DE102021202200A1 - Apparatus and method for minimizing damage to a sensor for a vehicle - Google Patents

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Takayuki Kobayashi
Takayuki Shimizu
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug und betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Wärme, um die Beschädigung des Sensors für das Fahrzeug zu minimieren. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug offenbart, die eine erste Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt ist und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, und eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann. Die Vorrichtung umfasst ferner eine zweite Heizung, die an einer anderen Position als die erste Heizung angeordnet ist und zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann. Die Steuereinheit ist ferner bedienbar, um die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur größer als eine Taupunkttemperatur erreicht hat.The present invention relates to an apparatus and method for minimizing damage to a sensor for a vehicle, and more particularly relates to an apparatus and method for generating heat to minimize damage to the sensor for the vehicle. In accordance with one aspect of the present invention, an apparatus for minimizing damage to a sensor for a vehicle is disclosed, comprising a first heater attached to one end of an elongate sensor element and operable to generate heat to activate the sensor element, and comprises a control unit operable to control the first heater to generate the heat. The apparatus further includes a second heater that is located at a different location than the first heater and is operable to generate the heat. The controller is further operable to control the second heater to generate the heat until a gas temperature surrounding the device has reached a temperature greater than a dew point temperature.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug und betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Wärme, um die Beschädigung des Sensors für das Fahrzeug zu minimieren.The present invention relates to an apparatus and method for minimizing damage to a sensor for a vehicle, and more particularly relates to an apparatus and method for generating heat to minimize damage to the sensor for the vehicle.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die nachfolgende Erörterung des Hintergrunds soll lediglich ein Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erörterung keine Anerkennung oder ein Eingeständnis ist, dass eines der genannten Materialien zum Prioritätstag der vorliegenden Erfindung in einer Gerichtsbarkeit veröffentlicht, bekannt oder Teil des allgemeinen Fachwissens des Fachmanns war.The following background discussion is intended only to facilitate an understanding of the present invention. It should be understood that the discussion is not an acknowledgment or admission that any of the material cited was published in any jurisdiction, known or part of the common knowledge of those skilled in the art as of the priority date of the present invention.

Ein Abgassensor wie ein Stickoxidsensor (auch als „NOx-Sensor“ bezeichnet) oder ein Sauerstoffsensor ist ein Sensor zur Erkennung von Stickoxiden oder Sauerstoff in Verbrennungsumgebungen wie einem Fahrzeug. Der Abgassensor, der ein Sensorelement (z.B. keramisches Sensorelement) enthält, wird aktiviert, wenn eine Temperatur des Sensorelements auf eine bestimmte hohe Temperatur (z.B. 800°C) erwärmt wird.An exhaust gas sensor such as a nitrogen oxide sensor (also known as a "NOx sensor") or an oxygen sensor is a sensor used to detect nitrogen oxides or oxygen in combustion environments such as a vehicle. The exhaust gas sensor including a sensor element (e.g. ceramic sensor element) is activated when a temperature of the sensor element is heated to a certain high temperature (e.g. 800°C).

Die Wärme wird von einer Heizung (z. B. einer elektrischen Heizung) erzeugt, die im Sensor oder mit dem Sensor platziert wird, und die Heizung wird von einer Steuereinheit für den Sensor gesteuert. Die Heizung befindet sich in einem Bereich, der notwendig ist, um die Sensorfunktion des Sensorelements zu aktivieren. Typischerweise wird die Heizung auf einer begrenzten Fläche platziert. Beispielsweise befindet sich die Heizung an einem Ende des Sensorelements.The heat is generated by a heater (such as an electric heater) placed in or with the sensor, and the heater is controlled by a controller for the sensor. The heater is in a range that is necessary to activate the sensor function of the sensor element. Typically, the heater is placed in a limited area. For example, the heater is located at one end of the sensor element.

Während jedoch die Temperatur des den Sensor umgebenden Gases nicht eine Temperatur größer als eine Taupunkttemperatur (z. B. 100°C) erreicht hat, kann das Kondenswasser in einer Sensorschutzabdeckung, einem Sensorelement, einem Isolator und in einem Sensorkörper erzeugt werden. Zum Beispiel kann das kondensierte Wasser bis zu einer Oberfläche des Sensorelements gelangen und sich zu einem Kontaktabschnitt mit Leitungsdrähten bewegen, der sich auf der gegenüberliegenden Seite einer Spitze des Sensorelements befindet. Das kondensierte Wasser am Kontaktabschnitt kann eine Beschädigung (z.B. Korrosion) des Sensorelements verursachen.However, while the temperature of the gas surrounding the sensor has not reached a temperature higher than a dew point temperature (e.g., 100°C), the condensed water may be generated in a sensor protective cover, a sensor element, an insulator, and a sensor body. For example, the condensed water may reach a surface of the sensor element and move to a contact portion with lead wires located on the opposite side of a tip of the sensor element. The condensed water at the contact portion may cause damage (e.g. corrosion) of the sensor element.

