird weiterhin eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum vorgeschlagen, insbesondere zum Nachweis einer Gaskomponente des Gases. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Sensorelement und mindestens eine mit dem Sensorelement verbundene Steuerung. Bezüglich der möglichen Ausgestaltungen des Sensorelements kann auf die obige Beschreibung verwiesen werden. Die Steuerung kann zentral oder auch dezentral ausgestaltet sein und kann vollständig oder teilweise mit dem Sensorelement über mindestens eine Schnittstelle verbunden sein oder auch ganz oder teilweise in das Sensorelement integriert sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuerung vollständig oder teilweise in eine zentrale Motorsteuerung integriert ist und/oder mit einer zentralen Motorsteuerung in Verbindung steht. Die Steuerung kann insbesondere mindestens eine elektronische Komponente umfassen, vorzugsweise mindestens eine programmtechnisch eingerichtete Datenverarbeitungsvorrichtung. Das Sensorelement weist, wie oben beschrieben, mindestens eine Zelle auf, welche ihrerseits mindestens eine erste Elektrode, mindestens eine zweite Elektrode und mindestens einen die erste Elektrode und die zweite Elektrode verbindenden Festelektrolyten umfasst. Die erste Elektrode ist mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar, und die zweite Elektrode steht mit mindestens einem Referenzgasraum in Verbindung. Der Referenzgasraum ist eingerichtet, um einen Vorrat der Gaskomponente zu speichern. Die Steuerung ist eingerichtet, um ein Verfahren gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen durchzuführen. Beispielsweise kann die Steuerung zu diesem Zweck programmtechnisch eingerichtet sein, beispielsweise um eine vorgegebene Abfolge mit den mindestens zwei Betriebsmodi durchzuführen, also mindestens einem Messmodus und mindestens einem Diagnosemodus. Zur Durchführung des Messmodus kann beispielsweise die Steuerung mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, um die Zelle mit mindestens einem Pumpstrom und/oder mindestens einer Pumpspannung zu beaufschlagen, sowie mindestens eine Messvorrichtung, um mindestens einen Pumpstrom und/oder mindestens eine Pumpspannung an der Zelle zu messen. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. Zur Durchführung des Diagnosemodus kann die Steuerung beispielsweise ebenfalls mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung zur Beaufschlagung der Zelle mit mindestens einem Pumpstrom und/oder mindestens einer Pumpspannung umfassen, beispielsweise einen Stromregler und/oder einen Spannungsregler. Weiterhin kann die Steuerung zur Durchführung des Diagnosemodus mindestens eine Messvorrichtung umfassen, beispielsweise eine Spannungsmessvorrichtung und/oder eine Strommessvorrichtung. Verschiedene andere Ausgestaltungen sind möglich.In addition to the method described above in one or more of the embodiments described above, a device for detecting at least one property of a gas in a measuring gas space is also proposed, in particular for detecting a gas component of the gas. The device comprises at least one sensor element and at least one controller connected to the sensor element. With respect to the possible embodiments of the sensor element can be made to the above description. The controller may be configured centrally or decentrally and may be completely or partially connected to the sensor element via at least one interface or may also be completely or partially integrated into the sensor element. It is particularly preferred if the control is completely or partially integrated in a central engine control and / or is in communication with a central engine control. The controller may in particular comprise at least one electronic component, preferably at least one program-technically configured data processing device. The sensor element has, as described above, at least one cell, which in turn comprises at least one first electrode, at least one second electrode and at least one solid electrolyte connecting the first electrode and the second electrode. The first electrode can be acted upon with gas from the measurement gas space, and the second electrode is in communication with at least one reference gas space. The reference gas space is set up to store a supply of the gas component. The controller is configured to perform a method according to one or more of the embodiments described above. For example, the controller can be set up for this purpose programmatically, for example to perform a predetermined sequence with the at least two operating modes, ie at least one measuring mode and at least one diagnostic mode. For carrying out the measuring mode, the controller may, for example, comprise at least one loading device in order to apply at least one pumping current and / or at least one pumping voltage to the cell, and at least one measuring device to measure at least one pumping current and / or at least one pumping voltage at the cell. Other embodiments are possible. To carry out the diagnostic mode, the controller may, for example, also comprise at least one application device for charging the cell with at least one pumping current and / or at least one pumping voltage, for example a current regulator and / or a voltage regulator. Furthermore, the controller for carrying out the diagnostic mode may comprise at least one measuring device, for example a voltage measuring device and / or a current measuring device. Various other configurations are possible.

Das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Vorrichtung in einer oder mehreren der beschriebenen Ausgestaltungen weisen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren eine Vielzahl von Vorteilen auf. So lässt sich insbesondere auf messtechnisch einfache Weise mittels einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausgestaltungen des mindestens einen Diagnosemodus auf eine Speicherfähigkeit des Referenzgasraums schließen. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise einfach Undichtigkeiten im Bereich eines Abluftkanals einer Lambdasonde, insbesondere für Diesel-Anwendungen erreichen. So lassen sich beispielsweise einfache On-Board-Diagnosen von Fehlfunktionen durchführen.The method and apparatus described above in one or more of the described embodiments have a number of advantages over prior art devices and methods. In particular, it is possible to conclude a storage capability of the reference gas space in a metrologically simple manner by means of one or more of the above-described embodiments of the at least one diagnostic mode. In this way, for example, can easily achieve leaks in the region of an exhaust duct of a lambda probe, especially for diesel applications. For example, simple on-board diagnostics of malfunctions can be performed.

Die Erfindung kann insbesondere darauf beruhen, dass die Umschaltung von dem Messmodus in den Diagnosemodus in einem bekannten Lambdapunkt, beispielsweise bei einer mageren Luftzahl, wie beispielsweise im Leerlauf, erfolgt. In dieser Phase können beispielsweise der Sauerstoff-Partialdruck bzw. der Partialdruck der Gaskomponente, im Referenzgasraum, insbesondere im Abluftkanal, und die zeitliche Änderung desselben verfolgt werden und damit Undichtigkeiten detektiert werden. Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in den Kosten für die Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens. Es kann sich bei der Umsetzung des oben beschriebenen Verfahrens vorzugsweise ausschließlich um Softwarediagnosefunktionen handeln, die mit Hilfe beispielsweise einer ohnehin vorhandenen Hardware der Steuerung, wie sie bereits heute beispielsweise bei einzelligen Lambdasonden für den Dieselbetrieb eingesetzt wird, umgesetzt werden können.The invention may in particular be based on the fact that the changeover from the measuring mode into the diagnostic mode takes place in a known lambda point, for example in the case of a lean air ratio, for example during idling. In this phase, for example, the partial pressure of oxygen or the partial pressure of the gas component in the reference gas space, in particular in the exhaust duct, and the temporal change of the same can be followed and thus leaks can be detected. The advantages of the invention are, in particular, the costs for implementing the proposed method. In the implementation of the method described above, it may preferably be exclusively software diagnosis functions that can be implemented with the aid of, for example, an already existing hardware of the controller, which is already used today for example in single-cell lambda sensors for diesel operation.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 an embodiment of a device according to the invention;

