DE102012201471A1

DE102012201471A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines Abgassensors zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases in einem Messgasraum

Info

Publication number: DE102012201471A1
Application number: DE201210201471
Authority: DE
Inventors: Warren Suter; Walter Strassner; Heino Ehnis; Juergen Wilde; Alexander Bischoff; Frank Meier; Helge Schichlein; Andreas Schaak; Thomas Seiler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-01

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Abgassensors (110) zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases (112) in einem Messgasraum (114), insbesondere in einer Heizungsanlage, vorgeschlagen. Der Abgassensor (110) umfasst mindestens ein Sensorelement (116). Das Sensorelement (116) ist eingerichtet, um mindestens ein Messsignal entsprechend des erfassten Anteils des Gases (112) in dem Messgasraum (114) bereitzustellen. Das Verfahren umfasst mindestens einen Kalibrationsschritt. Der Kalibrationsschritt ist während eines Betriebs des Abgassensors (110) durchführbar.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, mittels derer mindestens ein Anteil eines Gases in einem Messgasraum erfasst werden kann. Unter der Erfassung kann insbesondere eine qualitative und/oder quantitative Erfassung verstanden werden. Beispiele derartiger Vorrichtungen sind insbesondere in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 160–165 dargestellt. Neben den dort dargestellten Vorrichtungen, insbesondere Sauerstoff-Sensoren, existieren jedoch auch Vorrichtungen und Verfahren zum Nachweis von Nicht-Sauerstoffgasen, wie beispielsweise Stickoxiden (NO_x), insbesondere bei vorhandenem Sauerstoffhintergrund. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in EP 0 769 693 A1 beschrieben. Es handelt sich dabei insbesondere um Festelektrolyt-Sensoren auf Zirkoniumdioxid-Basis. Die hierbei verwendeten Sensoren weisen typischerweise mehrere Abschnitte und/oder Kammern auf, welche beispielsweise durch mindestens eine Diffusionsbarriere voneinander getrennt sein können. Beispielsweise kann an einer ersten Pumpelektrode in einer oder mehreren vorgelagerten Pumpkammern Sauerstoff aus dem in die Kammern eindringenden Gas entfernt werden, so dass in nachgelagerten Kammern idealerweise kein Sauerstoff mehr vorhanden ist. Zur Einstellung eines Sauerstoffgehalts in einer vorgelagerten, mindestens einer ersten Kammer wird in der Regel mindestens eine Pumpspannung zwischen einer in dieser vorgelagerten Kammer angeordneten Pumpelektrode und einer außerhalb der Kammer angeordneten Außenelektrode angelegt, insbesondere derart, dass eine zwischen einer Referenzelektrode in einer Luftreferenz und einer Messelektrode in der Kammer erfasste Nernstspannung sich auf einen konstanten Wert einregelt. In einer nachgelagerten Kammer kann eine Sensorelektrode vorgesehen sein, die die Stickoxide zersetzt und den daraus entstandenen Sauerstoff als Ionenstrom zu der Referenzelektrode oder zu einer anderen Elektrode pumpt. Ein hierzu korrespondierender elektrischer Strom kann gemessen werden und kann als Maß für eine NO- bzw. NO_x-Konzentration in dem Gas dienen.
Bei einem Einsatz von Abgassensoren im Automotiv-Bereich kann im allgemeinen eine Haltbarkeit und/oder Signalverlässlichkeit für eine Dauer von ungefähr 6.000 Betriebsstunden vorausgesetzt werden. In nicht-automotiv-Anwendungen, beispielsweise bei Heizungen und/oder stationären Verbrennungskraftmaschinen, und/oder bei Off-Road-Fahrzeugen und/oder Flugzeugantrieben und/oder Schiffsantrieben kann die geforderte Einsatzdauer zum Teil erheblich darüber liegen. Beispielsweise können sich Signale, insbesondere Signale des Abgassensors, verändern, beispielsweise im Laufe der Zeit, beispielsweise durch Alterungseffekte, die verstärkt bei einem gleichmäßigen und/oder lang andauernden Betrieb des Abgassensors stattfinden, beispielsweise bei einem für Verbrennungsheizungsanlagen typischen Bereich von 8 % bis 10 % Sauerstoff. Beispielsweise kann der Abgassensor bei einem Start von Heizungsanlagen mit einem Messbereich von beispielsweise –20 mV im Magergas bis 900 mV im Fettgas bei 15 % Sauerstoff betrieben werden. Demgegenüber gibt es auch Lambdasonden, welche über einen größeren Messbereich verfügen und stabil über eine Zeit laufen. Diese Lambdasonden, insbesondere Lambdasonden nach dem amperometrischen Grenzstromprinzip, können beispielsweise als Basissonde für die vorliegende Erfindung dienen, insbesondere neben einem möglichen Einsatz mindestens einer mindestens einzelligen Breitbandsonde.
Eine Möglichkeit das Abgassensorsignal zu modifizieren und damit auch einer Veränderung des Signals entgegenzuwirken ist beispielsweise in DE 10 2009 029 168 A1 beschrieben. Diese Offenlegungsschrift beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Erfassung einer physikalischen Messgröße im Abgas einer Brennkraftmaschine mit einem Sensor einer ersten Art oder einem Sensor einer zweiten Art. Dem Sensor der ersten Art oder dem Sensor der zweiten Art wird wenigstens eine elektronische Schaltung zur Simulierung eines Sensors, der jeweils anderen Art zugeordnet. Beispielsweise wird hierin auch eine Ausgabe eines geänderten Spannungssignals oder Stromsignals beschrieben.
Eine Umsetzung, insbesondere des Abgassensorsignals, in einen analogen Ausgangssignalbereich von beispielsweise 0–10 V und/oder 0–20 mA oder einen digitalen Ausgangssignalbereich, wie er beispielsweise in CAM-Protokollen definiert ist, ist ebenfalls bereits Stand der Technik.
Eine Kalibrierung von in Heizungsanlagen eingebauten Abgassensoren erfolgt üblicherweise an Luft, daher ist derzeit zu einer erneuten Kalibrierung ein Ausbau des Abgassensors notwendig. Zurzeit werden üblicherweise Lambdasonden aus dem Automobilbereich für Anwendungen in der Heizungstechnik genutzt. Obwohl hier die Lambdasonden üblicherweise unter anderen Bedingungen als im Automobil und dazu noch viel länger betrieben werden, wird gefordert, dass der Abgassensor mit einer gewünschten Signalcharakteristik, insbesondere aus Sicht des Heizungsbenutzers, weitestgehend wartungsfrei oder wartungsarm arbeitet. Für einen weiten Bereich der nicht in der KFZ-Erprobung abgesicherten Non-OEM (Original Equipment Manufacturer) Anwendungen, wie beispielsweise für stationäre Verbrennungskraftmaschinen und/oder Off-Road-Fahrzeuge und/oder Flugzeugantriebe und/oder Schiffsantriebe, sind derzeit aus dem Stand der Technik nur wenige bzw. keine Standard-Produkte bekannt, welche beispielsweise einfach an dort etablierten Schnittstellen angedockt werden könnten.
Wünschenswert wäre daher ein Abgassensor, welcher ein Abgassensorsignal nach Eintritt einer unzulässigen Abweichung, zum Beispiel durch Alterungseffekte, derart modifiziert, dass bevorzugt wieder ein Neuzustand des Abgassensorsignals vorliegt. Wünschenswert wäre, auch während einer Modifikation ein Ersatzsignal zur Verfügung zu stellen, beispielsweise, damit ein Heizungsbetrieb ununterbrochen weiterlaufen kann, und/oder zumindest eine Ausgabe eines Wartungssignals. Vorzugsweise sollte auch ein geeigneter Zeit- und/oder Betriebspunkt erkannt und/oder abgewartet werden können, in welchem eine Modifikation des Sensorsignals starten und/oder stattfinden kann. Die Anwendung von Abgassensoren in Heizungsanlagen, insbesondere eine Modifizierung bekannter Lambdasonden für Heizungsanlagen, kann ein hohes Marktpotential haben. Daher ist ein Abgassensor und/oder ein Verfahren, insbesondere für eine Anwendung in Heizungsanlagen, wichtig.
