DE102012224374A1

DE102012224374A1 - Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung zu einer Elektrode eines Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum

Info

Publication number: DE102012224374A1
Application number: DE102012224374.7A
Authority: DE
Inventors: Richard Holberg; Albrecht Schmidt; Christoph Hagner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-03
Also published as: US9297782B2; KR102100609B1; KR20140085345A; US20140183060A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung (48) zu einer Elektrode (16, 36) eines Sensorelements (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, vorgeschlagen. Das Sensorelement (10) einen Schichtaufbau (12) mit mindestens einer Festelektrolytschicht (14), mindestens zwei Elektroden (16, 32, 36) und einem Heizelement (38) umfasst, wobei die Elektroden (16, 32, 36) durch die Festelektrolytschicht (14) derart miteinander verbunden sind, dass sie eine elektrochemische Pumpzelle (30) bilden. Das Heizelement (38) ist zum Erwärmen der elektrochemischen Pumpzelle (30) ausgebildet. Die Elektroden (16, 32, 36) sind über eine elektrische Verbindung mit einem Steuergerät (44) verbunden. Die elektrische Verbindung umfasst die elektrische Leitung (48). Bei einem Einschalten des Steuergeräts (44) wird ein einen Innenwiderstand der Pumpzelle (30) anzeigendes Messsignal auf Stetigkeit untersucht. Bei Feststellung mindestens einer Unstetigkeit des Messsignals wird ein Fehlerverdacht der Leitung (48) festgestellt und mindestens eine Ersatzmaßnahme ergriffen. Die Ersatzmaßnahme ist ausgewählt aus: einer für einen Fehlerfall vorgesehenen Ansteuerung des Heizelements (38), einer Überprüfung der Gültigkeit des Messsignals und einer Überwachung des Heizelements (38). Es wird ferner eine Sensorvorrichtung (43) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, vorgeschlagen. Die Sensorvorrichtung (43) umfasst mindestens ein Sensorelement (10) und mindestens ein über eine elektrische Verbindung mit dem Sensorelement (10) verbundenes Steuergerät (44). Die Sensorvorrichtung (43) ist eingerichtet, um ein derartiges Verfahren durchzuführen.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensorelementen und Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Messgases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgasteil. 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 Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur.
Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 160–165, bekannt sind. Mit Breitband-Lambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband-Lambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl λ beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf Ionen leitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO₂), insbesondere yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂) enthalten können.
Trotz der Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensorelemente und Verfahren zur Diagnose beinhalten diese noch Verbesserungspotential. So wird üblicherweise eine Leitungsunterbrechung der virtuellen Masse anhand der Bedingungen eines unplausiblen hohen Widerstands der Festelektrolytschicht und eines Pumpstroms von 0 A bekannt. Bei einer Leitungsunterbrechung an der virtuellen Masse ist nämlich der Messpfad zur Bestimmung des Sondeninnenwiderstands unterbrochen. Infolgedessen ist der angezeigte Innenwiderstand sehr hoch, obwohl die Sonde ausreichend heiß sein kann. Das Pumpstromkriterium von 0 A ergibt sich dadurch, dass der Pumpstrom nicht über die Leitung der virtuellen Masse abfließen kann. Da das System eine kalte Sonde nicht von einer Leitungsunterbrechung an virtueller Masse unterscheiden kann, muss nach dem Start erst eine Weile gewartet werden vor Freischalten der Diagnose. Entsprechend gibt es den Effekt des so genannten Pinpointing. Eine abgefallene Leitung der virtuellen Masse und ein Heizleistungsfehler haben die gleichen Fehlersymptome. So ist in beiden Fällen der gemessene Innenwiderstand unplausibel hoch und der Pumpstrom 0 A, so dass man die beiden Fehler schlecht unterscheiden kann. Das System kann eine kalte Sonde nicht von einer Leitungsunterbrechung an virtueller Masse unterscheiden. Daher ist die Wartezeit, d. h. die Aufheizphase, erforderlich nach Motorstart, bis die Diagnose freigeschaltet werden kann. Da im Fehlerfall der gemessene Innenwiderstand nicht mit dem tatsächlichen korreliert, wird der Heizregler maximale Heizleistung anfordern, ohne dass sich der angezeigte Innenwiderstandswert erhöhen wird. Dies kann insbesondere bei einer Sonde mit leistungsstarkem Heizelement zu einer Überhitzung der Sonde führen. Die Sondenbetriebsbereitschaft wird gesetzt, wenn die Sondentemperatur eine Schwelle überschreitet bzw. der Sondeninnenwiderstand eine Schwelle unterschreitet. Aufgrund von thermischen Effekten driftet der angezeigte Sondeninnenwiderstand im Fehlerfall nach einiger Zeit nach unten und es stellt sich ein Wert von ca. 1 kΩ ein. Für manche Sondentypen unterschreitet dieser Wert aber bereits die Schwelle für die Betriebsbereitschaft. Dies hat zur Folge, dass der Lambdaregler eingeschaltet wird, obwohl aufgrund der abgefallenen Virtuellen-Masseleitung kein gültiges Lambdasignal zur Verfügung steht. Dies kann zu unruhigem Motorlauf führen.