2A und 2B ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem im Diagnosemodus als Messgröße eine Spannung an der Zelle des Sensorelements gemäß 1 erfasst wird; 2A and 2 B a first embodiment of a method according to the invention, wherein in the diagnostic mode as a measured variable, a voltage at the cell of the sensor element according to 1 is recorded;

3A und 3B ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem im Diagnosemodus ein Pumpstrom gegenüber dem Messmodus umgekehrt und auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt wird, wobei die erforderliche Pumpspannung als Messgröße erfasst wird; und 3A and 3B a second embodiment of the method according to the invention, wherein in the diagnostic mode, a pumping current is reversed compared to the measuring mode and adjusted to a predetermined value, wherein the required pumping voltage is detected as a measured variable; and

4A und 4B eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den 3A und 3B, bei welchem der Diagnosemodus über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird. 4A and 4B a modification of the embodiment according to the 3A and 3B , in which the diagnostic mode is carried out over a longer period.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zur Erfassung mindestens eines Gases in einem Messgasraum 112 dargestellt. Die Vorrichtung 110 kann insbesondere als Lambdasonde für Diesel-Anwendungen im Magerbetrieb eingesetzt werden. Dementsprechend kann es sich bei dem Messgasraum 112 beispielsweise um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln, beispielsweise einen Abgaskanal eines Dieselmotors. Die Vorrichtung 110 umfasst eine Steuerung 114, welche über mindestens eine Schnittstelle 116 mit mindestens einem Sensorelement 118 verbunden ist. Dieses Sensorelement 118 kann beispielsweise analog zu dem in DE 10 2008 002 734 A1 beschriebenen Sensorelement ausgestaltet sein. Auch andere Ausgestaltungen des Sensorelements sind jedoch grundsätzlich möglich.In 1 is an embodiment of a device according to the invention 110 for detecting at least one gas in a sample gas space 112 shown. The device 110 can be used in particular as a lambda probe for diesel applications in lean operation. Accordingly, it may be in the sample gas space 112 for example, an exhaust tract of an internal combustion engine act, for example, an exhaust passage of a diesel engine. The device 110 includes a controller 114 which have at least one interface 116 with at least one sensor element 118 connected is. This sensor element 118 For example, analogous to the in DE 10 2008 002 734 A1 be configured described sensor element. However, other embodiments of the sensor element are in principle possible.

Das Sensorelement 118 kann beispielsweise in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Schichtaufbau umfassen und umfasst eine erste Elektrode 120, welche in 1 auch als IPE bezeichnet ist (innere Pumpelektrode), sowie eine zweite Elektrode 122, welche in 1 auch als ALE (Abluftelektrode) bezeichnet ist, sowie mindestens einen die Elektroden 120, 122 verbindenden Festelektrolyten 124. Während die IPE 120 der Abluft dem Messgasraum 112 direkt oder indirekt ausgesetzt ist, beispielsweise über ein Gaszutrittsloch 126 und/oder eine den Nachstrom an Gas begrenzende Diffusionsbarriere 128, wobei beispielsweise die IPE 120 in einem Elektrodenhohlraum 130 angeordnet ist, ist die ALE in einem Referenzgasraum 132 angeordnet. Dieser Referenzgasraum 132 kann beispielsweise als Referenzgaskanal 134 ausgestaltet sein, insbesondere als Referenzluftkanal 136. Der Referenzgasraum 132 ist eingerichtet, um einen Vorrat mindestens einer Gaskomponente des Gases in dem Messgasraum 112 zu speichern, insbesondere einer Gaskomponente, für deren Ionen der Festelektrolyt 124 eine Leitfähigkeit besitzt, beispielsweise für Sauerstoff. Zu diesem Zweck kann der Referenzgasraum 132 ganz oder teilweise als Speicher 138 ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Referenzgaskanal 134 in einer Umgebung 140 münden, beispielsweise in Luft. Der Referenzgaskanal 134 kann vollständig oder teilweise mit einem in 1 nicht dargestellten porösen, gasdurchlässigen Medium gefüllt sein. Dabei kann der Referenzgaskanal 134 beispielsweise ganz oder teilweise als Speicher ausgestaltet sein, beispielsweise indem, wie in DE 10 2008 002 734 A1 beschrieben, in dem Referenzgaskanal 134 ein gezielt herausgebildeter Sauerstoffspeicher vorgesehen ist. Das Sensorelement 118 kann darüber hinaus weitere, in 1 nicht dargestellte Elemente umfassen, beispielsweise mindestens ein Heizelement.The sensor element 118 For example, in the illustrated embodiment, it may comprise a layer structure and comprises a first electrode 120 , what a 1 also referred to as IPE (inner pumping electrode), and a second electrode 122 , what a 1 Also referred to as ALE (exhaust air electrode), and at least one of the electrodes 120 . 122 connecting solid electrolyte 124 , While the IPE 120 the exhaust air to the sample gas space 112 exposed directly or indirectly, for example via a gas access hole 126 and / or a diffusion barrier limiting the after-flow of gas 128 where, for example, the IPE 120 in an electrode cavity 130 is located, the ALE is in a reference gas space 132 arranged. This reference gas space 132 can, for example, as a reference gas channel 134 be configured, in particular as a reference air duct 136 , The reference gas space 132 is arranged to supply at least one gas component of the gas in the sample gas space 112 to store, in particular a gas component, for the ions of the solid electrolyte 124 has a conductivity, for example for oxygen. For this purpose, the reference gas space 132 in whole or in part as storage 138 be designed. For example, the reference gas channel 134 in an environment 140 open, for example in air. The reference gas channel 134 can be completely or partially with an in 1 be filled porous gas-permeable medium not shown. In this case, the reference gas channel 134 For example, be wholly or partially designed as memory, for example by, as in DE 10 2008 002 734 A1 described in the reference gas channel 134 a targeted formed oxygen storage is provided. The sensor element 118 In addition, further, in 1 not shown elements include, for example, at least one heating element.