Offenbarung der Erfindung
Es werden dementsprechend ein Verfahren und ein Abgassensor vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Verfahren und Abgassensoren zumindest weitgehend vermeiden. In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Abgassensors zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases in einem Messgasraum, insbesondere in einer Heizungsanlage, vorgeschlagen. Unter dem Ausdruck „Kalibrieren“ kann beispielsweise eine Messung verstanden werden, welche zu einer Feststellung und/oder einer Dokumentation und/oder eines Ausgleichs einer Abweichung eines Verhaltens einer Vorrichtung, insbesondere des Abgassensors, zu einer anderen Vorrichtung und/oder zu einem früheren Zustand des Abgassensors verwendet werden kann. Die Kalibrierung kann beispielsweise aufgrund von Alterungseffekten und/oder Fertigungsstreuungen durchgeführt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann "Kalibrieren" auch eine Behebung eines Alterungseffekts und/oder einer Fertigungsstreuung umfassen. Bei dem Abgassensor kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um einen Anteil eines Gases in einem Messgasraum zu erfassen. Bei dem Abgassensor kann es sich beispielsweise um eine Lambdasonde und/oder um einen NO_x-Sensor handeln. Bei der Erfassung kann es sich beispielsweise um eine quantitative und/oder qualitative Erfassung, insbesondere um eine Messung, handeln. Bei dem Anteil kann es sich beispielsweise um einen Partialdruck und/oder einen Prozentsatz einer Gaskomponente in dem Gas handeln. Bei dem Gas kann es sich prinzipiell um ein beliebiges fluides Medium handeln, bevorzugt kann es sich bei dem Gas um ein Abgas handeln. Bei der Gaskomponente kann es sich beispielsweise um Sauerstoff und/oder Stickstoff und/oder ein Stickoxid und/oder einen Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff und/oder andere Arten von Gaskomponenten handeln, insbesondere um solche Gaskomponenten, welche vorzugsweise spezifisch nachgewiesen werden können. Bei dem Messgasraum kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Raum handeln, welcher von dem Gas durchströmt wird und/oder welcher mit dem Gas beaufschlagt wird und/oder welcher von dem Gas gefüllt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Messgasraum um einen Abgastrakt einer Heizungsanlage, beispielsweise einen Kamin und/oder ein Abgasrohr, und/oder um eine Luftzuleitung zu einer Heizungsanlage handeln. Prinzipiell kann es sich bei dem Messgasraum um einen beliebigen Zuluft- und/oder Ablufttrakt, insbesondere einer Verbrennungsmaschine, beispielsweise eines Brenners, handeln. Bei der Heizungsanlage kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um Wärme zu generieren. Beispielsweise kann es sich bei der Heizungsanlage um eine Vorrichtung handeln, welche durch eine Verbrennung fossiler Brennstoffe, beispielsweise von Holz und/oder Öl und/oder Gas, Wärme erzeugt. Beispielsweise kann es sich auch um eine Müllverbrennungsanlage und/oder um ein Fernheizkraftwerk und/oder um ein Heizkraftwerk handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Heizungsanlage um eine Heizung, beispielsweise mit mindestens einem Ofen und/oder mindestens einer Feuerstelle, handeln. Die Heizungsanlage kann beispielsweise mindestens einen Brenner umfassen.
Der Abgassensor umfasst mindestens ein Sensorelement. Bei dem Sensorelement kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um mindestens einen Messwert zu erfassen. Bei dem Sensorelement kann es sich insbesondere um ein elektrochemisches Sensorelement handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Sensorelement um eine Vorrichtung handeln, welche ausgestaltet ist, um den mindestens einen Anteil des Gases in dem Messgasraum zu erfassen. Das Sensorelement kann beispielsweise einen keramischen Schichtaufbau umfassen. Das Sensorelement kann insbesondere wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgestaltet sein, beispielsweise wie oben beschrieben. Das Sensorelement kann grundsätzlich mehrzellig aufgebaut sein, kann jedoch auch als Einzeller ausgestaltet sein. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um eine Lambdasonde, insbesondere eine Breitbandlambdasonde und/oder eine Sprungsonde, handeln. Das Sensorelement kann beispielsweise mindestens zwei Elektroden und mindestens einen die Elektroden verbindenden Festelektrolyten aufweisen. Bei einer Elektrode kann es sich insbesondere um ein Bauteil handeln, welches mit einer elektrischen Spannung und/oder mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden kann. Die Elektrode kann beispielsweise zumindest teilweise aus einem leitfähigen Material hergestellt sein. Bei den mindestens zwei Elektroden kann es sich beispielsweise um mindestens eine äußere Pumpelektrode und/oder mindestens eine innere Pumpelektrode und/oder mindestens eine Referenzelektrode handeln. Bei einem Festelektrolyten kann es sich insbesondere um einen keramischen Festelektrolyten handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Skandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ). Der Festelektrolyt, beispielsweise ein Festkörperelektrolyt, kann vorzugsweise gasundurchlässig sein und/oder kann einen ionischen Transport, beispielsweise einen ionischen Sauerstofftransport, gewährleisten. Das Sensorelement kann insbesondere eingerichtet sein, um mindestens ein Sensorsignal zu generieren. Bei dem Sensorsignal kann es sich um ein beliebiges durch physikalische Prozesse generiertes Signal handeln.
Das Sensorelement ist eingerichtet, um mindestens ein Messsignal entsprechend des erfassten Anteils des Gases in dem Messgasraum bereitzustellen. Bei dem Messsignal kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Signal handeln, welches mit dem zu erfassenden Anteil des Gases in dem Messgasraum korreliert. Bei dem Messsignal kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Signal, beispielsweise um einen elektrischen Strom und/oder um eine elektrische Spannung, handeln. Bei dem Messsignal kann es sich beispielsweise um mindestens ein analoges Signal und/oder um mindestens ein digitales Signal handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Messsignal um mindestens einen Pumpstrom und/oder mindestens eine Pumpspannung handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Messsignal auch um mindestens eine Temperatur und/oder mindestens einen Druck handeln.
Das Verfahren umfasst mindestens einen Kalibrationsschritt. Bei dem Kalibrationsschritt kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Verfahrensschritt handeln, welcher zumindest teilweise die Kalibration des Abgassensors umfasst. Beispielsweise kann es sich bei dem Kalibrationsschritt um eine zeitlich begrenzte Phase des Verfahrens handeln.
Der Kalibrationsschritt ist während eines Betriebs des Abgassensors durchführbar. Unter dem Betrieb kann insbesondere ein Modus des Abgassensors verstanden werden, insbesondere ein Modus des Abgassensors außerhalb der Produktion, beispielsweise bei einem Benutzer, insbesondere in einem Heizungsraum. Bei dem Betrieb kann es sich insbesondere um einen Modus des Abgassensors bei Eingeschalteter Heizungsanlage handeln, beispielsweise auch während einer Erfassung des mindestens einen Anteils des Gases in dem Messgasraum. Bei dem Kalibrationsschritt während des Betriebs kann es sich insbesondere nicht um eine Erstkalibration des Abgassensors, beispielsweise bei der Produktion, handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Kalibrationsschritt während eines Betriebs auch um einen Kalibrationsschritt außerhalb einer Werkstatt eines Fachmanns handeln. Der Kalibrationsschritt während des Betriebs kann insbesondere in und/oder an der Heizungsanlage durchgeführt werden. Der Abgassensor kann beispielsweise in der Heizungsanlage integriert sein, insbesondere während des Kalibrationsschritts. Beispielsweise kann der Abgassensor während des Kalibrationsschritts auch aus der Heizungsanlage ausgebaut sein. Prinzipiell kann der Abgassensor auch extern, insbesondere außerhalb der Heizungsanlage, angeordnet sein. Der Abgassensor kann beispielsweise zentral und/oder dezentral ausgestaltet und/oder angeordnet sein. Der Abgassensor kann beispielsweise in einer Steuerung der Heizungsanlage und/oder eines Motors angeordnet sein. Beispielsweise kann der Abgassensor, zumindest elektronisch, mit der Heizungsanlage und/oder der Steuerung der Heizungsanlage und/oder mit dem Motor verbunden sein.
Der Abgassensor und/oder das Sensorelement und/oder die Heizanlage können insbesondere mindestens eine Steuerung umfassen. Die Steuerung kann eingerichtet sein, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und/oder den erfindungsgemäßen Abgassensor und/oder die Heizungsanlage anzusteuern. Die Steuerung kann beispielsweise über mindestens eine Schnittstelle mit dem Sensorelement verbunden sein. Die Steuerung kann vollständig oder teilweise in das Sensorelement und/oder in den Abgassensor und/oder in die Heizungsanlage integriert sein. Die Steuerung kann beispielsweise auch ganz oder teilweise in anderen Komponenten integriert sein, beispielsweise in einem Stecker und/oder in einer Motorsteuerung und/oder in einer Heizungssteuerung. Die Steuerung kann beispielsweise mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, beispielsweise um die Elektroden mit Strom und/oder Spannung zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder um eine Stromquelle handeln. Weiterhin kann die Steuerung gegebenenfalls mindestens eine Messvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens eine Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung. Weiterhin kann die Steuerung beispielsweise mindestens eine Auswertevorrichtung, beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Weiterhin optional kann die Steuerung mindestens einen Signalgenerator umfassen. Die Steuerung kann überdies optional mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen Lock-in-Regler umfassen. Der Abgassensor kann beispielsweise als Steckfühler ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt kann der Abgassensor mindestens ein Gehäuse aufweisen.
Während des Kalibrationsschritts kann mindestens ein Ersatzsignal, beispielsweise anstelle des Messsignals oder zusätzlich zu dem Messsignal, bereitgestellt werden. Bei dem Ersatzsignal kann es sich beispielsweise um ein Signal handeln, welches eingerichtet ist, um einen Heizbetrieb und/oder um den Betrieb weiterlaufen zu lassen. Insbesondere während des Kalibrationsschritts, beispielsweise gesteuert und/oder quasi-gesteuert. Das Ersatzsignal kann insbesondere eingerichtet sein, um einen Heizungsbetrieb ununterbrochen weiterlaufen lassen zu können, insbesondere während des Kalibrationsschritts und/oder während eines Betriebs mit einem ausgebauten Sensorelement und/oder während einer Unterbrechung der Erfassung des mindestens einen Anteils des Gases in dem Messgasraum, beispielsweise durch das Sensorelement. Bei dem Ersatzsignal kann es sich insbesondere auch um ein Signal handeln, welches einem Messsignal zumindest ähnlich sein kann. Beispielsweise kann das Ersatzsignal bevorzugt ein elektrisches Signal, beispielsweise ein elektrischer Strom und/oder eine elektrische Spannung, sein. Das Ersatzsignal kann beispielsweise ein analoges Signal und/oder ein digitales Signal sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Ersatzsignal um ein modifiziertes Messsignal handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Ersatzsignal und/oder bei dem Messsignal um ein Sensorsignal handeln. Bei dem Ersatzsignal kann es sich beispielsweise um ein inverses Messsignal handeln. Das Ersatzsignal kann insbesondere aus dem Messsignal durch eine Modifikation generiert werden. Die Modifikation kann insbesondere eine Invertierung und/oder eine Verstärkung beispielsweise durch mindestens einen Operationsverstärker, umfassen. Bei dem Ersatzsignal kann es sich beispielsweise um ein von einem Signalgenerator generiertes Signal handeln, wobei der Signalgenerator beispielsweise von der Steuerung umfasst sein kann. Bei dem Ersatzsignal kann es sich beispielsweise auch um mindestens einen Teil einer internen Referenzspannung und/oder eines Referenzstroms handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Ersatzsignal auch um ein Signal handeln, welches durch mindestens einen Spannungsteiler und/oder mindestens einen Stromteiler und/oder durch mindestens eine programmgesteuerte Spannungsquelle und/oder Stromquelle, beispielsweise durch die Beaufschlagungsvorrichtung und/oder die Steuerung, generiert werden kann. Beispielsweise kann während des Kalibrationsschritts, beispielsweise alternierend, zwischen dem Ersatzsignal und dem Messsignal und/oder dem tatsächlichen Signal gewechselt werden, insbesondere gesteuert durch die Steuerung und/oder durch einen Benutzer, beispielsweise manuell. Das Ersatzsignal kann beispielsweise erzeugt und/oder generiert werden, bevorzugt durch die Steuerung. Beispielsweise kann das Ersatzsignal zumindest teilweise durch eine Simulation erzeugt und/oder festgesetzt werden und/oder kann bereits bei der Produktion in dem Abgassensor, beispielsweise in der Steuerung, abgespeichert worden sein.