Offenbarung der Erfindung
Es wird daher ein Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung zu einer Elektrode eines Elements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welches die Nachteile bekannter Verfahren zumindest weitgehend vermeidet und bei dem insbesondere die Erkennung einer abgefallenen virtuellen Masseleitung verbessert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung zu einer Elektrode eines Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, wobei das Sensorelement einen Schichtaufbau mit mindestens einer Festelektrolytschicht, mindestens zwei Elektroden und ein Heizelement umfasst, wobei die Elektroden durch die Festelektrolytschicht derart miteinander verbunden sind, dass sie eine elektrochemische Pumpzelle bilden, wobei das Heizelement zum Erwärmen der elektrochemischen Pumpzelle insbesondere auf mindestens eine Temperatur, bei der die elektrochemische Pumpzelle für Ionen, insbesondere für Sauerstoffionen leitfähig ist, ausgebildet ist, wobei die Elektroden über eine elektrische Verbindung mit einem Steuergerät verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung die elektrische Leitung umfasst, wobei bei einem Einschalten des Steuergeräts ein einen Innenwiderstand der Pumpzelle anzeigendes Messsignal auf Stetigkeit untersucht wird, wobei bei Feststellung mindestens einer Unstetigkeit des Messsignals ein Fehlerverdacht der Leitung festgestellt und mindestens eine Ersatzmaßnahme ergriffen wird, wobei die Ersatzmaßnahme ausgewählt ist aus: einer für einen Fehlerfall vorgesehene Ansteuerung des Heizelements, einer Überprüfung der Gültigkeit des Messsignals und einer Überwachung des Heizelements.
Die Elektroden der Pumpzelle können mindestens eine dem Messgasraum zuweisende Außenelektrode und mindestens eine in einem Elektrodenhohlraum angeordnete und über eine Diffusionsbarriere mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbare Innenelektrode umfassen, wobei die zu diagnostizierende Leitung die Innenelektrode mit dem Steuergerät verbindet. Die Innenelektrode kann in dem Steuergerät mit einer virtuellen Masse verbunden sein und/oder als virtuelle Masse verwendet werden. Das Sensorelement kann weiterhin mindestens eine Nernstzelle umfassen, wobei die Nernstzelle mindestens eine in dem Elektrodenhohlraum angeordnete Nernstelektrode, mindestens eine in einem Referenzgasraum ausgebildete Referenzelektrode und mindestens einen die Nernstelektrode und die Referenzelektrode verbindenden Festelektrolyten aufweist. Die Nernstspannung kann in dem Steuergerät zum Regeln eines Pumpstroms der Pumpzelle verwendet werden. Das den Innenwiderstand der Pumpzelle anzeigende Messsignal kann durch einen Quotienten einer Pumpspannung an der Pumpzelle und eines Pumpstroms durch die Pumpzelle gebildet werden. Die Pumpspannung kann in Bezug auf die zu diagnostizierende elektrische Leitung erfasst werden. Ein Fehler der elektrischen Leitung kann ermittelt werden, wenn nach einer vorbestimmten Zeit mit aktiviertem Heizelement das Messsignal einen Schwellwert überschreitet und im Wesentlichen kein Strom zu der Elektrode fließt. Eine Unstetigkeit des Messsignals kann erfasst werden, wenn das Messsignal in einem vorbestimmten Zeitraum nach Einschalten des Pumpstroms oder Referenzpumpstroms einen Schwellwert überschreitet oder unterschreitet. Eine Unstetigkeit des Messsignals kann erfasst werden, wenn das Messsignal bei eingeschaltetem Steuergerät einen Schwellwert überschreitet. Eine Unstetigkeit des Messsignals kann erfasst werden, wenn das Messsignal bei eingeschaltetem Steuergerät einen Schwellwert unterschreitet. Eine Unstetigkeit des Messsignals kann erfasst werden, wenn die Änderung des Messsignals einen Schwellwert überschreitet. Bei Feststellung einer Unstetigkeit kann eine Leistung des Heizelements auf einen vorbestimmten Wert verringert werden. Der vorbestimmte Wert der Heizleistung kann ein Wert sein, bei dem die Temperatur der Pumpzelle im Wesentlichen konstant auf einer Solltemperatur gehalten wird. Der vorbestimmte Wert der Heizleistung kann ein Wert sein, der in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Sensorelements festgelegt wird. Bis zum Abschluss der Diagnose kann das Messsignal als ungültig gewertet werden. Bei Feststellung einer Unstetigkeit des Messsignals kann eine Diagnose des Heizelements blockiert werden. Die Ersatzmaßnahmen können zurückgenommen werden, wenn ein Fehler der elektrischen Leitung ermittelt wird. Eine intakte elektrische Leitung kann ermittelt werden, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit mit aktiviertem Heizelement das Messsignal im Wesentlichen einem Sollwert entspricht und/oder wenn ein Strom zu der elektrischen Elektrode einen Schwellwert überschreitet. Die Ersatzmaßnahmen können zurückgenommen werden, wenn eine intakte elektrische Leitung ermittelt wird. Die vorbestimmte Zeit kann 10 Sekunden sein.
Eine Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder der Temperatur des Messgases, umfasst mindestens ein Sensorelement und mindestens ein über eine elektrische Verbindung mit dem Sensorelement verbundenes Steuergerät. Die Sensorvorrichtung ist eingerichtet, um ein Verfahren nach einem der oben beschriebenen möglichen Ausführungsbeispiele durchzuführen.
Unter einer Diagnose einer elektrischen Leitung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Überwachung der elektrischen Leitung auf einen Fehler in Form einer Unterbrechung und/oder eines Kurzschlusses zu verstehen.
Unter einem Schichtaufbau ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Element zu verstehen, welches mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten und/oder Schichtebenen aufweist. Die Schichten können dabei durch die Herstellung des Schichtaufbaus bedingt unterscheidbar und/oder aus unterschiedlichen Materialien und/oder Ausgangsstoffen hergestellt sein. Insbesondere kann der Schichtaufbau vollständig oder teilweise als keramischer Schichtaufbau ausgestaltet sein.