Die Steuerung 114 ist in 1 exemplarisch und schematisch in einer möglichen Ausführungsform dargestellt. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich. So kann die Steuerung 114 beispielsweise zwei Klemmen 142, 144 umfassen, welche beispielsweise über in 1 nicht dargestellte Zuleitungen und/oder die Schnittstelle 116 mit den Elektroden 120, 122 verbindbar sind. Weiterhin kann die Steuerung 114 eine oder mehrere Messvorrichtungen 146, 148 umfassen, beispielsweise, wie in 1 dargestellt, eine Messvorrichtung 146 zur Erfassung einer Spannung zwischen den Klemmen 142, 144 und/oder eine Messvorrichtung 148 zur Erfassung eines Stroms, beispielsweise eines Pumpstroms. Weiterhin kann die Steuerung 114 mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung 150 umfassen, um eine durch die Elektroden 120, 122 und den Festelektrolyten 124 gebildete Zelle 152 mit einer Spannung und/oder einem Strom zu beaufschlagen. Beispielsweise kann es sich bei dieser Beaufschlagungsvorrichtung 150 um eine Spannungsquelle und/oder eine Stromquelle handeln. Die Beaufschlagungsvorrichtung 150 kann insbesondere einstellbar und/oder regelbar ausgestaltet sein, beispielsweise indem diese eine regelbare Spannungsquelle und/oder eine regelbare Stromquelle umfasst. Weiterhin kann die Steuerung 114 mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung 154 aufweisen. Diese Datenverarbeitungsvorrichtung 154 kann beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein, um ein oben beschriebenes Verfahren oder ein nachfolgend beschriebenes Verfahren in einer oder mehreren der dargestellten Ausgestaltungen durchzuführen. Weiterhin kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 154 auch beispielsweise eingerichtet sein, um mittels eines Beladungsmodells des Referenzgasraums 132 auf einen aktuellen Partialdruck der Gaskomponente, beispielsweise einen aktuellen Sauerstoff-Partialdruck und/oder einen Verlauf des Sauerstoff-Partialdrucks in dem Referenzgasraum 132 zu schließen und auf diese Weise einen erwarteten Partialdruck der Gaskomponente zu generieren. Derartige Beladungsmodelle sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.The control 114 is in 1 illustrated by way of example and schematically in a possible embodiment. However, other embodiments are possible. So can the controller 114 for example, two terminals 142 . 144 comprising, for example, in 1 not shown supply lines and / or the interface 116 with the electrodes 120 . 122 are connectable. Furthermore, the controller 114 one or more measuring devices 146 . 148 include, for example, as in 1 shown, a measuring device 146 for detecting a voltage between the terminals 142 . 144 and / or a measuring device 148 for detecting a current, for example a pump current. Furthermore, the controller 114 at least one loading device 150 include one through the electrodes 120 . 122 and the solid electrolyte 124 formed cell 152 to apply a voltage and / or a current. For example, this loading device may be 150 to act a voltage source and / or a power source. The loading device 150 In particular, it can be designed to be adjustable and / or regulatable, for example by comprising a controllable voltage source and / or a controllable current source. Furthermore, the controller 114 at least one data processing device 154 exhibit. This data processing device 154 For example, it may be program-programmable to perform an above described one To perform method or a method described below in one or more of the illustrated embodiments. Furthermore, the data processing device 154 also be set up, for example, by means of a loading model of the reference gas space 132 to a current partial pressure of the gas component, for example, a current oxygen partial pressure and / or a profile of the oxygen partial pressure in the reference gas space 132 close and generate in this way an expected partial pressure of the gas component. Such loading models are basically known from the prior art.

Beispielsweise mittels der in 1 dargestellten Vorrichtung kann ein Verfahren durchgeführt werden, welches im Folgenden in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben wird. Diese Ausgestaltungen sind auch beliebig miteinander kombinierbar. Wie oben dargestellt, umfasst das Verfahren mindestens einen Messmodus und mindestens einen Diagnosemodus. Diese Modi werden im Folgenden am Beispiel einer Lambdasonde für Diesel-Anwendungen erläutert. Im Messmodus gelangen beispielsweise Bestandteile des Abgases aus dem Messgasraum 112 über die Diffusionsbarriere 128 zur IPE 120. Im mageren Abgas wird Sauerstoff an der IPE 120 zu Sauerstoffionen (O2–) umgewandelt. Diese werden über den Festelektrolyten 124 zur ALE 122 transportiert und dort zu gasförmigem Sauerstoff (O2) rückverwandelt und in den Referenzluftkanal 136, welcher im Folgenden auch als Abluftkanal bezeichnet wird, abgegeben. Treibende Kraft für diesen Prozess ist die zwischen den Elektroden 120, 122 anliegende Pumpspannung Up.For example, by means of in 1 A method can be carried out, which will be described below in various embodiments. These embodiments can also be combined with one another as desired. As indicated above, the method includes at least one measurement mode and at least one diagnostic mode. These modes are explained below using the example of a lambda probe for diesel applications. In measuring mode, for example, components of the exhaust gas pass out of the measuring gas space 112 over the diffusion barrier 128 to the IPE 120 , In the lean exhaust gas is oxygen at the IPE 120 converted to oxygen ions (O 2- ). These are over the solid electrolyte 124 to the ALE 122 transported there and converted back to gaseous oxygen (O 2 ) and into the reference air channel 136 , which is also referred to below as the exhaust duct, delivered. The driving force behind this process is that between the electrodes 120 . 122 applied pumping voltage U p .

Wie oben beschrieben, umfasst das Verfahren weiterhin mindestens einen Diagnosemodus. In diesem Diagnosemodus wird auf eine Speicherfähigkeit des Speichers 138 geschlossen, beispielsweise um Fehlfunktionen des Speichers 138 zu detektieren. Hierzu wird, wie oben ausgeführt, mindestens eine durch eine an der Zelle 152 anliegende Nernstspannung beeinflusste Messgröße erfasst und aus dieser Messgröße auf die Speicherfähigkeit geschlossen. Zur Erfassung dieser mindestens einen Messgröße, wobei auch mehrere Messgrößen erfassbar sind, bestehen mehrere Möglichkeiten, welche auch kombinierbar sind.As described above, the method further includes at least one diagnostic mode. In this diagnostic mode is based on a storage capacity of the memory 138 closed, for example, malfunctions of the memory 138 to detect. For this purpose, as stated above, at least one by one on the cell 152 measured Nernst voltage influenced measured variable and concluded from this measure on the storage capacity. For detecting this at least one measured variable, whereby several measured variables can also be detected, there are several possibilities, which can also be combined.