In dem Verfahren kann mindestens ein Wartungssignal generiert werden. Bei dem Wartungssignal kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Signal handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Wartungssignal um ein Signal handeln, welches mindestens eine Information umfasst. Bei dem Wartungssignal kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Signal, beispielsweise einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Spannung, handeln. Bei dem Wartungssignal kann es sich beispielsweise um ein Signal zum Ansteuern mindestens einer Signalleuchte, beispielsweise einer Leuchtdiode, insbesondere einer roten oder orangenen LED, handeln. Das Wartungssignal kann beispielsweise von der Steuerung erzeugt werden und/oder von dem Benutzer. Beispielsweise kann das Wartungssignal ausgegeben werden, beispielsweise an den Benutzer und/oder an die Steuerung. Beispielsweise kann durch Ausgabe des Wartungssignals zur Durchführung des Kalibrationsschritts aufgefordert werden, beispielsweise durch die Steuerung und/oder durch den Benutzer. Das Wartungssignal kann beispielsweise dazu dienen, den Benutzer aufzufordern, den Kalibrationsschritt durchzuführen. Beispielsweise kann das Wartungssignal dazu dienen, einem Benutzer anzuzeigen, dass gerade der Kalibrationsschritt durchgeführt wird. Das Wartungssignal kann beispielsweise als Triggersignal für die Steuerung zur Durchführung des Kalibrationsschritts dienen. Das Wartungssignal kann beispielsweise automatisch in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen, beispielsweise bei der Produktion festgelegten, Zeitabständen gesetzt werden oder kann von der Steuerung entsprechend einer Auswertung mindestens eines Parameters gesetzt werden, beispielsweise einer Betriebsstundenzahl und/oder einer Temperatur und/oder des Anteils, insbesondere des Anteils des Gases und/oder eines Anteils einer Gaskomponente, beispielsweise in dem Gas, und/oder eines Widerstands.
Der Kalibrationsschritt kann beispielsweise automatisch und/oder halbautomatisch durchgeführt werden. Unter dem Ausdruck „automatisch“ kann beispielsweise eine Durchführung durch mindestens ein Computerprogramm und/oder durch die Steuerung verstanden werden. Unter dem Ausdruck „halbautomatisch“ kann verstanden werden, dass mindestens ein Benutzer und/oder mindestens ein Fachmann mindestens einen Teil des Kalibrationsschritts ausführt, beispielsweise mindestens einen Kalibrationsschritt durch Setzen des Wartungssignals und/oder durch Wahrnehmen des Wartungssignals und/oder durch Bestätigung des Wartungssignals startet.
Beispielsweise kann in dem Kalibrationsschritt das Sensorelement aus dem Abgassensor ausgebaut sein und/oder der Abgassensor kann aus dem Messgasraum ausgebaut werden. Beispielsweise kann das Sensorelement und/oder der Abgassensor während des Kalibrationsschritts aus der Heizungsanlage ausgebaut sein. Insbesondere kann in dem Kalibrationsschritt das Sensorelement aus dem Abgassensor ausgebaut werden. Unter „ausgebaut“ kann hierbei verstanden werden, dass zumindest ein Teil des Sensorelements und/oder des Abgassensors räumlich und/oder elektrisch von dem Abgassensor und/oder von der Heizungsanlage entfernt werden kann. Beispielsweise kann unter „ausgebaut“ auch verstanden werden, dass zumindest ein Teil des Sensorelements und/oder des Abgassensors während des Kalibrationsschritts nicht elektrisch mit der Heizungsanlage und/oder mit dem Abgassensor verbunden ist. Beispielsweise kann es sein, dass während des Kalibrationsschritts das Sensorelement und/oder der Abgassensor nicht mit der Steuerung verbunden ist. Beispielsweise kann das Sensorelement und/oder der Abgassensor während des Kalibrationsschritts zwar mit der Steuerung aber nicht mit der Auswertevorrichtung und/oder mit einer Ausgabevorrichtung, beispielsweise zur Ausgabe des erfassten Anteils des Gases in dem Messgasraum, verbunden sein, insbesondere elektrisch verbunden sein.
Der Kalibrationsschritt kann mindestens einen Diagnoseschritt, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Betriebszustands des Abgassensors und/oder des Sensorelements und/oder der Heizungsanlage, umfassen. Bei dem Betriebszustand kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Zustand des Abgassensors und/oder der Heizungsanlage und/oder des Sensorelements handeln. Die Kalibrierung der Betriebspunkte des Abgassensors und/oder des Sensorelements können bevorzugt mittels Erzeugen von definierten Betriebspunkten und/oder Betriebszuständen der Heizungsanlage, insbesondere des Heizungssystems, erfolgen. Der Kalibrationsschritt kann insbesondere bei mindestens einem definierten Betriebspunkt der Heizungsanlage und/oder mindestens einem definierten Betriebszustand der Heizungsanlage durchgeführt werden. Der Kalibrationsschritt kann insbesondere die Kalibrierung von Betriebspunkten des Abgassensors und/oder des Sensorelements umfassen. Beispielsweise kann es sich bei dem Betriebszustand und/oder bei dem Betriebspunkt, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Sensorelements und/oder des Abgassensors, um eine bestimmte Parametereinstellung und/oder deren Messwerte und/oder davon abgeleitete Größen handeln, beispielsweise kann es sich um den Parameter und/oder um einen Wert handeln. Bei dem Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage, kann es sich beispielsweise um eine Heizfunktion und/oder um einen Wirkungsgrad und/oder um eine Heizleistung und/oder um eine Emission und/oder um eine Temperatur mindestens eines Teils des Abgassensors und/oder der Heizungsanlage und/oder eine Abgastemperatur und/oder eine Betriebstemperatur und/oder eine Betriebsdauer und/oder eine Einsatzdauer und/oder einen Innenwiderstand und/oder eine Pumpspannung und/oder einen Pumpstrom und/oder ein Verhältnis zwischen dem Pumpstrom und der Pumpspannung I_p/U_p handeln. Das Erkennen, insbesondere während des Diagnoseschrittes, ob eine Kalibrierung, insbesondere der Kalibrationsschritt, angestoßen und/oder gestartet werden soll, kann bevorzugt durch Erkennen der Veränderung von Betriebspunkten des Abgassensors und/oder der Heizungsanlage und/oder des Sensorelements, insbesondere während einer ablaufenden Diagnose, insbesondere während des Diagnoseschritts, z.B. durch mindestens einen Vergleich des Pumpstroms I_p bei einer bestimmten Pumpspannung U_p oder bei mehreren U_p bewerkstelligt werden. Der Kalibrationsschritt kann mindestens einen Modifikationsschritt, insbesondere zu einer Regeneration des Sensorelements und/oder zu einem Abgleich des Sensorelements, umfassen. Bei der Regeneration kann es sich prinzipiell um eine beliebige Regenerationsmaßnahme handeln, beispielsweise um eine abgassensorspezifische Regenerationsmaßnahme. Beispielsweise kann die Regeneration dazu dienen, einen Alterungsprozess des Abgassensors und/oder des Sensorelements rückgängig zu machen oder zu mindern. Beispielsweise kann die Regeneration einen Austausch mindestens eines Teils des Sensorelements und/oder des Abgassensors umfassen, beispielsweise einen Ersatzteilaustausch. Beispielsweise kann die Regeneration mindestens eine Entfernung von Schmutz und/oder Verunreinigungen, beispielsweise an dem Abgassensor und/oder an dem Sensorelement und/oder an der Heizungsanlage, umfassen, beispielsweise eine Entfernung von Ruß. Beispielsweise kann die Regeneration auch mindestens einen Austausch mindestens eines Filters des Abgassensors und/oder des Sensorelements umfassen. Bei dem Modifikationsschritt kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Schritt des Verfahrens handeln, wobei in dem Modifikationsschritt bevorzugt mindestens eine Eigenschaft des Abgassensors und/oder des Sensorelements und/oder der Heizungsanlage verändert wird. Beispielsweise kann in dem Modifikationsschritt mindestens ein Pumpstrom und/oder mindestens eine Pumpspannung und/oder mindestens eine Temperatur eines Teil des Abgassensors und/oder mindestens eine Verschmutzung und/oder mindestens ein Ansteuerungsparameter und/oder mindestens eine Kalibrierung verändert werden. Der Diagnoseschritt kann beispielsweise zumindest teilweise vor dem Modifikationsschritt durchgeführt werden. Prinzipiell können der Diagnoseschritt und der Modifikationsschritt sich überlappen und/oder können gleichzeitig, insbesondere simultan, durchgeführt werden. Beispielsweise können der Diagnoseschritt und/oder der Modifikationsschritt auch zeitlich getrennt voneinander durchgeführt werden, beispielsweise nacheinander und/oder getrennt durch mindestens einen weiteren Verfahrensschritt.