Unter einer Festelektrolytschicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit Ionen leitenden Eigenschaften, zu verstehen. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festelektrolyten handeln. Dies umfasst auch das Rohmaterial eines Festelektrolyten und daher die Ausbildung als so genannter Grünling oder Braunling, die erst nach einem Sintern zu einem Festelektrolyten wird. Insbesondere kann der Festelektrolyt als Festelektrolytschicht oder aus mehreren Festelektrolytschichten ausgebildet sei. Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Masse in flächenhafter Ausdehnung einer gewissen Höhe zu verstehen, die über, unter oder zwischen anderen Elementen liegt.
Unter einer Elektrode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Element zu verstehen, welches in der Lage ist, die Festelektrolytschicht derart zu kontaktieren, dass durch die Festelektrolytschicht und die Elektrode ein Strom aufrechterhalten werden kann. Dementsprechend kann die Elektrode ein Element umfassen, an welchem die Ionen in die Festelektrolytschicht eingebaut und/oder aus der Festelektrolytschicht ausgebaut werden können. Typischerweise umfassen die Elektroden eine Edelmetallelektrode, welche beispielsweise als Metall-Keramik-Elektrode auf der Festelektrolytschicht aufgebracht sein kann oder auf andere Weise mit der Festelektrolytschicht in Verbindung stehen kann. Typische Elektrodenmaterialien sind Platin-Cermet-Elektroden. Auch andere Edelmetalle, wie beispielsweise Gold oder Palladium, sind jedoch grundsätzlich einsetzbar.
Unter einem Heizelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, das zum Erwärmen der Festelektrolytschicht und der Elektroden auf mindestens ihre Funktionstemperatur und vorzugsweise auf ihre Betriebstemperatur dient. Die Funktionstemperatur ist diejenige Temperatur, ab der die Festelektrolytschicht für Ionen leitend wird und ungefähr 350 °C beträgt. Davon ist die Betriebstemperatur zu unterscheiden, die diejenige Temperatur ist, bei der das Sensorelement üblicherweise betrieben wird und die höher ist als die Funktionstemperatur. Die Betriebstemperatur kann beispielsweise von 700 °C bis 950 °C sein. Das Heizelement kann einen Heizbereich und mindestens eine Zuleitungsbahn umfassen. Unter einem Heizbereich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Bereich des Heizelements zu verstehen, der in dem Schichtaufbau entlang einer zu der Oberfläche des Sensorelements senkrechten Richtung mit mindestens einer Elektrode überlappt. Üblicherweise erwärmt sich der Heizbereich während des Betriebs stärker als die Zuleitungsbahn. Der Heizbereich und/oder die Zuleitung sind beispielsweise als elektrische Widerstandsbahn ausgebildet und erwärmen sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Das Heizelement kann beispielsweise aus einem Platin-Cermet hergestellt sein.
Unter einer Dicke eines Bauteils oder Elements ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abmessung in der Richtung des Schichtaufbaus und somit senkrecht zu den einzelnen Schichtebenen des Schichtaufbaus zu verstehen.
Unter einer Ersatzmaßnahme ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine vom Regelbetrieb abweichende Maßnahme zur Überprüfung eines Fehlerverdachts und/oder zur Behebung des Fehlers zu verstehen.
Unter einer virtuellen Masse ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Punkt einer elektrischen Schaltung zu verstehen, der trotz fließender Ströme ein Massepotential aufweist, jedoch nicht direkt mit der Masse verbunden ist. Unter Masse ist allgemein ein leitender Körper zu verstehen, der im Regelfall mit dem Potential 0 Volt definiert wird und das Bezugspotential für alle Signal- und Betriebsspannungen darstellt. Meist ist der elektrische Minuspol der speisenden Spannung zugleich Masse. Der positive Pol der Speisespannung sowie alle anderen elektrischen Spannungen und elektrischen Signale einer elektrischen Schaltung beziehen sich auf das Massepotential.
Unter einem Referenzgasraum ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Raum zu verstehen, in dem ein Referenzgas vorliegt. Das Referenzgas weist zumindest eine bekannte Eigenschaft auf. Beispielsweise ist ein Anteil einer Komponente des Referenzgases bekannt, wie beispielsweise ein Sauerstoffpartialdruck. Der Referenzgasraum kann beispielsweise als Referenzluftkanal ausgebildet sein. Es ist jedoch möglich, den Referenzgasraum nicht als makroskopischen Kanal auszubilden, sondern als so genannte gepumpte Referenz, d.h. als künstliche Referenz, bei der die Referenz in Form von beispielsweise Sauerstoffionen aus dem Abgas zu einer Referenzelektrode gepumpt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Nernstelektrode von der Innenelektrode getrennt ausgebildet sein, kann mit dieser verbunden sein oder kann auch ganz oder teilweise mit dieser identisch sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Festelektrolyt, der die Nernstelektrode und die Referenzelektrode verbindet, von dem Festelektrolyten der Pumpzelle getrennt ausgebildet sein oder auch kann auch ganz oder teilweise mit diesem identisch sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Sensorvorrichtung eingerichtet sein, um ein Verfahren, wie es oben beschrieben ist, durchzuführen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende programmtechnische Ausgestaltung des Steuergeräts, beispielsweise eines Prozessors und/oder ASICs (application-specific integrated circuit – anwendungsspezifische integrierte Schaltung) des Steuergeräts realisiert werden.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist, bereits frühzeitig nach Motorstart einen Verdacht auf einen Leitungsfehler zu erkennen und im Fall eines Fehlerverdachts Maßnahmen einzuleiten.