Diagnosemöglichkeit 1:Diagnostic option 1:

Während des Magerbetriebs baut sich bei korrekter Funktion des Sensorelements 118 ein Sauerstoffüberdruck im Referenzgasraum 132 an der ALE 122 auf. Die Diagnosemöglichkeit 1 beruht darauf, als Messgröße die Nernstspannung an der Zelle 152 oder eine aus der Nernstspannung abgeleitete Messgröße zu erfassen. Beispielsweise kann der Sauerstoff-Partialdruck an der ALE 122 über den Betrieb des Sensorelements 118 als Sauerstoffkonzentrationszelle, analog dem Messprinzip einer Sprungsonde, bestimmt werden. Während dieser Diagnose sollte eine möglichst konstante, magere Luftzahl λ in dem Messgasraum 112 vorliegen. Der Sauerstoff-Partialdruck an der ALE 122 ergibt sich dann über die Nernstgleichung zu:

Figure 00170001
During lean operation it builds up when the sensor element functions correctly 118 an oxygen overpressure in the reference gas space 132 at the ALE 122 on. The diagnostic option 1 is based on it, as a measure of the Nernst voltage to the cell 152 or to detect a measured variable derived from the Nernst voltage. For example, the partial pressure of oxygen at the ALE 122 about the operation of the sensor element 118 be determined as oxygen concentration cell, analogous to the measuring principle of a jump probe. During this diagnosis, the most constant, lean air ratio λ should be in the sample gas chamber 112 available. The oxygen partial pressure at the ALE 122 then results from the Nernst equation to:
Figure 00170001

Dabei bezeichnet R die allgemeine Gaskonstante, T die Temperatur in K, F die Faraday-Konstante, UN die Nernstspannung an der Zelle 152, PO₂ (ALE) den Sauerstoff-Partialdruck an der ALE 122, und PO₂ (IPE) den Sauerstoff-Partialdruck an der IPE 120. Der Sauerstoff-Partialdruck PO₂ (IPE) ist grundsätzlich beispielsweiße aus dem Messmodus bekannt, wenn in dem Elektrodenhohlraum 130 die gleiche Gasgemischszusammensetzung vorliegt wie in dem Messgasraum 112. Beim Umschalten von dem mindestens einen Messmodus in den mindestens einen Diagnosemodus kann dementsprechend für eine gewisse Zeit abgewartet werden, welche auch als Regenerationsphase bezeichnet werden kann, da in dem Messmodus in der Regel (insbesondere beim Betrieb des Sensorelements 118 im Grenzstrombetrieb während des Messmodus) der Elektrodenhohlraum 130 der IPE 120 durch den Messbetrieb nahezu frei von Sauerstoff ist. Nach dem Umschalten sollte daher gewartet werden, bis über die Diffusionsprozesse die Gaszusammensetzung im Elektrodenhohlraum 130 der IPE 120 zumindest näherungsweise derjenigen des Abgases im Messgasraum 112 entspricht. Typische Zeiten hierfür liegen zwischen 200 ms und 800 ms. Der Sauerstoffgehalt im Abgas ist über das Messsignal unmittelbar vor dem Umschalten, also über beispielsweise das letzte Messsignal im Messmodus, grundsätzlich bekannt, so dass über die Nernstgleichung der Sauerstoffdruck an der ALE 122 bestimmt werden kann. Bei Fehlfunktionen des Referenzgasraums 132 baut sich kein genügend hoher Druck an der ALE 122 auf, und die Nernstspannung UN gemäß Gleichung (1) ist zu niedrig.Here R denotes the general gas constant, T the temperature in K, F the Faraday constant, U N the Nernst voltage at the cell 152 , P O₂ (ALE) the oxygen partial pressure at the ALE 122 , and P O₂ (IPE) the partial pressure of oxygen at the IPE 120 , The oxygen partial pressure P O₂ (IPE) is basically known, for example, from the measuring mode when in the electrode cavity 130 the same gas mixture composition is present as in the sample gas space 112 , When switching from the at least one measurement mode in the at least one diagnostic mode can be waited accordingly for a certain time, which can also be referred to as regeneration phase, as in the measurement mode in the rule (especially during operation of the sensor element 118 in limit current operation during the measurement mode) the electrode cavity 130 the IPE 120 is almost free of oxygen by the measuring operation. After switching, therefore, it should be waited until the gas composition in the electrode cavity via the diffusion processes 130 the IPE 120 at least approximately that of the exhaust gas in the sample gas space 112 equivalent. Typical times are between 200 ms and 800 ms. The oxygen content in the exhaust gas is known in principle via the measurement signal immediately before switching over, for example via the last measurement signal in the measurement mode, so that the oxygen pressure at the ALE is determined via the Nernst equation 122 can be determined. In case of malfunctions of the reference gas space 132 does not build enough pressure on the ALE 122 to, and the Nernst voltage U N according to equation (1) is too low.

Ein Beispiel einer Messung gemäß dieser Diagnosemöglichkeit 1 ist in den 2A und 2B dargestellt. Dabei zeigt 2A den Pumpstrom Ip während des Messmodus 156 und während des Diagnosemodus 158 (eine Regenerationsphase zwischen diesen Modi 156, 158 ist in den 2A und 2B nicht dargestellt), und 2B zeigt eine Spannung U an der Zelle 152 während den beiden Betriebsmodi 156, 158. Der Strom und die Spannung sind dabei jeweils als Funktion der Zeit t dargestellt. Beispielsweise kann die Spannung U in 2B die mittels der Messvorrichtung 146 in 1 erfasste Spannung sein. Die Gesamtzeit für die Diagnose im Diagnosemodus liegt üblicherweise in einem Bereich von 0,5 s bis 2 s. Auch andere Zeiten sind jedoch grundsätzlich möglich.An example of a measurement according to this diagnostic option 1 is in the 2A and 2 B shown. It shows 2A the pump current I p during the measurement mode 156 and during the diagnostic mode 158 (a regeneration phase between these modes 156 . 158 is in the 2A and 2 B not shown), and 2 B shows a voltage U at the cell 152 during the two modes of operation 156 . 158 , The current and the voltage are each shown as a function of time t. For example, the voltage U in 2 B the by means of the measuring device 146 in 1 be recorded tension. The total time for diagnosis in the diagnostic mode is usually in one range from 0.5 s to 2 s. However, other times are possible in principle.

Die eigentliche Diagnose kann auf mehrere Arten erfolgen. So kann beispielsweise ein genereller Mindestdruck als Diagnoseschwelle vorgegeben werden. Mit dem bekannten Sauerstoff-Partialdruck an der IPE 120 ergibt sich hieraus ein Schwellwert für die erfasste Spannung U gemäß 2B, der nicht unterschritten werden darf. Als weitere Bedingung für diese Diagnose sollte sichergestellt sein, dass das Fahrzeug vor dem Diagnosebetrieb ausreichend lange im mageren Abgas betrieben wurde, beispielsweise für eine oder mehrere Sekunden bei λ > 1,2.The actual diagnosis can be done in several ways. For example, a general minimum pressure can be specified as a diagnostic threshold. With the known partial pressure of oxygen at the IPE 120 this results in a threshold value for the detected voltage U according to 2 B which must not be fallen short of. As a further condition for this diagnosis, it should be ensured that the vehicle was operated for a sufficiently long time in the lean exhaust gas before the diagnostic operation, for example for one or more seconds at λ> 1.2.