Das Verfahren kann zumindest teilweise ein iteratives Verfahren sein, wobei der Diagnoseschritt und/oder der Modifikationsschritt iterativ wiederholt werden können, insbesondere alternierend wiederholt werden können. Unter dem iterativen Verfahren kann hierbei insbesondere ein Verfahren verstanden werden, welches sich einer Lösung, beispielsweise der Kalibration des Abgassensors, schrittweise, beispielsweise durch sukzessive Approximation, annähert. Das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere als iteratives Verfahren, kann insbesondere eine wiederholte Anwendung des Modifikationsschritt und/oder des Diagnoseschritts umfassen. Beispielsweise können Ergebnisse des ersten Diagnoseschritts und/oder des ersten Modifikationsschritts als Ausgangswerte des jeweils nächsten Diagnoseschritts und/oder eines nächsten Modifikationsschritts verwendet werden. Beispielsweise kann in dem Verfahren und/oder in dem iterativen Verfahren, eine Kalibrierung schrittweise verbessert werden.
Der Abgassensor kann mindestens einen Re-adjust-Knopf umfassen. Der Re-adjust-Knopf kann beispielsweise an einem Anschlussgehäuse mit integrierter Elektronik und/oder an einer Benutzerschnittstelle und/oder an einer Tastatur und/oder an einem Touchpad und/oder an einem Bedienterminal und/oder an der Steuerung angeordnet sein. Unter dem Re-adjust-Knopf kann beispielsweise eine Vorrichtung verstanden werden, welche es dem Benutzer erlaubt, den Kalibrationsschritt zu starten. Beispielsweise kann es sich bei dem Re-adjust-Knopf um einen Reset-Knopf, beispielsweise an einem Stecker-Elektronikgehäuse, handeln. Ein Betätigen des Re-adjust-Knopfes kann den Diagnoseschritt und/oder den Modifikationsschritt starten und/oder unterbrechen und/oder stoppen. Beispielsweise kann der Diagnoseschritt und/oder der Modifikationsschritt auch mindestens einen Normalbetrieb umfassen, wobei in dem Normalbetrieb bevorzugt die Erfassung des mindestens einen Anteils das Gases in dem Messgasraum durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann der Re-adjust-Knopf durch den Benutzer und/oder automatisch betätigt werden, beispielsweise durch die Steuerung. Der Re-adjust-Knopf kann beispielsweise bevorzugt bei aus dem Abgassensor ausgebautem Sensorelement betätigt werden, beispielsweise ausschließlich. Beispielsweise kann durch den Re-adjust-Knopf ein Triggersignal, insbesondere zum Starten des Kalibrationsschritts und/oder des Modifikationsschritts und/oder des Betriebs und/oder des Normalbetriebs, gesetzt werden.
Der Abgassensor kann mindestens eine „+“-Taste und/oder mindestens eine „–“-Taste umfassen. Bei der „+“-Taste und/oder der „–“-Taste und/oder dem Re-adjust-Knopf kann es sich beispielsweise um Tasten und/oder Knöpfe und/oder Bedienelemente handeln. Die „+“-Taste und/oder die „–“-Taste und/oder der Re-adjust-Knopf können beispielsweise an einem Touchpad und/oder an einer Tastatur und/oder an einer Bedieneinheit und/oder an einer Benutzerschnittstelle angeordnet sein. Bei der „+“-Taste und/oder der „–“-Taste und/oder dem Re-adjust-Knopf kann es sich beispielsweise auch um ein Drehrad und/oder einen Schalter, beispielsweise einen Kippschalter und/oder einen Wippschalter und/oder einen Schiebeschalter und/oder einen Schlüsselschalter, handeln. Die „–“-Taste kann beispielsweise bei einer Verschlechterung des Betriebszustands, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors, betätigt werden. Die „+“-Taste kann beispielsweise bei einer Verbesserung des Betriebszustandes, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors, betätigt werden. Bei dem Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors, kann es sich beispielsweise auch um mindestens einen Wirkungsgrad und/oder mindestens eine Heizleistung und/oder mindestens eine Emission handeln. Die „–“-Taste und/oder die „+“-Taste können beispielsweise ein Feedback zu einem Kalibrationsschritt und/oder zu einem Diagnoseschritt und/oder zu einem Modifikationsschritt geben. Besonders bevorzugt kann die "–"-Taste bei einer Abweichung von einer ursprünglichen Kalibrierung, beispielsweise einer positiven Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, insbesondere bei einer Erhöhung eines Sondensignals, betätigt werden. Bei der ursprünglichen Kalibrierung kann es sich beispielsweise um eine Kalibrierung bei der Herstellung und/oder bei Inbetriebnahme des Abgassensors und/oder der Heizungsanlage handeln oder um die zuletzt durchgeführte Kalibrierung und/oder um einen Abgleich. Die "+"-Taste kann besonders bevorzugt bei einer Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, beispielsweise einer negativen Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, insbesondere bei einer Absenkung des Sondensignals, betätigt werden. Bei der positiven und/oder der negativen Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung kann es sich beispielsweise um eine höhere und/oder niedrigere Steigung einer Kennlinie im Vergleich zu einer Kennlinie der ursprünglichen Kalibrierung handeln. Bei dem Sondensignal kann es sich beispielsweise um das Messsignal und/oder mindestens einen elektrischen Strom und/oder mindestens eine elektrische Spannung handeln. Je nach Betätigung der „+“-Taste und/oder der „–“-Taste kann die Kennlinie in unterschiedlicher Weise verändert werden. Bei der Kennlinie kann es sich insbesondere um eine Abhängigkeit des Messsignals von dem Anteil des Gases in dem Messgasraum handeln. Die Kennlinie kann beispielsweise im Rahmen des Kalibrationsschritts und/oder des Modifikationsschritts, beispielsweise als Abgleich, verändert werden. Beispielsweise kann ein Offset und/oder eine Steigung der Kennlinie verändert, beispielsweise erhöht oder erniedrigt, werden. Beispielsweise kann der Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors, auch direkt eingegeben werden, beispielsweise durch eine Tastatur und/oder durch ein Eingabegerät, beispielsweise ein manuelles und/oder akustisches Eingabegerät.
Der Modifikationsschritt kann beispielsweise eine Umkehrung mindestens einer Pumpspannung und/oder mindestens eines Pumpstroms und/oder eine Erhöhung oder Erniedrigung des Pumpstroms und/oder der Pumpspannung und/oder eine Änderung einer Temperatur mindestens eines Teils des Abgassensors umfassen, insbesondere um einen Faktor F. Bei der Umkehrung der Pumpenspannung und/oder des Pumpstroms kann es sich insbesondere um eine Umpolung, beispielsweise um eine Richtungsänderung, insbesondere von durch den Festelektrolyten propagierenden Ionen, handeln. F kann beispielsweise eine Funktion des Pumpstroms und/oder der Pumpspannung sein. F kann beispielsweise ein Element der rationalen Zahlen und/oder der reellen Zahlen sein.
Beispielsweise kann in dem Modifikationsschritt und/oder in dem Kalibrationsschritt die Kennlinie abgeglichen werden. Bei der Kennlinie kann es sich insbesondere um einen Zusammenhang zwischen dem Messsignal und dem Anteil des Gases in dem Messgasraum handeln. Insbesondere kann es sich bei der Kennlinie um eine Kalibrationslinie handeln. Beispielsweise kann die Kennlinie abgeglichen werden zu einer Kompensation einer Abgassensortrift und/oder zu einer Neukalibrierung, beispielsweise der Heizungsanlage. Beispielsweise kann auch mindestens eine zweite Kennlinie bei dem Modifikationsschritt aktiviert werden, Beispielsweise mindestens eine zweite Kennlinie, welche in der Steuerung, beispielsweise in einem Speicher der Steuerung, hinterlegt sein kann oder hinterlegt werden kann.
In dem Diagnoseschritt kann mindestens ein Zeitpunkt und/oder mindestens ein Betriebspunkt, beispielsweise des Abgassensors und/oder des Sensorelements, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, zur Durchführung des Modifikationsschritts bestimmt werden, insbesondere durch die Steuerung, und/oder abgewartet werden, beispielsweise durch mindestens einen von dem Abgassensor umfassten Betriebsstundenzähler und/oder durch Messung einer Pumpspannung und/oder durch Messung mindestens eines Pumpstroms und/oder mindestens einer Abgastemperatur, beispielsweise durch mindestens einen von der Sensorvorrichtung umfassten Temperatursensor. Beispielsweise kann der Zeitpunkt und/oder der Betriebspunkt, beispielsweise des Abgassensors und/oder des Sensorelements, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, durch überschreiten oder unterschreiten eines Schwellwerts und/oder Detektion mindestens eines Alterungsdefektes bestimmt werden. Bei dem Zeitpunkt und/oder bei dem Betriebspunkt, beispielsweise des Abgassensors und/oder des Sensorelements, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, zur Durchführung des Modifikationsschritts kann es sich beispielsweise um einen klar definierten Zeitpunkt und/oder um einen Zeitbereich und/oder einen Verfahrensschritt und/oder einen Betriebsschritt und/oder einen Betriebsmodus und/oder eine Zeit in einem Betriebszyklus handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Zeitpunkt und/oder bei dem Betriebspunkt, beispielsweise des Abgassensors und/oder des Sensorelements, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, zur Durchführung des Modifikationsschritts um einen Zeitpunkt zum Auslösen eines Triggersignals zur Durchführung des Modifikationsschritts und/oder des Kalibrationsschritts und/oder des Diagnoseschritts handeln.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abgassensor zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases in dem Messgasraum vorgeschlagen. Der Abgassensor umfasst mindestens ein Sensorelement. Der Abgassensor ist eingerichtet, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Beispielsweise kann der Abgassensor Merkmale des Abgassensors, wie oben beschrieben, aufweisen. Der Abgassensor kann beispielsweise mindestens einen Mikrocomputer, beispielsweise mindestens einen Controller, umfassen.