Für die Fehlerverdachtserkennung wird die folgende Eigenschaft des Auswertebausteins CJ125 der Robert Bosch GmbH in Kombination mit einer stetigen Lambdasonde ausgenutzt. Im Fehlerfall einer abgefallenen Virtuellen-Masseleitung weist das Signal der Messspannung proportional zum Sondeninnenwiderstand nach dem Einschalten des Pumpstromreglers Unstetigkeiten auf. Abhängig von der Einschaltstrategie für den Pumpstromregler handelt es sich bei der Störung um einen einmaligen Spannungseinbruch, der synchron mit Aktivieren des Pumpstroms auftritt, oder um eine Oszillation der Spannung. Die Erfindung besteht darin, die zum Sondeninnenwiderstand proportionale Messspannung auf eine derartige Störung hin zu untersuchen und im Störungsfall ein Fehlerverdachtsbit zu setzen. Der Fehlerverdacht wird wieder zurückgenommen, wenn die Diagnose durchlaufen ist.
Falls ein Fehlerverdacht einer abgefallenen Virtuellen-Masseleitung vorliegt, wird die Heizerstartdiagnose, die parallel mit der Leitungsdiagnose der virtuellen Masse läuft, gesperrt. Außerdem wird die Sondenbetriebsbereitschaft zurückgehalten. Dies verbessert das Pinpointing zwischen der Diagnose der virtuellen Masse und der Heizleistungsdiagnose. Ferner wird eine Sondenbetriebsbereitschaft bzw. Lambda-Regelung im Fehlerfall verhindert.
Durch die Fehlerverdachtserkennung kann eine Leitungsunterbrechung bereits früh nach Start der Heizung von einer kalten Sonde unterschieden werden. Bei Fehlerverdacht wird nach Ablauf der Heizerrampe die Heizleistung reduziert. Bei Erkennung von Innenwiderstandsoszillation wird die Heizerregelung gesperrt. Dies verhindert eine Überhitzung der Sonde. Ferner werden Signaltriften des inneren Pumpstroms bei überhitzter Sonde aufgrund reduzierten Isolationswiderstands vermieden. Ferner werden Oszillationen auf dem Innenwiderstandssignal beseitigt.
Ein Fehler wird bestätigt, wenn nach der Aufheizphase für eine applizierbare Zeit, beispielsweise 10 Sekunden, der Innenwiderstand oberhalb eines Schwellwerts ist und der Pumpstrom im Band 0 A ist. Die oben beschriebenen Maßnahmen verbessern die Fehlererkennung, in dem störende Einflüsse auf den Innenwiderstand und den Pumpstrom eliminiert werden.
Eine Gutprüfung wird angezeigt, wenn der Innenwiderstand nach der Aufheizphase für eine applizierbare Zeit in einem Band um den Nennwert liegt oder wenn der Pumpstrom das Diagnoseband verlässt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensorelements und dessen elektrischer Anschlüsse und
2 einen beispielhaften Verlauf des Ansteuersignals für den Pumpstrom und des den Innenwiderstand anzeigenden Messsignals.
Ausführungsformen der Erfindung
Das in 1 dargestellte Sensorelement 10 kann zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines Messgases verwendet werden, 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 Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, wie beispielsweise Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases 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, bei dem Messgas insbesondere um ein Abgas.
Das Sensorelement 10 weist einen Schichtaufbau 12 auf, welcher eine Festelektrolytschicht 14 und mindestens zwei Elektroden 16, 18 umfasst. Die Festelektrolytschicht 14 kann aus mehreren Festelektrolytschichten zusammengesetzt sein oder mehrere Festelektrolytschichten umfassen. Die Elektroden 16, 18 werden nachfolgend auch als erste Elektrode 16 und zweite Elektrode 18 bezeichnet, ohne jedoch eine Gewichtung ihrer Bedeutung anzugeben, sondern lediglich, um diese begrifflich zu unterscheiden. Die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 18 sind durch die Festelektrolytschicht 14 miteinander verbunden, insbesondere elektrisch verbunden.