Eine weitere, alternativ oder zusätzlich einsetzbare Möglichkeit der Diagnose gemäß Diagnosemöglichkeit 1 besteht darin, den Sauerstoff-Partialdruck im Referenzgasraum 132 über ein mitlaufendes Beladungsmodell, beispielsweise ein in der Datenverarbeitungsvorrichtung 154 berechnetes Beladungsmodell, zu simulieren. Auf diese Weise lässt sich eine erwartete Nernstspannung UN berechnen. Über einen Vergleich von gemessener und erwarteter Nernstspannung kann dann eine jeweilige Diagnoseschwelle angesetzt werden, um auf diese Weise die Diagnose durchzuführen und auf die Speicherfähigkeit zu schließen.A further, alternative or additional usable possibility of diagnosis according to diagnostic option 1 is the oxygen partial pressure in the reference gas space 132 via a moving load model, for example a in the data processing device 154 calculated loading model, to simulate. In this way, an expected Nernst voltage U N can be calculated. By comparing measured and expected Nernst voltage, a respective diagnostic threshold can then be applied in order to carry out the diagnosis and to conclude the storage capability in this way.

Die Umsetzung in der Steuerung 114 kann auf mehrere Weisen erfolgen, welche ebenfalls kombinierbar sind. So kann beispielsweise in dem Diagnosemodus 158 die Beaufschlagungsvorrichtung 150, beispielsweise ein Pumpstromregler, ausgeschaltet werden, und es kann, beispielsweise über die Messvorrichtung 146, eine resultierende Spannung U gemäß 2B erfasst werden, welche in diesem Fall in dem Diagnosemodus 158 im Wesentlichen der Nernstspannung UN entspricht.The implementation in the control 114 can be done in several ways, which are also combinable. For example, in the diagnostic mode 158 the loading device 150 , For example, a pumping current regulator, are turned off, and it can, for example via the measuring device 146 , a resulting voltage U according to 2 B which in this case are in the diagnostic mode 158 essentially corresponds to the Nernst voltage U N.

Eine zweite, alternativ oder zusätzlich umsetzbare Möglichkeit besteht darin, die Beaufschlagungsvorrichtung 150, beispielsweise den Pumpstromregler, nicht vollständig auszuschalten, sondern beispielsweise auf einen bekannten Pumpstrom zu regeln, beispielsweise einen Pumpstrom Ip von 0 oder nahe bei 0. Beispielsweise kann eine Regelung auf einen resultierenden Pumpstrom von Ip = 0 mit Up als Führungsgröße erfolgen. Ohne große Veränderung der Aussagekraft kann auch auf niedrige Pumpströme im Bereich 0 ≤ |Ip| ≤ 0,1 mA geregelt werden oder auf ähnlich kleine Pumpströme. In diesem Fall wirkt die Pumpspannung an der Zelle 152 der Nernstspannung an der Zelle 152 entgegen. Wenn sich die Pumpspannung Up und die Nernstspannung UN gegenseitig aufheben, verschwindet der Pumpstrom Ip. Diese Verfahren setzen gleichzeitig eine korrekte Kontaktierung voraus.A second, alternatively or additionally implementable possibility is the loading device 150 , For example, the pump current controller is not completely off but, for example to regulate to a known pump current, such as a pump current I p of 0 or close to 0. For example, = 0 effected a regulation to a resulting pumping current of I p U p as a reference variable. Without significant changes in the meaningfulness, low pump currents in the range 0 ≤ | I p | ≤ 0.1 mA or similar pumping currents. In this case, the pumping voltage acts on the cell 152 the Nernst voltage on the cell 152 opposite. When the pumping voltage U p and the Nernst voltage U N cancel each other out, the pumping current I p disappears. At the same time, these methods require correct contacting.

Eine dritte, ebenfalls alternativ oder zusätzlich realisierbare Möglichkeit der Umsetzung der Diagnosemöglichkeit 1 besteht darin, wiederum aus einem Beladungsmodell auf eine zu erwartende Nernstspannung UN zu schließen und dann die Pumpspannung Up derart zu wählen, dass diese die zu erwartende Nernstspannung UN gerade kompensieren sollte. Als Messgröße kann dann wiederum der Pumpstrom Ip, beispielsweise erfasst durch die Messvorrichtung 148, verwendet werden und/oder dessen zeitliche Änderung und/oder dessen Abweichung von dem zu erwartenden Pumpstrom Ip, welcher 0 ist.A third possibility, which can also be implemented alternatively or additionally, of implementing the diagnostic option 1 is, in turn, to deduce an expected Nernst voltage U N from a loading model and then to select the pump voltage U p in such a way that it precisely compensates for the expected Nernst voltage U N should. In turn, the pump current I p , for example detected by the measuring device, can then be used as the measured variable 148 , be used and / or its temporal change and / or its deviation from the expected pumping current I p , which is 0.

Diagnosemöglichkeit 2:Diagnostic option 2:

Bei einer zweiten, alternativ oder zusätzlich zur Diagnosemöglichkeit 1 realisierbaren Diagnosemöglichkeit 2 kann grundsätzlich von gleichen Ausgangsbedingungen für den Start des Diagnosemodus ausgegangen werden wie bei der Diagnosemöglichkeit 1. Im Unterschied zur Diagnosemöglichkeit 1 kann aber nunmehr mit einem vorgegebenen Pumpstrom Ip, beispielsweise mit einem vorgegebenen konstanten Pumpstrom, Sauerstoff aus dem Referenzgasraum 132 von der ALE 122 zur IPE 120 gepumpt werden, also mit einer gegenüber dem Messmodus entgegengesetzten Pumprichtung. Dabei können die für das Erreichen dieses Pumpstroms Ip erforderliche Pumpspannung Up und/oder deren Änderung und/oder deren zeitlicher Verlauf als Messgröße erfasst werden. Wie oben dargestellt, ist die treibende Kraft für den Pumpstrom Ip die effektive Spannung Ueff, welche sich aus einer Überlagerung der extern durch die Steuerung 114 aufgeprägten Pumpspannung Up und der Nernstspannung UN in der Zelle 152 ergibt. So können beispielsweise mindestens ein Absolutwert der benötigten Pumpspannung Up und/oder ein zeitlicher Verlauf der Pumpspannung Up bzw. eine zeitliche Änderung der Pumpspannung, beispielsweise eine Ableitung, erfasst werden. Dies ist exemplarisch in den 3A und 3B dargestellt. Wiederum bezeichnet die Bezugsziffer 156 dabei den Messmodus, und die Bezugsziffer 158 bezeichnet einen Diagnosemodus. Eine optionale Regenerationsphase ist wiederum nicht dargestellt. Im Diagnosemodus wird in diesem Fall die Pumpspannung Up, beispielsweise gemessen durch die Messvorrichtung 146, als Messgröße als zeitlicher Verlauf erfasst. Mittels dieses zeitlichen Verlaufs kann auf die zeitliche Änderung des Sauerstoff-Partialdrucks in dem Referenzgasraum 132 geschlossen werden. Fehlfunktionen des Referenzgasraums 132, beispielsweise des Abluftkanals, äußern sich in der Regel in einer starken zeitlichen Änderung der Pumpspannung Up. 3B zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf von Up, während 3A den Verlauf von Ip zeigt. Die für die Diagnose in dem Diagnosemodus 158 benutzten Ströme liegen vorzugsweise in einem Bereich von –0,15 mA bis –0,7 mA. Eine Aussage über die Speicherfähigkeit des Referenzgasraums 132, beispielsweise über eine Dichtigkeit oder Undichtigkeit des Abluftkanals, kann beispielsweise mittels mindestens eines Schwellwertverfahrens getroffen werden. So können ein oder mehrere Schwellwerte beispielsweise sowohl für den Absolutwert von Up als auch, alternativ oder zusätzlich, für die zeitliche Änderung ΔUp im Zeitintervall Δt vorgegeben werden. Auch andere Arten der Auswertungen sind möglich. Das Zeitintervall Δt wird dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 s und 8 s gewählt, vorzugsweise von 1,5 s bis 4 s. Die Gesamtzeit der Diagnose beträgt bevorzugt von 1 s bis 10 s, vorzugsweise von 2 s bis 6 s.In a second, alternatively or in addition to the diagnostic option 1 feasible diagnostic option 2 can be assumed in principle the same starting conditions for the start of the diagnostic mode as in the diagnostic option 1. In contrast to the diagnostic option 1 but now with a predetermined pumping current I p , for example, with a predetermined constant pumping current, oxygen from the reference gas space 132 from the ALE 122 to the IPE 120 be pumped, so with a relation to the measuring mode opposite pumping direction. The p for achieving this pumping current I required pump voltage U p to the change and / or the time course is recognized as a measure and / or. As indicated above, the driving force for the pumping current I p is the effective voltage U eff , which results from a superposition of the voltage externally by the controller 114 impressed pump voltage U p and the Nernst voltage U N in the cell 152 results. Thus, for example, at least one absolute value of the required pump voltage U p and / or a time profile of the pump voltage U p or a temporal change of the pump voltage, for example a derivative, can be detected. This is exemplary in the 3A and 3B shown. Again, the reference number 156 doing the measuring mode, and the reference number 158 denotes a diagnostic mode. An optional regeneration phase is again not shown. In the diagnostic mode, in this case, the pumping voltage U p , for example, measured by the measuring device 146 , recorded as a measured variable as a time course. By means of this time course can on the temporal change of the oxygen partial pressure in the reference gas space 132 getting closed. Malfunction of the reference gas space 132 , For example, the exhaust duct, express themselves in a rule in a strong change over time of the pumping voltage U p . 3B schematically shows the time course of U p , while 3A shows the course of I p . The one for the diagnosis in the diagnostic mode 158 used currents are preferably in a range of -0.15 mA to -0.7 mA. A statement about the Storage capacity of the reference gas space 132 , For example, via a leaktightness or leakage of the exhaust duct, can be taken for example by means of at least one threshold value. Thus, one or more threshold values can be preset, for example, both for the absolute value of U p and, alternatively or additionally, for the time change ΔU p in the time interval Δt. Other types of evaluations are possible. The time interval .DELTA.t is preferably selected in the range between 0.5 s and 8 s, preferably from 1.5 s to 4 s. The total time of diagnosis is preferably from 1 second to 10 seconds, preferably from 2 seconds to 6 seconds.

Diagnosemöglichkeit 3:Diagnostic option 3:

Die Diagnosemöglichkeiten 1 und 2 können, wie oben beschrieben, auch kombiniert werden, was eine Diagnosemöglichkeit 3 ergibt. So kann die Diagnosemöglichkeit 3 beispielsweise mit der Diagnosemöglichkeit 1 beginnen. An deren Ende kann dann jedoch beispielsweise nicht in den Messmodus 156 umgeschaltet werden, sondern ein weiterer Diagnosemodus 158 durchgeführt werden, insbesondere gemäß Diagnosemöglichkeit 2. Die kombinierten Informationen erhöhen die Zuverlässigkeit der Diagnose. Auch andere Kombinationen sind grundsätzlich möglich.The diagnostic options 1 and 2 can, as described above, also be combined, resulting in a diagnostic option 3. For example, the diagnostic option 3 can begin with the diagnostic option 1. At the end, however, it is not possible to enter the measuring mode, for example 156 but another diagnostic mode 158 in particular according to the diagnostic option 2. The combined information increases the reliability of the diagnosis. Other combinations are possible in principle.

Diagnosemöglichkeit 4:Diagnostic option 4:

Eine weitere Diagnosemöglichkeit (Diagnosemöglichkeit 4) ist in den 4A und 4B dargestellt. Diese Diagnosemöglichkeit 4 beruht vom Grundsatz her darauf, dass überprüft wird, welche Menge an Sauerstoff tatsächlich für eine Fettgasmenge zur Verfügung steht. Diese Methode erfordert in der Regel eine deutlich längere Zeit als die Diagnosemöglichkeiten 1 bis 3 oben und stellt dementsprechend höhere Anforderungen an die Betriebspunkte, an denen die Diagnose durchgeführt werden kann. Die Diagnosemöglichkeit 4 beruht beispielsweise auf dem Verfahren gemäß Diagnosemöglichkeit 2. Dies bedeutet, dass im Diagnosemodus 158 mit einem vorgegebenen Pumpstrom Ip, welcher konstant oder auch nicht-konstant sein kann, Sauerstoff aus dem Referenzgasraum 132, beispielsweise dem Abluftkanal, zur IPE 120 gepumpt wird. Allerdings wird bei dieser Diagnosemöglichkeit 4 der Effekt ausgenutzt, dass bei leerem Referenzgasraum 132 Up, welches beispielsweise wiederum durch die Messvorrichtung 146 erfassbar ist, extrem stark abfällt. Dies ist in den 4A und 4B erkennbar, wobei 4A wiederum den Pumpstrom Ip und 4B die Pumpspannung Up, jeweils als Funktion der Zeit t, zeigt. Die für diese Diagnosemöglichkeit 4 benutzten Ströme liegen typischerweise in einem Bereich von –0,3 mA und –1 mA. Auch andere Ströme sind jedoch grundsätzlich einsetzbar.Another diagnostic option (diagnostic option 4) is in the 4A and 4B shown. This diagnostic option 4 is based in principle on verifying which amount of oxygen is actually available for a quantity of fat gas. This method usually requires a much longer time than the diagnostic options 1 to 3 above and accordingly places higher demands on the operating points at which the diagnosis can be performed. The diagnostic option 4 is based, for example, on the method according to the diagnostic option 2. This means that in the diagnostic mode 158 with a predetermined pumping current I p , which may be constant or non-constant, oxygen from the reference gas space 132 , For example, the exhaust duct, for IPE 120 is pumped. However, in this diagnostic option 4, the effect is exploited that with an empty reference gas space 132 U p , which in turn, for example, by the measuring device 146 is detectable, falls extremely sharply. This is in the 4A and 4B recognizable, wherein 4A turn the pumping current I p and 4B the pump voltage U p , each as a function of time t, shows. The currents used for this diagnostic option 4 are typically in the range of -0.3 mA and -1 mA. However, other streams are basically used.