Der Abgassensor kann mindestens ein Anschlussgehäuse umfassen. Bei dem Anschlussgehäuse kann es sich beispielsweise um ein beliebiges Gehäuse handeln, welches zumindest teilweise getrennt von dem Sensorelement ausgestaltet sein kann. Das Anschlussgehäuse kann beispielsweise mindestens einen Stecker und/oder mindestens eine Bedienschnittstelle und/oder mindestens eine Tastatur und/oder mindestens einen Monitor und/oder mindestens einen Touchpad-Monitor umfassen und/oder die Steuerung und/oder die Auswerteschaltung umfassen. Das Anschlussgehäuse kann mindestens eine „+“-Taste oder mindestens eine „–“-Taste und/oder mindestens einen Re-adjust-Knopf, insbesondere wie oben beschrieben, aufweisen. Das Sensorelement kann mit mindestens einer Steuerung, beispielsweise einer Ansteuerung, insbesondere des Abgassensors, verbindbar und/oder verbunden sein. Die Steuerung des Abgassensors kann beispielsweise in eine Anschlussschaltung integriert sein, insbesondere mit integrierter Elektronik und/oder in eine Steckerelektronik, beispielsweise umfassend mindestens ein Computerprogramm. Unter „verbindbar“ kann insbesondere eine elektrische Verbindbarkeit und/oder eine Verbindbarkeit zum Transport von Informationen verstanden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Abgassensor können eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Verfahren und Abgassensoren aufweisen. Beispielsweise können eine elektronische Schaltung, beispielsweise die Steuerung umfassend, und eine Basissonde, beispielsweise eine Lambdasonde, derart zusammenwirken, dass eine hohe Stabilität, insbesondere des Sensorsignals, insbesondere über die Lebenszeit des Abgassensors, ermöglicht werden kann. Die Steuerung kann insbesondere als in einem Anschlussgehäuse untergebrachte Elektronik ausgestaltet sein. Aufgrund des Anschlussgehäuses kann der Abgassensor, beispielsweise als Sonde, ohne zusätzliche Umarbeiten an einer Software und/oder an einer Hardware einer Heizungsanlage direkt austauschbar und/oder betreibbar sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1: Ein Diagramm zu einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2A: ein Diagramm zu einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in ungeregeltem Betrieb;
2B: ein Diagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in geregeltem Betrieb; und
3: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgassensors.
Ausführungsbeispiele
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgassensors 110 zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases 112 in einem Messgasraum 114 dargestellt. Der Abgassensor 110 umfasst mindestens ein Sensorelement 116. Der Abgassensor 110 ist eingerichtet, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Der Abgassensor 110 kann mindestens ein Anschlussgehäuse 118 umfassen. Bei dem Anschlussgehäuse 118 kann es sich beispielsweise um einen Stecker handeln. Das Anschlussgehäuse 118 kann mindestens eine „+“-Taste 120 und/oder mindestens eine „–“-Taste 122 und/oder mindestens einen Re-adjust-Knopf 124 aufweisen. Das Sensorelement 116 kann mit mindestens einer Steuerung 126, beispielsweise einer Ansteuerung, verbindbar sein und/oder verbunden sein. Die Steuerung 126 kann sich beispielsweise in einer Anschlussschaltung und/oder einem Anschlussgehäuse 118 mit integrierter Elektronik und/oder in einer Steckerelektronik, beispielsweise mit mindestens einem Computerprogramm, befinden. Die Steuerung 126 kann beispielsweise zumindest teilweise von dem Anschlussgehäuse 118 umfasst sein, kann jedoch auch separat ausgestaltet sein. Das Anschlussgehäuse 118 kann insbesondere mit der Steuerung 126 verbunden sein, beispielsweise über mindestens eine elektrische Leitung. Das Anschlussgehäuse 118 kann mit dem Sensorelement 116 verbunden sein, insbesondere über mindestens eine elektrische Leitung. Bei dem Abgassensor 110 kann es sich insbesondere um einen Sensor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens handeln. Bei dem Abgassensor 110 kann es sich beispielsweise um eine Modifikation einer aus dem Stand der Technik bekannten Lambdasonde für einen Einsatz in Heizsystemen, beispielsweise in mindestens einer Heizungsanlage, insbesondere durch geeignete Elektronik und/oder Hardware, und/oder zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren handeln. Bei der Modifikation kann es sich beispielsweise zumindest um ein Hinzufügen der Stecker-Elektronik und/oder des Ausschlussgehäuses 118 und/oder der Steuerung 126 handeln. Bei dem Anschlussgehäuse 118 kann es sich insbesondere um einen Stecker, beispielsweise mit Elektronik und/oder mit dem Re-adjust-Knopf 124, handeln, welcher beispielsweise einen Rekalibriervorgang auslösen kann. Eine Rekalibrierung kann beispielsweise gemäß dem Stand der Technik und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, beispielsweise einem Suchverfahren, durchgeführt werden. Durch ein Computerprogramm, beispielsweise in der Steuerung 126 und/oder in dem Anschlussgehäuse 118 integriert, und/oder halbmanuell, beispielsweise mit der „+“-Taste 120 und/oder der „–“-Taste 122, kann eine Eingabe von Emissionsdaten und/oder des Wirkungsgrades und/oder anderer Eigenschaften des Abgassensors 110 in den Abgassensor 110, beispielsweise als Gerät ausgestaltet, erfolgen. Bei dem Messgasraum 114 kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Raum handeln, welcher von dem Gas 112 durchströmt wird und/oder welcher mit dem Gas 112 beaufschlagt wird und/oder welcher von dem Gas 112 gefüllt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Messgasraum 114 um einen Zuluftkanal und/oder einen Abluftkanal und/oder einen Abgaskanal, beispielsweise einen Kamin, einer Heizungsanlage handeln. Bei dem Sensorelement 116 kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um mindestens einen Messwert zu erfassen. Bei dem Sensorelement 116 kann es sich insbesondere um ein elektrochemisches Element handeln. Das Sensorelement 116 kann beispielsweise einen keramischen Schichtaufbau umfassen. Das Sensorelement 116 kann insbesondere wie aus dem Stand der Technik ausgestaltet sein, beispielsweise wie oben beschrieben. Das Sensorelement 116 kann grundsätzlich mehrzellig aufgebaut sein, kann jedoch auch als Einzeller ausgestaltet sein. Bei dem Sensorelement 116 kann es sich insbesondere um eine Breitbandlambdasonde handeln. Das Sensorelement 116 kann mindestens zwei Elektroden 128 und mindestens einen die Elektroden 128 verbindenden Festelektrolyten 130 aufweisen. Bei den mindestens zwei Elektroden 128 kann es sich beispielsweise um mindestens eine äußere Pumpelektrode 132 und/oder mindestens eine innere Pumpelektrode 134 und/oder mindestens eine Referenzelektrode handeln. Bei einem Festelektrolyten 130 kann es sich insbesondere um einen keramischen Festelektrolyten 130 handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Skandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ). Das Sensorelement 116 kann insbesondere eingerichtet sein, um mindestens ein Sensorsignal zu generieren.
Eine der Elektroden 128, beispielsweise die äußere Pumpelektrode 132, kann beispielsweise mit dem Gas 112 aus dem Messgasraum 114 beaufschlagbar sein. Bei dem Sensorelement 116 kann es sich beispielsweise um ein Sensorelement 116 mit einer Zelle 144 oder um ein Sensorelement 116 mit zwei Zellen 144 handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Sensorelement 116 um eine Sprungsonde und/oder eine Breitbandlambdasonde handeln. Das Sensorelement 116 kann beispielsweise mindestens ein Sensorsignal generieren, insbesondere mindestens einen elektrischen Pumpstrom I_p und/oder mindestens eine elektrische Pumpspannung U_p. Beispielsweise kann mittels einer Kennlinie aus dem Sensorsignal auf den Anteil des Gases 112, insbesondere auf einen Sauerstoffanteil und/oder einen Wasserstoffanteil, in dem Gas 112 geschlossen werden, bevorzugt wenn ein Gesamtdruck bekannt ist. Der Anteil kann beispielsweise direkt und/oder indirekt erfasst werden. Beispielsweise kann ein Sauerstoffpartialdruck direkt erfasst werden und bevorzugt aus diesem und einem Gesamtdruck der Sauerstoffanteil und/oder der Wasserstoffanteil und/oder ein Sauerstoffprozentsatz und/oder ein Wasserstoffprozentsatz ermittelt werden. Der Abgassensor 110 kann beispielsweise mindestens ein Heizelement 136 aufweisen. Das Heizelement 136 kann beispielsweise eingerichtet sein, um das Sensorelement 116, insbesondere mindestens einen Teil des Sensorelements 116, insbesondere den Festelektrolyten 130, in einem Betrieb des Sensorelements 116 und/oder des Abgassensors 110 auf eine Betriebstemperatur von beispielsweise mindestens 300 °C, insbesondere von mindestens 500 °C, besonders bevorzugt von mindestens 520 °C aufzuheizen. Unter dem Heizelement 136 kann insbesondere ein elektrisches Heizelement 136 verstanden werden, beispielsweise umfassend mindestens einen elektrischen Widerstand und/oder mindestens ein Peltier-Element. Der Abgassensor 110 kann weiterhin mindestens ein das Sensorelement 116 umschließendes Schutzgehäuse 138, insbesondere mindestens ein Schutzrohr, aufweisen, wobei das Gas 112 durch mindestens eine Öffnung in das Schutzgehäuse 138 einströmen und zu dem Sensorelement 116 strömen kann.