Das Sensorelement 10 weist ferner einen Gaszutrittsweg 20 auf. Der Gaszutrittsweg 20 weist ein Gaszutrittsloch 22 auf, das sich von einer dem Messgasraum zuweisenden Oberfläche 23 der Festelektrolytschicht 14 ins Innere des Schichtaufbaus 12 erstreckt. In der Festelektrolytschicht 14 kann ein Elektrodenhohlraum 24 vorgesehen sein, der das Gaszutrittsloch 22 umgibt, beispielsweise ringförmig. Der Elektrodenhohlraum 24 ist Teil des Gaszutrittswegs 20 und kann über das Gaszutrittsloch 22 mit dem Messgasraum in Verbindung stehen. Beispielsweise erstreckt sich das Gaszutrittsloch 22 als zylindrisches Sackloch senkrecht zu der Oberfläche 23 der Festelektrolytschicht 14 in das Innere des Schichtaufbaus 12. Insbesondere ist der Elektrodenhohlraum 24 im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und von drei Seiten von der Festelektrolytschicht 14 begrenzt. Zwischen dem Gaszutrittsloch 22 und dem Elektrodenhohlraum 24 ist ein Kanal 26 angeordnet, welcher ebenfalls Bestandteil des Gaszutrittswegs 20 ist. In diesem Kanal 26 ist eine Diffusionsbarriere 28 angeordnet, welche ein Nachströmen von Gas aus dem Messgasraum in den Elektrodenhohlraum 24 vermindert oder sogar verhindert und lediglich eine Diffusion ermöglicht. Über diese Diffusionsbarriere 28 lässt sich ein Grenzstrom einer Pumpzelle 30 einstellen. Die Pumpzelle 30 umfasst eine auf der Oberfläche 23 der Festelektrolytschicht 14 angeordnete dritte Elektrode 32, die das Gaszutrittsloch 22 ringförmig umgeben kann und von dem Gasraum beispielsweise durch eine gasdurchlässige Schutzschicht 34 getrennt sein kann. Die dritte Elektrode 32 ist eine dem Messgasraum zuweisende Außenelektrode der Pumpzelle 30. Ferner umfasst die Pumpzelle 30 eine vierte Elektrode 36, die in dem Elektrodenhohlraum 24 angeordnet ist und über die Diffusionsbarriere 28 mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar. Die vierte Elektrode 36 ist eine Innenelektrode der Pumpzelle 30. Die vierte Elektrode 36 kann ebenfalls ringförmig ausgestaltet sein und rotationssymmetrisch um das Gaszutrittsloch 22 angeordnet sein. Beispielsweise sind die dritte Elektrode 32 und die vierte Elektrode 36 koaxial zu dem Gaszutrittsloch 22 angeordnet. Der oben genannte Grenzstrom stellt somit einen Stromfluss zwischen der dritten Elektrode 32 und der vierten Elektrode 36 über die Festelektrolytschicht 14 dar. In der Verlängerung der Erstreckungsrichtung des Gaszutrittslochs 22 ist ein Heizelement 38 in dem Schichtaufbau 12 angeordnet. Das Heizelement 38 ist zum Erwärmen der Pumpzelle 30 eingerichtet, insbesondere auf eine Temperatur, bei der die Pumpzelle 30 für Ionen, insbesondere für Sauerstoffionen leitfähig ist, wie beispielsweise 750 ° bis 900 °.
Ferner umfasst der Schichtaufbau 12 einen Referenzgaskanal 40. Der Referenzgaskanal 40 erstreckt sich senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Gaszutrittslochs 22 in das Innere der Festelektrolytschicht 14. Wie oben erwähnt, ist das Gaszutrittsloch 22 zylindrisch ausgebildet, so dass die Erstreckungsrichtung des Gaszutrittslochs 22 parallel zu einer Zylinderachse des Gaszutrittslochs 22 verläuft. In diesem Fall erstreckt sich der Referenzgaskanal 40 senkrecht zu der Zylinderachse des Gaszutrittslochs 22. Der Referenzgaskanal 40 kann sich beispielsweise parallel zu dem Kanal 26 erstrecken. In der Richtung der Zylinderachse des Gaszutrittslochs 22 gesehen, befindet sich der Referenzgaskanal 40 im Wesentlichen auf gleicher axialer Höhe wie das Ende des Gaszutrittslochs 22 im Inneren der Festelektrolytschicht 14. Es wird ausdrücklich erwähnt, dass der Referenzgaskanal 40 auch in einer gedachten Verlängerung des Gaszutrittslochs 22 und somit weiter im Inneren der Festelektrolytschicht 14 angeordnet sein kann. Der Referenzgaskanal 40 kann als makroskopischer Referenzluftkanal ausgebildet sein, in dem Luft mit einer bekannten Eigenschaft, wie beispielsweise einem Sauerstoffpartialdruck, vorliegt. Der Referenzgaskanal 40 kann alternativ als nichtmakroskopischer Kanal ausgeführt sein, sondern als gepumpte Referenz, d.h. als künstliche Referenz.
Die erste Elektrode 16 ist in dem Elektrodenhohlraum 24 angeordnet. Beispielsweise liegt die erste Elektrode 16 der vierten Elektrode 36 gegenüber. Die zweite Elektrode 18 ist in dem Referenzgaskanal 40 angeordnet. Die erste Elektrode 16, die zweite Elektrode 18 und der Teil der Festelektrolytschicht 14 zwischen der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 18 bilden eine elektrochemische Zelle, wie beispielsweise eine Nernstzelle 42. Die erste Elektrode 16 ist eine Nernstelektrode der Nernstzelle 42. Die erste Elektrode 16 kann von der vierten Elektrode 36 getrennt ausgebildet sein, kann mit der vierten Elektrode 36 verbunden sein oder kann teilweise identisch mit der vierten Elektrode 36 sein. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Elektrode 16 mit der vierten Elektrode 36 über die Festelektrolytschicht gekoppelt. Die zweite Elektrode 18 ist eine Referenzelektrode der Nernstzelle 42. Die Festelektrolytschicht 14, die mit dem Festelektrolyten der Pumpzelle 30 identisch ist, verbindet die erste Elektrode 16 und die zweite Elektrode 18. Eine Ausbildung, bei der ein Festelektrolyt von dem Festelektrolyten der Pumpzelle 30 getrennt ausgebildet ist, ist alternativ ebenso möglich.