Während die Heizung auf eine normale Betriebstemperatur (z. B. 800°C) angesteuert wird, kann das Sensorelement durch einen thermischen Schock beschädigt (z. B. reißen) werden, wenn das Kondenswasser, das in einem Auspuffrohr oder in der Sensorschutzabdeckung vorhanden ist, gespritzt und zum Sensorelement gelangt.While the heater is being driven to a normal operating temperature (e.g. 800°C), the sensor element may be damaged (e.g. cracked) by thermal shock if the condensation water present in an exhaust pipe or in the sensor protection cover , sprayed and reaches the sensor element.

Daher ist es notwendig, solche Schäden zu vermeiden, einschließlich physischer Schäden und/oder Funktionsfehler am Sensorelement. Vor diesem Hintergrund besteht die Notwendigkeit, eine Lösung bereitzustellen, die die genannten Bedürfnisse zumindest teilweise erfüllt.Therefore, it is necessary to avoid such damage, including physical damage and/or malfunction of the sensor element. Against this background, there is a need to provide a solution that at least partially meets the stated needs.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

In der gesamten Spezifikation, sofern der Kontext nichts anderes erfordert, wird das Wort „umfassen“ oder Variationen wie „umfasst“ oder „umfassend“ so verstanden, dass es die Einbeziehung einer angegebenen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen impliziert, aber nicht den Ausschluss einer anderen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen.Throughout the specification, unless the context otherwise requires, the word "comprise" or variations such as "includes" or "comprising" is understood to imply incorporation, but not exclusion, of a specified integer or group of integers another integer or group of integers.

Darüber hinaus wird in der gesamten Spezifikation, sofern der Kontext nichts anderes erfordert, das Wort „einschließen“ oder Variationen wie „einschließlich“ oder „einschließlich“ so verstanden, dass es die Einbeziehung einer angegebenen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen impliziert, aber nicht den Ausschluss einer anderen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen.Additionally, throughout the specification, unless the context otherwise requires, the word "include" or variations such as "including" or "including" is understood to imply the inclusion of a specified integer or group of integers, but not the exclusion of another integer or group of integers.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das den vorgenannten Bedarf zumindest teilweise erfüllt.The present invention aims to provide an apparatus and a method which at least partially satisfies the above need.

Die technische Lösung wird in Form einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer Hauptheizung (im Folgenden als „erste Heizung“ bezeichnet), die zur Erzeugung der Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann. Die Vorrichtung umfasst ferner eine zusätzliche Heizung (im Folgenden als „zweite Heizung“ bezeichnet), die betrieben werden kann, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des die Vorrichtung umgebenden Gases eine Temperatur erreicht hat, die beispielsweise größer ist als eine Taupunkttemperatur. Es kann festgehalten werden, dass die zweite Heizung neben der ersten Heizung angeordnet ist.The technical solution is provided in the form of an apparatus and method for minimizing damage to a sensor for a vehicle. The device consists of a main heater (hereinafter referred to as “first heater”), which can be operated to generate the heat to activate the sensor element. The device further includes an additional heater (hereinafter referred to as “second heater”) operable to generate the heat until the temperature of the gas surrounding the device has reached a temperature greater than a dew point temperature, for example. It can be noted that the second heater is arranged next to the first heater.

Daher können die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärme aus verschiedenen Positionen erzeugen, wenn die umgebende Gastemperatur (einschließlich der Innentemperatur einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und innerhalb eines Sensorkörpers) eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur nicht erreicht hat. Die von der zweiten Heizung erzeugte Wärme kann das kondensierte Wasser an einer Position trocknen, die die von der ersten Heizung erzeugte Wärme nicht erreicht, oder an umgebenden Materialien wie einer Schutzabdeckung oder einem Metallgehäuse oder sogar eine Erzeugung des Kondenswassers vermeiden. Daher können die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Beschädigung (einschließlich physikalischer Beschädigung und/oder Funktionsversagen) wie Korrosion oder Riss des Sensorelements durch Trocknen des Kondenswassers durch die zweite Heizung vermeiden.Therefore, the device and the method according to the present invention can generate the heat from various positions when the surrounding gas temperature (including the internal temperature of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and inside a sensor body) has not reached a temperature greater than the dew point temperature. The heat generated by the second heater can dry the condensed water at a position that the heat generated by the first heater does not reach, or on surrounding materials such as a protective cover or a metal case, or even avoid generation of the condensed water. Therefore, the device and method according to the present invention can avoid the damage (including physical damage and/or functional failure) such as corrosion or crack of the sensor element by drying the condensed water by the second heater.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug offenbart, bestehend aus einer ersten Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt ist und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, und einer Steuereinheit, die zur Steuerung der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine zweite Heizung aufweist, die an einer anderen Position als der Position der ersten Heizung angeordnet ist und zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann, und die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist, die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.In accordance with one aspect of the present invention, an apparatus for minimizing damage to a sensor for a vehicle is disclosed, comprising a first heater attached to one end of an elongate sensor element and operable to generate heat to activate the sensor element, and a control unit operable to control the first heater to generate the heat, characterized in that the apparatus further comprises a second heater disposed at a position different from the position of the first heater and operable to generate the heat and the control unit is further configured to control the second heater to generate the heat until a gas temperature surrounding the device has reached a temperature greater than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen wird die zweite Heizung auf eine Schicht des Sensorelements gedruckt.In some embodiments, the second heater is printed onto a layer of the sensor element.