Die Steuerung 126 und/oder das Anschlussgehäuse 118 und/oder die Ansteuerung können insbesondere eingerichtet sein, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Steuerung 126, beispielsweise die Ansteuerung, kann beispielsweise über mindestens eine Schnittstelle 140 mit dem Sensorelement 116 verbunden sein. Die Steuerung 126 kann jedoch auch vollständig oder teilweise in das Sensorelement 116 integriert sein. Die Steuerung 126 kann beispielsweise auch ganz oder teilweise in anderen Komponenten integriert sein, beispielsweise in mindestens einen Stecker und/oder in mindestens eine Motorsteuerung und/oder in das Anschlussgehäuse 118. Die Steuerung 126 kann beispielsweise mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, beispielsweise um zumindest die zwei Elektroden 128 mit Strom und/oder Spannung zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder um eine Stromquelle handeln. Weiterhin kann die Steuerung 126 gegebenenfalls mindestens eine Messvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens eine Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung. Weiterhin kann die Steuerung 126 optional mindestens eine Auswertevorrichtung, beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Weiterhin kann die Steuerung 126 mindestens einen Signalgenerator umfassen. Die Steuerung 126 kann überdies optional mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen Lock-in-Regler, umfassen. Das Sensorelement 116 kann mindestens eine poröse keramische Schutzschicht 142 und/oder mindestens einen Referenzluftkanal 146 umfassen. Mindestens eine der Elektroden 128 kann beispielsweise über den Referenzluftkanal 146 mit einem Umgebungsraum verbunden sein. Bei dem Umgebungsraum kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Gasspeicher handeln, insbesondere um einen Gasspeicher mit praktisch unveränderlicher Gaszusammensetzung. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Umgebungsraum um eine Umgebung mit Luft handeln. Der Umgebungsraum kann insbesondere von dem Messgasraum 114 getrennt ausgestaltet sein, wobei beispielsweise ein Gasausgleich zwischen dem Umgebungsraum und dem Messgasraum 114 zumindest weitgehend verhindert werden kann, insbesondere auf einer Zeitskala von mindestens 100 Sekunden. Der Referenzluftkanal 146 kann offen und ungefüllt ausgestaltet sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise mit mindestens einem gasdurchlässigen und/oder porösen Material ausgefüllt sein. Zwischen den zwei Elektroden 128 kann beispielsweise wegen eines unterschiedlichen Anteils, insbesondere eines Sauerstoffanteils an den beiden Elektroden 128, eine elektrische Spannung auftreten, welche als Messsignal erfasst werden kann. Insbesondere durch eine direkte oder indirekte Erfassung eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung kann auf den Anteil geschlossen werden.
In den 1 und 2 sind Diagramme zu Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren des Abgassensors 110 zur Erfassung mindestens eines Anteils des Gases 112 in dem Messgasraum 114, insbesondere in der Heizungsanlage, dargestellt.
Das Sensorelement 116 ist eingerichtet, um mindestens ein Messsignal entsprechend des erfassten Anteils des Gases 112 in dem Messgasraum 114 bereitzustellen. Das Verfahren umfasst mindestens einen Kalibrationsschritt. Der Kalibrationsschritt ist während eines Betriebs des Abgassensors 110 durchführbar. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zum Kalibrieren des Abgassensors 110, insbesondere in einer Heizungsanlage, besonders bevorzugt in einem laufenden Betrieb.
Während des Kalibrationsschritts kann mindestens ein Ersatzsignal anstelle des Messsignals oder zusätzlich zu dem Messsignal bereitgestellt werden. Bei dem Messsignal kann es sich beispielsweise um das Sensorsignal handeln. Das Ersatzsignal kann insbesondere während der Kalibrierung zur Verfügung gestellt werden, insbesondere, damit ein Betrieb, besonders bevorzugt ein Heizbetrieb, quasi-gesteuert weiterlaufen kann.
In dem Verfahren kann mindestens ein Wartungssignal generiert werden. Durch Ausgabe des Wartungssignals kann zur Durchführung des Kalibrationsschritts aufgefordert werden. Das Wartungssignal kann beispielsweise durch eine Leuchtdiode, insbesondere zur Anforderung der Kalibrierung, ausgegeben werden. Besonders bevorzugt kann das Wartungssignal durch leuchten einer roten und/oder orangenen LED gesetzt werden, beispielsweise an dem Anschlussgehäuse 118, welches beispielsweise als Steckerelektronik-Gehäuse ausgestaltet sein kann. Beispielsweise kann das Kalibrieren, insbesondere eine Sensorsignalmodifikation, von einem Wartungstechniker manuell angestoßen und/oder gesteuert werden.
Der Kalibrationsschritt kann automatisch und/oder halbautomatisch durchgeführt werden. Die Kalibrierung, beispielsweise eine Rekalibrierung, insbesondere der Kalibrationsschritt, kann zumindest teilweise gemäß eines Verfahrens nach dem Stand der Technik und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe mindestens eines Computerprogramms und/oder halbmanuell, beispielsweise mit der „+“-Taste 120 und/oder der „–“-Taste 122.
Das Sensorelement 116 kann beispielsweise in dem Kalibrationsschritt, bevorzugt während eines Teils des Kalibrationsschritts, aus dem Abgassensor 110 ausgebaut werden und/oder ausgebaut sein und/oder der Abgassensor 110 und/oder das Sensorelement 116 kann aus dem Messgasraum 114 ausgebaut werden und/oder ausgebaut sein. Der Kalibrationsschritt kann mindestens einen Diagnoseschritt, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Betriebszustands des Abgassensors 110 und/oder des Sensorelements 116 und/oder des Abgassensors 110, umfassen. Der Kalibrationsschritt kann mindestens einen Modifikationsschritt, insbesondere zu einer Regeneration des Sensorelements 116 und/oder zu einem Abgleich des Sensorelements 116, umfassen. Beispielsweise kann eine Abgassensordrift und/oder ein Driften der Heizungsanlage kompensiert werden. Beispielsweise kann, insbesondere automatisch, ein stabiler Betriebspunkt, insbesondere der Heizungsanlage, beispielsweise am Anfang der Einsatzdauer des Abgassensors 110, erlernt werden, insbesondere mittels Fuzzy-Logik in der Steuerung 126, insbesondere in der Steuerelektronik. Beispielsweise kann ein charakteristischer Abgassensor-Signalwert, insbesondere ein Messsignal, bei einem Einschalten der Heizungsanlage, beispielsweise zwischen 10 und 20 % Sauerstoff, besonders bevorzugt 15 % Sauerstoff und/oder ein charakteristischer Signalbandwert des Betriebs der Heizungsanlage, beispielsweise 5 %–15 % Sauerstoff, besonders bevorzugt 8 %–10 % Sauerstoff, und/oder ein Abgassensor-Signalwert nach einer Mindestausschaltdauer eines Brenners der Heizungsanlage und/oder ein charakteristisches Abgassensorsignal bei Wechsel zu einer maximalen Heizbrennerleistung und/oder ein charakteristisches Abgassensorsignal bei Ablauf eines in der Steuerung 126 und/oder eine Heizungssteuerung vorgesehenen Testprogramms als geeignete Betriebspunkte, insbesondere der Heizungsanlage, erlernt und/oder gespeichert werden.
Das Verfahren kann zumindest teilweise ein iteratives Verfahren sein. Der Diagnoseschritt und/oder der Modifikationsschritt können beispielsweise iterativ wiederholt werden.
Ein Betätigen des optional den Abgassensor 110 umfassenden mindestens einen Re-adjust-Knopfes 124, kann den Diagnoseschritt und/oder den Modifikationsschritt starten.
Bei dem Re-adjust-Knopf 124 kann es sich beispielsweise um einen Reset-Knopf handeln, insbesondere in einer Steckerelektronik und/oder in einem Steckerelektronik-Gehäuse. Beispielsweise kann die Aufgabe, das Sensorsignal, insbesondere das Messsignal, derart zu modifizieren, dass möglichst ein Neuzustand wieder erreicht wird, durch das Anschlussgehäuse 118 und/oder die Steuerung 126, insbesondere mit integrierter Elektronik, gelöst wären, wobei das Anschlussgehäuse 118 bevorzugt den Re-adjust-Knopf 124 aufweisen kann. Beispielsweise kann ein Abgassensorsignalwert in einem ausgeschraubten, bevorzugt betriebsbereiten, Zustand, insbesondere an Raumluft, beispielsweise mit einem Sauerstoffgehalt von 10–30 % Sauerstoff, besonders bevorzugt von 21 % Sauerstoff, und/oder während einer Wartung, bei welcher an einem Sensoreinbauort Raumluft erwartet werden kann, beispielsweise durch Drücken des Re-adjust-Knopfes 124, insbesondere durch einen Benutzer, neu kalibriert werden.