Mittels der Pumpzelle 30 kann beispielsweise ein Pumpstrom I_P durch die Pumpzelle 30 derart eingestellt werden, dass in dem Elektrodenhohlraum 24 die Bedingung λ = 1 oder eine andere bekannte Zusammensetzung herrscht. Diese Zusammensetzung wird wiederum von der Nernstzelle 42 erfasst, indem eine Nernstspannung U_N zwischen der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 18 gemessen wird. Da in dem Referenzgaskanal 40 eine bekannte Gaszusammensetzung vorliegt, kann anhand der gemessenen Spannung auf die Zusammensetzung in dem Elektrodenhohlraum 24 geschlossen werden. Die Details der elektrischen Verbindungen der Elektroden 16, 18, 32, 36 werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Sensorvorrichtung 43 das Sensorelement 10 und ein Steuergerät 44. Das Sensorelement 10 ist mit dem Steuergerät 44 über mindesten eine elektrische Leitung verbunden. Genauer ist die dritte Elektrode 32, die die dem Messgasraum zuweisende Außenelektrode der Pumpzelle 30 ist, mittels einer elektrischen Leitung 46 mit dem Steuergerät 44 verbunden. Die vierte Elektrode 36, die die Innenelektrode der Pumpzelle 30 ist, liegt mit der ersten Elektrode 16, die die Nernstelektrode der Nernstzelle 42 ist, auf dem gleichen Potenzial und ist mittels einer elektrischen Leitung 48 mit dem Steuergerät 44 verbunden. Die vierte Elektrode 36 kann in dem Steuergerät 44 mit einer virtuellen Masse VM verbunden sein und/oder als virtuelle Masse VM verwendet werden. Die virtuelle Masse VM liegt an einem nicht invertierenden Eingang eines Verstärkers 52 an. Die sich zwischen der zweiten Elektrode 18 und der vierten Elektrode 36 einstellende Nernstspannung U_N wird an einen invertierenden Eingang des Verstärkers 52 angelegt. Die zwischen dem Ausgang des Verstärkers 52 und der Leitung 46 abgreifbare Spannung ist die Sondenspannung U_S und ist proportional zu einem Pumpstrom I_P der Pumpzelle 30. Bei dem gezeigten Beispiel wird die vierte Elektrode 36 als virtuelle Masse VM verwendet. Die zweite Elektrode 18, die die Referenzelektrode der Nernstzelle 42 ist, ist mittels einer elektrischen Leitung 50 mit dem Steuergerät 44 verbunden. Das Heizelement 38 ist mittels elektrischer Leitungen 53 ebenfalls mit dem Steuergerät 44 verbunden. Ferner ist eine Abgleichleitung 54 vorgesehen, die mit der Leitung 46 verbunden ist. Die zwischen der virtuellen Masse VM und der Leitung 46 abgreifbare Spannung ist die Pumpspannung U_P und proportional zu einem Innenwiderstand R_i der Pumpzelle 30. In dem Steuergerät 44 wird die Nernstspannung U_N zum Regeln des Pumpstrom I_P verwendet. Ein Messsignal, das einen Innenwiderstand R_i der Pumpzelle 30 anzeigt, kann durch einen Quotienten der Pumpspannung U_P an der Pumpzelle 30 und des Pumpstrom I_P durch die Pumpzelle 30 gebildet werden. Wie oben ausgeführt, wird die Pumpspannung U_P in Bezug auf die zu diagnostizierende Leitung 48 erfasst. Die Kenntnis des Innenwiderstands R_i wird zur Temperaturregelung des Sensorelements 10 verwendet. Zu diesem Zweck ist das Heizelement 38 mittels elektrischer Leitungen 55 mit dem Steuergerät 44 verbunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung wird nun ausführlich beschrieben. Das Verfahren kann von der Sensorvorrichtung 43 durchgeführt werden. Die Sensorvorrichtung 43 führt das Verfahren durch eine entsprechende programmtechnische Ausgestaltung des Steuergeräts 44 durch, wie beispielsweise eines Prozessors und/oder ASICs des Steuergeräts 44. Die zu diagnostizierende Leitung ist die Leitung 48, die die vierte Elektrode 36 bzw. die erste Elektrode 16 mit dem Steuergerät 44 verbindet. Beim Einschalten des Steuergeräts 44 wird das den Innenwiderstand R_i anzeigende Messsignal auf Stetigkeit untersucht.
In 2 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem auf der X-Achse 56 die Zeit in Sekunden aufgetragen ist. Auf der Y-Achse 58A ist das Ansteuersignal für den Pumpstrom I_P, das einer invertierten Logik folgt, und auf der Y-Achse 58B ist das den Innenwiderstand R_i anzeigende Messsignal in V aufgetragen. Die Kurve 60 gibt den zeitlichen Verlauf des Ansteuersignals für den Pumpstrom I_P an und die Kurve 62 gibt den zeitlichen Verlauf des den Innenwiderstand R_i anzeigenden Messsignals an. Man beachte, dass die Y-Achsen 58A und 58B lediglich beispielhafte Werte zeigen, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Ansteuer- und Einschaltstrategie des Sensorelements 10 variieren können. Die genauen Werte der Y-Achsen 58A und 58B diene daher lediglich zur Erläuterung der Erfindung, sollen aber nicht als Einschränkung aufgefasst werden. So dienen die genauen Werte der jeweiligen Y-Achse 58A und 58B nur zum relativen Unterscheiden der Signalgrößenordnung zueinander, nicht jedoch untereinander oder absolut gesehen. Lediglich der zeitliche Verlauf der Kurven 60, 62 ist für die Erfindung von Relevanz. Bei Feststellung mindestens einer Unstetigkeit des den Innenwiderstand R_i anzeigenden Messsignals wird ein Fehlerverdacht der Leitung 48 festgestellt und mindestens eine Ersatzmaßnahme ergriffen. Die Ersatzmaßnahme kann ausgewählt sein aus einer für einen Fehlerfall vorgesehenen Ansteuerung des Heizelements 38, einer Überprüfung der Gültigkeit des Messsignals und einer Überwachung des Heizelements 38. 