In einigen Ausführungsformen ist die zweite Heizung auf eine Zirkonoxidschicht des Sensorelements gedruckt.In some embodiments, the second heater is printed on a zirconia layer of the sensor element.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um zu steuern, um eine Spannung auf der zweiten Heizung an eine Erde zu liefern, um die Wärme zu erzeugen.In some embodiments, the controller is operable to control to provide a voltage on the second heater to ground to generate the heat.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um die Temperatur der ersten Heizung zu überprüfen.In some embodiments, the controller is operable to check the temperature of the first heater.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um die erste Heizung zur Erzeugung der Wärme und die zweite Heizung zur Erzeugung der Wärme anzutreiben, bis die Temperatur des Gases auf die Temperatur über der Taupunkttemperatur erreicht ist; und um die erste Heizung anzutreiben, um die Wärme zu erzeugen und die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur erreicht ist.In some embodiments, the controller is operable to drive the first heater to generate the heat and the second heater to generate the heat until the temperature of the gas is reached to the temperature above the dew point temperature; and to drive the first heater to generate the heat and control the second heater not to generate the heat after the temperature of the gas reaches the temperature higher than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Heizung eine Steuervorrichtung; und die Steuereinheit ist betriebsfähig, um die erste Heizung zur Erzeugung der Wärme anzutreiben und die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur erreicht wurde, und die Steuervorrichtung ist betriebsfähig, um die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur erreicht ist.In some embodiments, the second heater includes a controller; and the control unit is operable to drive the first heater to generate the heat and control the second heater to generate the heat after the temperature of the gas has been reached to the temperature higher than the dew point temperature, and the controller is operable to to control the second heater to generate the heat until the temperature of the gas is reached to the temperature higher than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner ein Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet und zur Überwachung eines elektrischen Widerstands der ersten Heizung und der zweiten Heizung bedienbar ist.In some embodiments, the apparatus further includes a device formed with the sensor element and operable to monitor an electrical resistance of the first heater and the second heater.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors einer Vorrichtung für ein Fahrzeug offenbart, mit einem Steuern einer ersten Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt ist, um Wärme zu erzeugen, einem Erzeugen von Wärme mittels der ersten Heizung zur Aktivierung eines Sensorelements, einem Steuern einer zweiten Heizung, die an einer anderen Position als die erste Heizung angeordnet ist, um die Wärme zu erzeugen, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur erreicht hat, die größer ist als eine Taupunkttemperatur, und einem Erzeugen von Wärme mittels der zweiten Heizung bis die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat.In accordance with another aspect of the present invention, a method of minimizing damage to a sensor of an apparatus for a vehicle is disclosed, including controlling a first heater attached to an end of an elongate sensor element to generate heat Heat using the first heater to activate a sensor element, controlling a second heater located at a different position than the first heater to generate the heat until a gas temperature surrounding the device has reached a temperature that is greater is than a dew point temperature, and generating heat by the second heater until the temperature of the gas has reached a temperature above the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen wird die zweite Heizung auf eine Schicht auf dem Sensorelement gedruckt.In some embodiments, the second heater is printed on a layer on top of the sensor element.