Der Abgassensor 110 kann die mindestens eine „+“-Taste 120 und/oder die mindestens eine „–“-Taste 122 umfassen. Die „–“-Taste 122 kann beispielsweise bei einer Abweichung von einer ursprünglichen Kalibrierung, beispielsweise einer positiven Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, insbesondere bei einer Erhöhung des Sondensignals, betätigt werden, insbesondere durch den Benutzer. Die „+“-Taste 120 kann bei einer Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, beispielsweise einer negativen Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, insbesondere bei einer Absenkung des Sondensignals, betätigt werden, ebenfalls beispielsweise durch den Benutzer. Je nach Betätigung der „+“-Taste 120 oder der „–“-Taste 122 können die Kennlinien in unterschiedlicher Weise verändert werden. Insbesondere kann der Modifikationsschritt, beispielsweise die Sensorsignalmodifikation, alternativ oder zusätzlich zu dem Re-adjust-Knopf 124 mit der „+“-Taste 120 und/oder der „–“-Taste 122, beispielsweise an dem Anschlussgebäude 118, bevorzugt mit integrierter Elektronik, während einer Wartung oder Emissionsmessung durchgeführt werden.
Beispielsweise kann die Heizungsanlage in einem ersten Schritt, beispielsweise eine Heizung, unter Normalbedingungen, betrieben werden. Hierbei kann beispielsweise der Re-adjust-Knopf 124, insbesondere des Anschlussgehäuses 118, gedrückt werden. Danach kann beispielsweise eine definierte Zeit, insbesondere eine Wartezeit, beispielsweise von 1 Sekunde bis 5 Stunden, bevorzugt von 1 Minute bis 1 Stunde, besonders bevorzugt von 30 Minuten abgewartet werden. Während der Wartezeit kann beispielsweise der Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors 110 und/oder des Sensorelements 116, beispielsweise eine Heizungsfunktion, beobachtet werden, insbesondere mindestens ein Wirkungsgrad und/oder mindestens eine Heizleistung und/oder mindestens eine Emission. In einem zweiten Schritt kann der Re-adjust-Knopf 124, bevorzugt erneut, gedrückt werden. Beispielsweise kann eine Kennlinie abgeglichen werden, insbesondere kann eine Steigung und/oder ein Offset-Wert der Kennlinie, insbesondere einer Abgassensor-Kennlinie, vergrößert und/oder verkleinert werden und/oder die Heizungsanlage, insbesondere die Heizung, kann dementsprechend nachgeregelt werden. Beispielsweise kann, insbesondere erneut, eine definierte Zeit, insbesondere eine Wartezeit, beispielsweise von einer Dauer wie die oben genannte Wartezeit, insbesondere von 30 Minuten abgewartet werden und bevorzugt währenddessen die Heizungsfunktion, insbesondere die Heizungsfunktionen und/oder der Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors 110, beobachtet werden. Falls beispielsweise ein Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors 110, und/oder eine Heizungsfunktion, insbesondere der Wirkungsgrad und/oder die Heizleistung und/oder die Emission, nun besser ist als beispielsweise in dem vorhergehenden Schritt, kann die „+“-Taste 120 gedrückt werden, andernfalls beispielsweise die „–“-Taste 122, insbesondere durch den Benutzer. In einem dritten Schritt kann beispielsweise abhängig von einem Ergebnis des zweiten Schritts eine Kennlinie verändert werden, insbesondere die Steigung und/oder der Offsetwert der abgespeicherten Kennlinie vergrößert und/oder verkleinert werden, insbesondere durch die Steuerung 126 und/oder durch die Elektronik. Beispielsweise kann erneut eine definierte Zeit abgewartet werden, insbesondere eine Wartezeit, wie oben definiert, und optional können die Heizungsfunktionen und/oder der Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors 110, beispielsweise der Wirkungsgrad und/oder die Heizleistung und/oder die Emission, beobachtet werden. Ist der Betriebszustand, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors 110, und/oder die Heizungsfunktion und/oder der Wirkungsgrad und/oder die Heizleistung und/oder die Emission besser als im ersten Schritt kann bevorzugt die „+“-Taste 120 gedrückt werden, andernfalls die „–“-Taste 122.
In einem vierten Schritt kann beispielsweise der dritte Schritt wiederholt werden, insbesondere so oft, bis eine sichtbare und/oder messbare Verbesserung der Heizungsfunktion und/oder des Betriebszustands, insbesondere der Heizungsanlage und/oder des Abgassensors 110, und/oder des Wirkungsgrads und/oder der Heizleistung und/oder der Emission ausreichend erscheinen. Die Emission kann insbesondere durch mindestens eine Emissionsmessung erfasst werden. Bei den Ausdrücken "erste", "zweite", "dritte" handelt es sich hierbei um reine Bezeichnungen. Die Reihenfolge, kann wie dargestellt durchgeführt werden. Prinzipiell kann auch eine andere Reihenfolge gewählt werden. Beispielsweise kann das Verfahren neben dem ersten Schritt und/oder dem zweiten Schritt und/oder dem dritten Schritt mindestens einen weiteren Schritt umfassen.
Der Modifikationsschritt kann mindestens eine Umkehrung der mindestens einen Pumpspannung und/oder des mindestens einen Pumpstroms und/oder eine Erhöhung des Pumpstroms und/oder der Pumpspannung umfassen, insbesondere um einen Faktor F. Das Verfahren und/oder der Diagnoseschritt und/oder der Modifikationsschritt können insbesondere die mindestens eine automatische Sensorsignalmodifikation umfassen, insbesondere durch ein Computerprogramm in dem Anschlussgehäuse 118, insbesondere in der Steckerelektronik, welche beispielsweise abgassensorspezifische Regenerationsmaßnahmen einleiten kann. Beispielsweise kann eine Umkehrung der Pumpspannung, wodurch beispielsweise auch der Pumpstrom I_p die Richtung ändern kann, durchgeführt werden, insbesondere bei Breitbandlambdasonden, wobei hierdurch beispielsweise mindestens einem Alterungseffekt entgegengewirkt werden kann, wobei der Alterungseffekt beispielsweise durch Polarisation mindestens einer Elektrode 128, insbesondere einer Nernstelektrode, beispielsweise durch Dauermagerbetrieb, verursacht werden kann.
2B zeigt beispielsweise ein Diagramm des Pumpstroms I_p gegen die Sauerstoffkonzentration p[O₂], insbesondere in einem geregelten Betrieb. Bei dem geregelten Betrieb kann es sich insbesondere um einen Betrieb handeln, bei welchem die Pumpspannung U_p konstant gehalten wird. 2B zeigt insbesondere eine Betriebskurve Ip_alt 164, insbesondere eines Abgassensors 110 vor dem Kalibrieren und/oder nach einer Alterung, und eine Betriebskurve Ip_neu 166, insbesondere eines Abgassensors 110 nach dem Kalibrieren und/oder nach der Regeneration und/oder im Neuzustand. Insbesondere kann, beispielsweise entsprechend 2B, der Pumpstrom um einen Faktor F oder variable Faktoren erhöht und/oder erniedrigt werden, wobei F beispielsweise in einem Polynom oder in einem Polynomenzug, insbesondere als Funktion von U_p, und/oder I_p und/oder O₂, insbesondere p[O₂], in der Steuerung 126 und/oder in dem Anschlussgehäuse 118 und/oder in der Steckerelektronik gespeichert sein kann. Dies kann insbesondere durchgeführt werden, wenn ein Faktor = U_p / I_p größer als ein Grenzwert ist, beispielsweise alternativ oder zusätzlich auch, wenn U_p / I_p kleiner als ein Grenzwert ist.
Beispielsweise kann es in dem Modifikationsschritt und/oder bei einer Regeneration notwendig sein, insbesondere durch eine Umkehr der Pumpspannung, das veränderte Sensorsignal zu invertieren und/oder zu modifizieren, beispielsweise durch mindestens einen Operationsverstärker, insbesondere damit weiter ein gültiges Sensorsignal für die Heizungsanlage, insbesondere für eine Heizungsregelanlage, welche beispielsweise ständig und/oder intermittierend Signale erwartet, zur Verfügung steht. Alternativ oder zusätzlich kann eine interne Referenzspannung, insbesondere ein Teil davon, beispielsweise über mindestens einen Spannungsteiler und/oder mindestens eine programmgesteuerte Spannungsquelle, einen Ersatzwert, insbesondere als Ersatzsignal, beispielsweise für eine kurze Zeit, an die Heizungsanlage, insbesondere an die Heizungsregelanlage, ausgeben. Hierbei könnten sich beispielsweise bei der Regeneration die Ausgabe des Ersatzsignals und des tatsächlich gemessenen Abgassignals, insbesondere des Messsignals, abwechseln. Beispielsweise kann das Signal bei der Kalibrierung wieder sein ursprüngliches Vorzeichen annehmen oder aber auch bis zu einer nächsten Kalibrierung und/oder Regeneration invertiert bleiben. In diesem Fall kann beispielsweise ein stabiler Ersatzwert, insbesondere das Ersatzsignal, insbesondere auch von der Steckerelektronik, beispielsweise nur kurzzeitig oder während des gesamten Vorzeichenwechsels, notwendig sein. Beispielsweise kann das Sensorsignal hierbei kurzfristig eingefroren sein und optional kann ein zusätzlicher Steuerimpuls abgegeben werden. Das Sensorsignal kann dabei insbesondere für 10 μs bis 10 Sekunden, besonders bevorzugt für 100 μs bis 1 Sekunde eingefroren sein. Bei dem Steuerimpuls kann es sich beispielsweise um mindestens einen elektrischen Puls handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Steuerimpuls um einen Impuls handeln, um abhängig von einer Gaszusammensetzung, insbesondere der Abgaszusammensetzung, beispielsweise des Anteils, insbesondere des Sauerstoffanteils, den elektrischen Strom durch den Abgassensor 110 zu steuern. Dies kann beispielsweise zu Diagnosezwecken und/oder zu einer Stabilisierung des Sensorsignals verwendet werden.