2 zeigt das Einschalten des Steuergeräts 44 bzw. des Pumpstroms I_P zum Zeitpunkt 64. Daher zeigt die Kurve 60 in dem Ansteuersignal für den Pumpstrom I_P zum Zeitpunkt 64 einen instantanen Abfall. Synchron mit dem Einschalten des Pumpstromreglers des Steuergeräts 44 weist das den Innenwiderstand R_i anzeigende Messsignal Unstetigkeiten auf. In Abhängigkeit von der Einschaltstrategie für den Pumpstromregler des Steuergeräts 44 handelt es sich bei den Unstetigkeiten um einen einmaligen Spannungseinbruch, wie er in 2 dargestellt ist, oder um eine Oszillation des den Innenwiderstand R_i anzeigenden Messsignals. Eine Unstetigkeit des den Innenwiderstand R_i anzeigenden Messsignals wird erfasst, wenn das Messsignal in einem vorbestimmten Zeitraum nach Einschalten des Steuergeräts 44 einen Schwellwert überschreitet. Der vorbestimmte Zeitraum kann beispielsweise 50 ms sein. Der Schwellwert kann beispielsweise ein 0,2 V/ms bzw. der daraus errechnete Innenwiderstand R_i in diesem Zeitraum sein. Alternativ bei anderen Ausführungen an Lambdasonden kann eine Unstetigkeit des Messsignals erfasst werden, wenn das Messsignal in einem vorbestimmten Zeitraum nach Einschalten des Steuergeräts 44 einen Schwellwert unterschreitet. Möglich ist alternativ oder zusätzlich, dass eine Unstetigkeit des Messsignals erfasst wird, wenn das Messsignal bei eingeschaltetem Steuergerät 44 einen Schwellwert überschreitet. Alternativ kann eine Unstetigkeit des Messsignals erfasst werden, wenn das Messsignal bei eingeschaltetem Steuergerät 44 einen Schwellwert unterschreitet.
Wird eine Unstetigkeit, wie sie beispielhaft in 2 als einmaliger Spannungseinbruch dargestellt ist, ermittelt, wird ein Fehlerverdachtsbit gesetzt und Ersatzmaßnahmen ergriffen. Der Fehlerverdacht bzw. die Ersatzmaßnahmen werden erst zurückgenommen, wenn die komplette Diagnose durchgeführt wurde. Bei Fehlerverdacht in Form einer Feststellung einer Unstetigkeit des Messsignals wird eine Diagnose des Heizelements 38 blockiert. Die Diagnose des Heizelements 38 wird üblicherweise parallel mit der Diagnose der Leitung 48 durchgeführt.
Ferner wird die Sondenbetriebsbereitschaft zurückgehalten. Mit anderen Worten wird nach Ablauf der so genannten Heizerrampe, d.h. der Verlauf der Temperatur bzw. der an das Heizelement 38 angelegten elektrischen Spannung über die Zeit zum Erwärmen des Heizelements 38, die Heizleistung reduziert. Bei Feststellung einer Unstetigkeit des Messsignals wird die Regelung des Heizelements 38 gesperrt. Diese Ersatzmaßnahmen verbessern das so genannte Pinpointing zwischen der Diagnose der Leitung 48 und der Diagnose der Heizleistung. Zudem wird die Betriebsbereitschaft der Sensorvorrichtung 43 und/oder der Lambdaregelung im Fehlerfall verhindert.
Beispielsweise wird bei Feststellung einer Unstetigkeit des Messsignals eine Leistung des Heizelements 38 auf einen vorbestimmten Wert verringert. Der vorbestimmte Wert der Heizleistung ist ein Wert, bei dem die Temperatur der Pumpzelle 30 im Wesentlichen konstant auf einer Solltemperatur gehalten wird. Die Solltemperatur ist beispielsweise die Betriebstemperatur und kann von 700 ° C bis 950 °C sein, beispielsweise 850 °C. Der vorbestimmte Wert der Heizleistung ist ein Wert, der in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Sensorelements 10 festgelegt wird. Sofern die Pumpzelle 30 bereits warm ist, kann der vorbestimmte Wert daher niedriger sein als ein Wert bei einer kalten Pumpzelle 30. Dies verhindert eine Überhitzung des Sensorelements 10. Zudem werden Signaldriften des Pumpstroms I_P bei einem überhitztem Sensorelement 10 auf Grund eines reduzierten Isolationswiderstands vermieden. Ferner werden Oszillationen auf dem Messsignal beseitigt.
Ein Fehler der elektrischen Leitung 48 wird bestätigt bzw. ermittelt, wenn nach einer vorbestimmten Zeit mit aktiviertem Heizelement 38 das Messsignal einen Schwellwert überschreitet und im Wesentlichen kein Strom zu der dritten Elektrode 32 fließt, d.h. der Pumpstrom I_P einen Wert von 0 A aufweist. Der vorbestimmte Zeitraum ist beispielsweise 10 s. Die oben beschriebenen Maßnahmen betreffend der Regelung des Heizelements 38 und deren Sperrung verbessern die Fehlererkennung, indem störende Einflüsse auf das Messsignal und den Pumpstrom I_P beseitigt werden. Der Schwellwert für das Messsignal ist ein unplausibel hoher Wert für den Innenwiderstand Ri. Dies liegt daran, dass bei einer Unterbrechung der Leitung 48 auch der Messpfad zur Bestimmung des Innenwiderstands R_i unterbrochen ist. Infolge dessen ist der angezeigte Innenwiderstand R_i sehr hoch, obwohl das Sensorelement 10 ausreichend heiß sein kann, damit der Festelektrolyt 14 leitfähig wäre. Das Kriterium für den Pumpstrom I_P von 0 A ergibt sich dadurch, dass der Pumpstrom I_P nicht über die Leitung 48 abfließen kann. Bis zum Abschluss der Diagnose wird das Messsignal als ungültig gewertet. Die Ersatzmaßnahmen werden zurückgenommen, wenn ein Fehler der elektrischen Leitung 48 wie oben beschrieben ermittelt wird.