Für die eigentliche Diagnose gemäß der Diagnosemöglichkeit 4 können insbesondere die im Folgenden beschriebenen Methoden eingesetzt werden, welche jedoch auch kombinierbar sind.For the actual diagnosis according to the diagnostic option 4, in particular the methods described below can be used, which, however, can also be combined.

Bei einer ersten Methode kann die Zeit bis zum Erreichen einer vorgegebenen Pumpspannung Up bestimmt werden, beispielsweise einer vorgegebenen Pumpspannung, die im Bereich der zeitlich steil abfallenden Kurve am rechten Ende der 2B liegt. Diese kann mit vorgegebenen Werten verglichen werden und/oder mit der über ein Beladungsmodell berechneten Zeit verglichen werden. Vorteil dieser Methode ist, dass der erhaltene Wert beispielsweise auch als Kalibrationsgröße für das Beladungsmodell genutzt werden kann. Nachteilig an dieser Methode ist jedoch, dass in der Regel die benötigte Zeit für die Diagnose nicht bekannt ist. Dementsprechend ist in der Regel nicht bekannt, nach welcher Zeit beispielsweise wieder in einen Messmodus umgeschaltet werden kann.In a first method, the time to reach a predetermined pumping voltage U p can be determined, for example, a predetermined pumping voltage, in the region of the steeply sloping curve at the right end of 2 B lies. This can be compared with given values and / or compared with the time calculated via a loading model. Advantage of this method is that the value obtained can be used for example as a calibration size for the loading model. However, a disadvantage of this method is that as a rule the time required for the diagnosis is unknown. Accordingly, it is usually not known after which time, for example, it is possible to switch back to a measuring mode.

Nach einer zweiten Methode gemäß Diagnosemöglichkeit 4 kann die Pumpspannung Up nach einer vorgegebenen Zeit bestimmt werden. Ist die Pumpspannung Up nach einer festen Zeit noch oberhalb mindestens einer Diagnoseschwelle, so ist die Speicherfähigkeit noch in Ordnung. Diese Methode kann insbesondere derart durchgeführt werden, dass als zusätzliche Abbruchbedingung ein unterer Grenzwert für Up vorgegeben wird.According to a second method according to the diagnostic option 4, the pumping voltage U p can be determined after a predetermined time. If the pumping voltage U p is still above at least one diagnostic threshold after a fixed time, the storage capacity is still in order. This method can be carried out in particular such that a lower limit value for U p is specified as an additional termination condition.

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Claims (10)

Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum (112), insbesondere zum Nachweis einer Gaskomponente des Gases, wobei mindestens ein Sensorelement (118) mit mindestens einer Zelle (152) verwendet wird, wobei die Zelle (152) mindestens eine erste Elektrode (120), mindestens eine zweite Elektrode (122) und mindestens einen die erste Elektrode (120) und die zweite Elektrode (122) verbindenden Festelektrolyten (124) umfasst, wobei die erste Elektrode (120) mit Gas aus dem Messgasraum (112) beaufschlagbar ist, wobei die zweite Elektrode (122) mit mindestens einem Referenzgasraum (132) in Verbindung steht, wobei der Referenzgasraum (132) eingerichtet ist, um einen Vorrat einer Gaskomponente des Gases zu speichern, wobei das Verfahren mindestens zwei Betriebsmodi umfasst: – mindestens einen Messmodus (156), wobei in dem Messmodus die Zelle (152) als Pumpzelle betrieben wird und aus mindestens einem Pumpstrom durch die Pumpzelle auf die Eigenschaft geschlossen wird, und – mindestens einen Diagnosemodus (158), wobei in dem Diagnosemodus (158) eine Speicherfähigkeit des Referenzgasraums (132) überprüft wird, wobei mindestens eine durch eine an der Zelle (152) anliegende Nernstspannung beeinflusste Messgröße erfasst wird und aus der Messgröße auf die Speicherfähigkeit geschlossen wird.Method for detecting at least one property of a gas in a measuring gas space ( 112 ), in particular for detecting a gas component of the gas, wherein at least one sensor element ( 118 ) with at least one cell ( 152 ) is used, the cell ( 152 ) at least one first electrode ( 120 ), at least one second electrode ( 122 ) and at least one the first electrode ( 120 ) and the second electrode ( 122 ) connecting solid electrolyte ( 124 ), wherein the first electrode ( 120 ) with gas from the sample gas space ( 112 ) is acted upon, wherein the second electrode ( 122 ) with at least one reference gas space ( 132 ), the reference gas space ( 132 ) is arranged to store a supply of a gas component of the gas, the method comprising at least two operating modes: - at least one measuring mode ( 156 ), wherein in the measuring mode the cell ( 152 ) is operated as a pump cell and is closed from at least one pumping current through the pump cell to the property, and - at least one diagnostic mode ( 158 ), in the diagnostic mode ( 158 ) a storage capacity of the reference gas space ( 132 ), at least one of which is attached to the cell ( 152 ) Nesselstspannung affected measured variable is detected and is concluded from the measured variable on the storage capacity. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zwischen dem Messmodus (156) und dem Diagnosemodus (158) mindestens eine Regenerationsphase durchgeführt wird, insbesondere eine Regenerationsphase von 10 ms bis 2 s.Method according to the preceding claim, wherein between the measuring mode ( 156 ) and the diagnostic mode ( 158 ) at least one regeneration phase is carried out, in particular a regeneration phase of 10 ms to 2 s. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus einem Beladungsmodell des Referenzgasraums (132) auf einen zu erwartenden Partialdruck der Gaskomponente in dem Referenzgasraum (132) geschlossen wird, wobei aus dem zu erwartenden Partialdruck auf eine zu erwartende Nernstspannung der Zelle (152) geschlossen wird, wobei aus der zu erwartenden Nernstspannung auf eine zu erwartende Messgröße geschlossen wird, wobei die Messgröße mit der zu erwartenden Messgröße verglichen wird und aus diesem Vergleich auf die Speicherfähigkeit geschlossen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein from a loading model of the reference gas space ( 132 ) to an expected partial pressure of the gas component in the reference gas space ( 132 ), wherein from the expected partial pressure to an expected Nernst voltage of the cell ( 152 ) is closed, which is concluded from the expected Nernst voltage to an expected measurand, the measured variable is compared with the expected measure and is concluded from this comparison on the storage capacity. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messgröße mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, wobei aus dem Vergleich auf die Speicherfähigkeit geschlossen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the measured variable is compared with at least one threshold value, wherein from the comparison on the storage capability is concluded. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schwellwert ausgewählt ist aus: mindestens einem fest vorgegebenen Schwellwert; mindestens einem nach einem Beladungsmodell des Referenzgasraums (132) berechneten Schwellwert.Method according to the preceding claim, wherein the threshold value is selected from: at least one fixed predetermined threshold value; at least one according to a loading model of the reference gas space ( 132 ) calculated threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messgröße ausgewählt ist aus: der Nernstspannung an der Zelle (152); einem zeitlichen Verlauf der Nernstspannung an der Zelle (152); einer zeitlichen Änderung der Nernstspannung an der Zelle (152); einer Zeitdauer, bis die Nernstspannung an der Zelle (152) mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.Method according to one of the preceding claims, wherein the measured variable is selected from: the Nernst voltage at the cell ( 152 ); a time course of the Nernst voltage at the cell ( 152 ); a temporal change of the Nernst voltage at the cell ( 152 ); a period of time until the Nernst voltage on the cell ( 152 ) reaches at least a predetermined threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Diagnosephase mindestens ein vorgegebener Pumpstrom durch die Zelle (152) eingestellt wird, insbesondere eingeregelt wird, wobei die Messgröße ausgewählt ist aus: einer für die Einstellung des Pumpstroms erforderlichen Pumpspannung; einer zeitlichen Änderung der für die Einstellung des Pumpstroms erforderlichen Pumpspannung; einem zeitlichen Verlauf der für die Einstellung des Pumpstroms erforderlichen Pumpspannung; einer Zeitdauer, bis die für die Einstellung des Pumpstroms erforderliche Pumpspannung mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.Method according to one of the preceding claims, wherein in the diagnostic phase at least one predetermined pumping current through the cell ( 152 ) is set, in particular adjusted, wherein the measured variable is selected from: a pump voltage required for the adjustment of the pumping current; a change over time of the pumping voltage required for the adjustment of the pumping current; a time course of the pump voltage required for the adjustment of the pumping current; a period of time until the pumping voltage required for setting the pumping current reaches at least a predetermined threshold value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Diagnosemodus (158) die Zelle (152) mit mindestens einer vorgegebenen Pumpspannung beaufschlagt wird, wobei die Messgröße ausgewählt ist aus: einem Pumpstrom; einer zeitlichen Änderung des Pumpstroms; einem zeitlichen Verlauf des Pumpstroms; einer Zeitdauer, bis der Pumpstrom mindestens einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.Method according to one of the preceding claims, wherein in the diagnostic mode ( 158 ) the cell ( 152 ) is applied with at least one predetermined pumping voltage, wherein the measured variable is selected from: a pumping current; a temporal change of the pumping current; a time course of the pumping current; a period of time until the pumping current reaches at least a predetermined threshold value. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei aus einem Beladungsmodell des Referenzgasraums (132) auf einen zu erwartenden Partialdruck der Gaskomponente in dem Referenzgasraum (132) geschlossen wird, wobei aus dem zu erwartenden Partialdruck auf eine zu erwartende Nernstspannung der Zelle (152) geschlossen wird, wobei aus der Pumpspannung und der zu erwartenden Nernstspannung auf eine zu erwartende effektive Spannung an der Zelle (152) geschlossen wird, wobei aus der zu erwartenden effektiven Spannung auf eine zu erwartende Messgröße geschlossen wird, wobei die Messgröße mit der zu erwartenden Messgröße verglichen wird und aus diesem Vergleich auf die Speicherfähigkeit geschlossen wird.Method according to the preceding claim, wherein from a loading model of the reference gas space ( 132 ) to an expected partial pressure of the gas component in the reference gas space ( 132 ), wherein from the expected partial pressure to an expected Nernst voltage of the cell ( 152 ), wherein from the pumping voltage and the expected Nernst voltage to an expected effective voltage at the cell ( 152 ) is closed, being closed from the expected effective voltage to an expected measurand, the measured variable is compared with the expected measure and is concluded from this comparison on the storage capacity. Vorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum (112), insbesondere zum Nachweis einer Gaskomponente des Gases, wobei die Vorrichtung mindestens ein Sensorelement (118) und mindestens eine mit dem Sensorelement (118) verbundene Steuerung (114) umfasst, wobei das Sensorelement (118) mindestens eine Zelle (152) aufweist, wobei die Zelle (152) mindestens eine erste Elektrode (120), mindestens eine zweite Elektrode (122) und mindestens einen die erste Elektrode (120) und die zweite Elektrode (122) verbindenden Festelektrolyten (124) umfasst, wobei die erste Elektrode (120) mit Gas aus dem Messgasraum (112) beaufschlagbar ist, wobei die zweite Elektrode (122) mit mindestens einem Referenzgasraum (132) in Verbindung steht, wobei der Referenzgasraum (132) eingerichtet ist, um einen Vorrat der Gaskomponente zu speichern, wobei die Steuerung (114) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Contraption ( 110 ) for detecting at least one property of a gas in a sample gas space ( 112 ), in particular for detecting a gas component of the gas, wherein the device comprises at least one sensor element ( 118 ) and at least one with the sensor element ( 118 ) connected control ( 114 ), wherein the sensor element ( 118 ) at least one cell ( 152 ), wherein the cell ( 152 ) at least one first electrode ( 120 ), at least one second electrode ( 122 ) and at least one the first electrode ( 120 ) and the second Electrode ( 122 ) connecting solid electrolyte ( 124 ), wherein the first electrode ( 120 ) with gas from the sample gas space ( 112 ) is acted upon, wherein the second electrode ( 122 ) with at least one reference gas space ( 132 ), the reference gas space ( 132 ) is arranged to store a supply of the gas component, the controller ( 114 ) is arranged to perform a method according to any one of the preceding claims.
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