In dem Modifikationsschritt kann beispielsweise die Kennlinie abgeglichen werden. Der Modifikationsschritt, insbesondere die Modifikation des Sensorsignals, kann in den oben genannten Fällen beispielsweise alternativ oder zusätzlich eine Aktivierung einer zweiten Kennlinie umfassen, wie beispielsweise in 1 dargestellt, insbesondere in der Steckerelektronik, bevorzugt im Bedarfsfall, insbesondere, wenn Regenerationsmaßnahmen nicht mehr ausreichen, um den Neuzustand im Abgassensorsignalverhalten zu erreichen. 1 zeigt insbesondere ein Diagramm eines Toleranzbereiches für einen Pumpstrom I_p gegen eine Pumpspannung U_p. Dieser Toleranzbereich kann beispielsweise in dem Abgassensor 110, insbesondere in dem Anschlussgehäuse 118 und/oder in der Steuerung 126, hinterlegt sein. Insbesondere kann in dem Anschlussgehäuse 118 und/oder in der Steuerung 126 mindestens eine Kennlinie hinterlegt sein. Eine obere Grenzlinie (OG) 158 begrenzt den Toleranzbereich nach oben, währenddessen eine untere Grenzlinie (UG) 160 den Toleranzbereich nach unten begrenzt. Befindet sich die Kennlinie beispielsweise außerhalb des Toleranzbereiches kann der Kalibrationsschritt nötig sein und/oder eingeleitet werden. Die Linie 162 zeigt insbesondere eine Kennlinie im Neuzustand oder nach einer Regeneration. Die Regeneration, insbesondere der Diagnoseschritt und/oder der Modifikationsschritt, kann insbesondere durchgeführt werden, falls ein Wert, beispielsweise ein Betrag, der Pumpspannung zu dem Pumpstrom U_p / I_p außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt, insbesondere größer als ein vorgegebener Grenzwert ist.
In dem Diagnoseschritt kann mindestens ein Zeitpunkt und/oder mindestens ein Betriebspunkt, beispielsweise des Abgassensors 110 und/oder des Sensorelements 116, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, zur Durchführung des Modifikationsschritts bestimmt werden. Beispielsweise können in vordefinierten Zeitintervallen Rekalibrierungen, insbesondere die Kalibrierung, für einen optimalen Betriebspunktder Heizungsanlage, insbesondere der Heizung, beispielsweise wiederkehrend, vorgenommen werden. Die Erkennung des geeigneten Zeitpunktes und/oder Betriebspunktes, beispielsweise des Abgassensors 110 und/oder des Sensorelements 116, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, kann beispielsweise zeitgesteuert geschehen, beispielsweise durch einen integrierten Betriebsstundenzähler. Alternativ oder zusätzlich kann die Abgastemperatur, welche beispielsweise durch eine integrierte Widerstandsmessung bestimmbar sein kann, in die Einsatzdauerbestimmung eingehen, beispielsweise als Gewichtungsfaktor. Beispielsweise kann die Erkennung des geeigneten Zeitpunktes und/oder des Betriebspunktes, beispielsweise des Abgassensors 110 und/oder des Sensorelements 116, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, für den Modifikationsschritt und/oder für den Diagnoseschritt, insbesondere für die Modifikation des Sensorsignals, durch eine Messung der Pumpspannung bei einem bekannten stabilen Betriebspunkt, beispielsweise des Abgassensors 110 und/oder des Sensorelements 116, besonders bevorzugt der Heizungsanlage, als so genannte Diagnose erfolgen, insbesondere automatisch, beispielsweise auch dargestellt in den 1 und 2A. 2A zeigt Verhalten, insbesondere der beiden Zellen einer 2-Zellen-Breitbandsonde, in einem ungeregelten Betrieb, insbesondere bei nicht konstant gehaltener Pumpspannung, vor der Regeneration und/oder im Neuzustand 150, 156 und nach der Regeneration 148, 154. In 2A ist in den durchgezogenen Linien 148, 150 jeweils eine Abhängigkeit des Pumpstroms I_p zu der Pumpspannung U_p dargestellt und in den gestrichelten Linien 154, 156 jeweils eine Abhängigkeit einer Nernstspannung U_N von der Pumpspannung U_p. Bei der Nernstspannung U_N kann es sich bevorzugt um eine elektrische Spannung handeln, welche sich zwischen zwei Elektroden 128 bei unterschiedlich anliegenden Anteilen des Gases, insbesondere unterschiedlichen Partialdrücken, ergibt. Insbesondere kann hierbei der Quotient U_p / I_p gebildet werden und beispielsweise bei Vorliegen eines stabilen Betriebspunktes 152, insbesondere des Sensorelements 116 und/oder des Abgassensors 110, für gültig erklärt werden. Beispielsweise kann der Quotient U_p / I_p einem Schwellwert gegenübergestellt werden. Bei Überschreiten dieses Schwellwerts und/oder eines Bereichs und/oder eines Toleranzbereichs, wie beispielsweise in 1 dargestellt, kann ein Modifikationsschritt und/oder ein Diagnoseschritt, beispielsweise eine Regeneration und/oder Modifikation des Sensorsignals und/oder des Sensors, vorgenommen werden und/oder angezeigt sein. Das Erkennen, insbesondere während des Diagnoseschrittes, ob eine Kalibrierung, insbesondere der Kalibrationsschritt, angestoßen und/oder gestartet werden soll, kann bevorzugt durch Erkennen der Veränderung von Betriebspunkten des Abgassensors 110 insbesondere während einer ablaufenden Diagnose, insbesondere während des Diagnoseschritts, z.B. durch mindestens einen Vergleich des Pumpstroms I_p bei einer bestimmten Pumpspannung U_p oder bei mehreren U_p, wie beispielsweise in 2A dargestellt, bewerkstelligt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder der erfindungsgemäße Abgassensor 110 können beispielsweise zum Steuern des Sensorelements 116 und/oder des Sensors dienen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder der erfindungsgemäße Abgassensor 110 können beispielsweise zum Steuern und/oder Regeln einer Verbrennung in nichtautomotiven-Anwendungen, beispielsweise in Heizungen aller Art, und/oder stationären Verbrennungskraftmaschinen und/oder Off-Road-Fahrzeugen und/oder Flugzeugantrieben und/oder Schiffsantrieben eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0769693 A1 [0001]
DE 102009029168 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 160–165 [0001]

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Abgassensors (110) zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases (112) in einem Messgasraum (114), insbesondere in einer Heizungsanlage, wobei der Abgassensor (110) mindestens ein Sensorelement (116) umfasst, wobei das Sensorelement (116) eingerichtet ist, um mindestens ein Messsignal entsprechend des erfassten Anteils des Gases (112) in dem Messgasraum (114) bereitzustellen, wobei das Verfahren mindestens einen Kalibrationsschritt umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrationsschritt während eines Betriebs des Abgassensors (110) durchführbar ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei während des Kalibrationsschritts mindestens ein Ersatzsignal anstelle des Messsignals oder zusätzlich zu dem Messsignal bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Verfahren mindestens ein Wartungssignal generiert wird, wobei durch Ausgabe des Wartungssignals zur Durchführung des Kalibrationsschritts aufgefordert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kalibrationsschritt automatisch und/oder halbautomatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kalibrationsschritt das Sensorelement (116) aus dem Abgassensor (110) und/oder der Abgassensor (110) aus dem Messgasraum (114) ausgebaut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kalibrationsschritt mindestens einen Diagnoseschritt, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Betriebszustands des Abgassensors (110), umfasst, wobei der Kalibrationsschritt mindestens einen Modifikationsschritt, insbesondere zu einer Regeneration des Sensorelements (116) und/oder zu einem Abgleich des Sensorelements (116), umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verfahren zumindest teilweise ein iteratives Verfahren ist, wobei der Diagnoseschritt und der Modifikationsschritt iterativ wiederholt werden.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgassensor (110) mindestens einen Re-adjust-Knopf (124) umfasst, wobei ein Betätigen des Re-adjust-Knopfes (124) den Diagnoseschritt und/oder den Modifikationsschritt startet.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgassensor (110) mindestens eine "+"-Taste (120) und/oder mindestens eine "–"-Taste (122) umfasst, wobei die "–"-Taste (122) bei einer Abweichung von einer ursprünglichen Kalibrierung, beispielsweise einer positiven Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, insbesondere bei einer Erhöhung eines Sondensignals, betätigt wird, wobei die "+"-Taste (120) bei einer Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, beispielsweise einer negativen Abweichung von der ursprünglichen Kalibrierung, insbesondere bei einer Absenkung des Sondensignals, wobei je nach Betätigung der "+"-Taste (120) oder der "–"-Taste (122) eine Kennlinie in unterschiedlicher Weise verändert wird.
Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Modifikationsschritt eine Umkehrung mindestens einer Pumpspannung und/oder mindestens eines Pumpstroms und/oder eine Erhöhung des Pumpstroms und/oder der Pumpspannung umfasst, insbesondere um einen Faktor F.
Verfahren nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Modifikationsschritt die Kennlinie abgeglichen wird.
Verfahren nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Diagnoseschritt mindestens ein Zeitpunkt und/oder mindestens ein Betriebspunkt zur Durchführung des Modifikationsschritts bestimmt wird.
Abgassensor (110) zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases (112) in einem Messgasraum (114), wobei der Abgassensor (110) mindestens ein Sensorelement (116) umfasst, wobei der Abgassensor (110) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Abgassensor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Abgassensor (110) mindestens ein Anschlussgehäuse (118) umfasst, wobei das Anschlussgehäuse (118) mindestens eine "+"-Taste (120) und/oder mindestens eine "–"-Taste (122) und/oder mindestens einen Re-adjust-Knopf (124) aufweist, wobei das Sensorelement (116) mit mindestens einer Steuerung (126) des Abgassensors (110) verbindbar ist.