Eine intakte elektrische Leitung 48 und wird ermittelt bzw. festgestellt, wenn nach einer vorbestimmten Zeit, beispielsweise 10 s, mit aktiviertem Heizelement 38 das Messsignal im Wesentlichen einem Sollwert entspricht und / oder wenn ein Strom zu der dritten Elektrode 32 einen Schwellwert überschreitet, d.h. der Pumpstrom > 0 A ist. Mit anderen Worten wird eine Gutprüfung angezeigt, wenn der Innenwiderstand R_i nach der Aufheizphase für eine applizierbare Zeit in einem Band um den Nennwert liegt oder wenn der Pumpstrom I_P das Diagnoseband verlässt. Die Ersatzmaßnahmen werden zurückgenommen, wenn eine intakte elektrische Leitung 48 ermittelt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 160–165 [0002]

Claims

Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung (48) zu einer Elektrode (16, 36) eines Sensorelements (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, wobei das Sensorelement (10) einen Schichtaufbau (12) mit mindestens einer Festelektrolytschicht (14), mindestens zwei Elektroden (16, 32, 36) und einem Heizelement (38) umfasst, wobei die Elektroden (16, 32, 36) durch die Festelektrolytschicht (14) derart miteinander verbunden sind, dass sie eine elektrochemische Pumpzelle (30) bilden, wobei das Heizelement (38) zum Erwärmen der elektrochemischen Pumpzelle (30) ausgebildet ist, wobei die Elektroden (16, 32, 36) über eine elektrische Verbindung mit einem Steuergerät (44) verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung die elektrische Leitung (48) umfasst, wobei bei einem Einschalten des Steuergeräts (44) ein einen Innenwiderstand der Pumpzelle (30) anzeigendes Messsignal auf Stetigkeit untersucht wird, wobei bei Feststellung mindestens einer Unstetigkeit des Messsignals ein Fehlerverdacht der Leitung (48) festgestellt und mindestens eine Ersatzmaßnahme ergriffen wird, wobei die Ersatzmaßnahme ausgewählt ist aus: einer für einen Fehlerfall vorgesehenen Ansteuerung des Heizelements (38), einer Überprüfung der Gültigkeit des Messsignals und einer Überwachung des Heizelements (38).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Elektroden (16, 32, 36) der Pumpzelle (30) mindestens eine dem Messgasraum zuweisende Außenelektrode (32) und mindestens eine in einem Elektrodenhohlraum (24) angeordnete und über eine Diffusionsbarriere (28) mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbare Innenelektrode (36) umfassen, wobei die zu diagnostizierende Leitung (48) die Innenelektrode (36) mit dem Steuergerät (44) verbindet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Innenelektrode (36) in dem Steuergerät (44) mit einer virtuellen Masse verbunden ist und/oder als virtuelle Masse verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das den Innenwiderstand der Pumpzelle (30) anzeigende Messsignal durch einen Quotienten einer Pumpspannung an der Pumpzelle (30) und eines Pumpstroms durch die Pumpzelle (30) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Fehler der elektrischen Leitung (48) ermittelt wird, wenn nach einer vorbestimmten Zeit mit aktiviertem Heizelement (38) das Messsignal einen Schwellwert überschreitet und im Wesentlichen kein Strom zu einer der Elektroden (16, 32, 36) fließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Unstetigkeit des Messsignals erfasst wird, wenn das Messsignal in einem vorbestimmten Zeitraum nach Einschalten des Steuergeräts (44) einen Schwellwert überschreitet oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Unstetigkeit des Messsignals erfasst wird, wenn das Messsignal bei eingeschaltetem Steuergerät (44) einen Schwellwert überschreitet oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Feststellung einer Unstetigkeit eine Leistung des Heizelements (38) auf einen vorbestimmten Wert verringert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der vorbestimmte Wert der Heizleistung ein Wert ist, bei dem die Temperatur der Pumpzelle (30) im Wesentlichen konstant auf einer Solltemperatur gehalten wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Wert der Heizleistung ein Wert ist, der in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Sensorelements (10) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bis zum Abschluss der Diagnose das Messsignal als ungültig gewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Feststellung einer Unstetigkeit des Messsignals eine Diagnose des Heizelements (38) blockiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine intakte elektrische Leitung (48) ermittelt wird, wenn nach einer vorbestimmten Zeit mit aktiviertem Heizelement (38) das Messsignal im Wesentlichen einem Sollwert entspricht und / oder wenn ein Strom zu einer der Elektroden (16, 32, 36) einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ersatzmaßnahmen zurückgenommen werden, wenn eine intakte elektrische Leitung (48) ermittelt wird oder wenn ein Fehler der elektrischen Leitung (48) ermittelt wird.
Sensorvorrichtung (43) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, wobei die Sensorvorrichtung (43) mindestens ein Sensorelement (10) und mindestens ein über eine elektrische Verbindung mit dem Sensorelement (10) verbundenes Steuergerät (44) umfasst, wobei die Sensorvorrichtung (43) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.