In einigen Ausführungsformen ist die zweite Heizung auf die Zirkonoxidschicht auf dem Sensorelement gedruckt.In some embodiments, the second heater is printed onto the zirconia layer on the sensor element.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Anlegens einer Spannung an der zweiten Heizung zur Masse, um die Wärme zu erzeugen.In some embodiments, the method further includes the step of applying a voltage across the second heater to ground to generate the heat.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner einen Schritt zur Überprüfung der Temperatur der ersten Heizung.In some embodiments, the method further includes a step of checking the temperature of the first heater.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Schritte von: Betreiben der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme und die zweite Heizung zur Erzeugung der Wärme, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat, und Antreiben der ersten Heizung, um die Wärme zu erzeugen und Steuern der zweiten Heizung, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.In some embodiments, the method further comprises steps of: operating the first heater to generate the heat and the second heater to generate the heat until the temperature of the gas has reached a temperature greater than the dew point temperature, and driving the first heater to generate the heat to generate and control the second heater not to generate the heat after the temperature of the gas has reached a temperature higher than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin Schritte von: antreiben der ersten Heizung, um die Wärme zu erzeugen und die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur erreicht ist, und die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur erreicht ist.In some embodiments, the method further comprises steps of: driving the first heater to generate the heat and controlling the second heater to generate the heat after the temperature of the gas is reached to the temperature higher than the dew point temperature, and the second heater to control to generate the heat until the temperature of the gas is reached to the temperature higher than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Überwachen, mittels des Geräts, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist, einen elektrischen Widerstand der ersten Heizung und der zweiten Heizung.In some embodiments, the method further comprises monitoring, via the device formed together with the sensor element, an electrical resistance of the first heater and the second heater.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor für ein Fahrzeug offenbart, umfassend ein längliches Sensorelement, eine erste Heizung, die an einem Ende des länglichen Sensorelements befestigt und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, und eine Steuereinheit, die zur Steuerung der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ferner eine zweite Heizung umfasst, die an einer anderen Position als die erste Heizung angeordnet ist und zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann, und die Steuereinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis eine den Sensor umgebende Gastemperatur eine Temperatur erreicht hat, die größer ist als eine Taupunkttemperatur.In accordance with another aspect of the present invention, a sensor for a vehicle is disclosed comprising an elongate sensor element, a first heater affixed to one end of the elongate sensor element and operable to generate heat to activate the sensor element, and a control unit operable to control the first heater to generate the heat, characterized in that the sensor further comprises a second heater disposed at a different position than the first heater and operable to generate the heat, and the control unit is further configured to control the second heater to generate the heat until a gas temperature surrounding the sensor has reached a temperature greater than a dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen erwärmt sich die zweite Heizung kontinuierlich, bis das kondensierte Wasser in der Sensorschutzabdeckung, im Sensorelement, im Isolator und in einem Sensorkörper getrocknet ist.In some embodiments, the second heater continuously heats until the condensed water in the sensor protection cover, the sensor element, the insulator, and a sensor body is dried.

Andere Aspekte der Erfindung werden für den Fachmann nach Durchsicht der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen für den Fachmann offensichtlich.Other aspects of the invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the following description of specific embodiments of the present invention in conjunction with the accompanying drawings.

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Erfindung wird nun nur noch exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

  • 1 ein Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2 ein Querschnittsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 3 ein Querschnittsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 4 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
The present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 Figure 12 is a block diagram according to an embodiment of the present invention.
  • 2 Figure 12 is a cross-sectional diagram according to an embodiment of the present invention.
  • 3 Figure 12 is a cross-sectional diagram according to an embodiment of the present invention.
  • 4 Figure 12 is a flowchart according to an embodiment of the present invention.

Andere Anordnungen der vorliegenden Erfindung sind möglich und folglich sind die beigefügten Zeichnungen nicht so zu verstehen, dass sie die Allgemeingültigkeit der vorstehenden Beschreibung der Erfindung ersetzen.Other arrangements of the present invention are possible and accordingly the accompanying drawings should not be taken as superseding the generality of the foregoing description of the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT

1 ist ein Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Querschnittsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 12 is a block diagram according to an embodiment of the present invention. 2 12 is a cross-sectional diagram according to an embodiment of the present invention.

Eine Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hauptheizung 121 (im Folgenden als „erste Heizung“ bezeichnet) und eine Steuereinheit 140. In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100 weiterhin ein Sensorelement 110 enthalten. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 100 nicht das Sensorelement 110 und kann mit einem Sensor (nicht gezeigt) einschließlich des Sensorelements 110 installiert sein. Der Sensor (nicht abgebildet) kann ein Abgassensor wie ein Stickoxidsensor (auch als „NOx-Sensor“ bezeichnet) oder ein Sauerstoffsensor sein, um Stickoxide oder Sauerstoff in Verbrennungsumgebungen wie dem Fahrzeug zu erkennen.A device 100 according to an embodiment of the present invention comprises a main heater 121 (hereinafter referred to as “first heater”) and a control unit 140 . In some embodiments, the device 100 may further include a sensor element 110 . In some other embodiments, the device 100 does not include the sensor element 110 and may be installed with a sensor (not shown) including the sensor element 110 . The sensor (not shown) may be an exhaust gas sensor such as a nitrogen oxide sensor (also referred to as a “NOx sensor”) or an oxygen sensor to detect nitrogen oxides or oxygen in combustion environments such as the vehicle.

Das Sensorelement 110 (auch „Sensorsonde“ genannt) ist bedienbar, um einen Reiz zu empfangen und auf ihn in einer unverwechselbaren Weise zu reagieren. Das Sensorelement 110 kann in Form eines keramischen Sensorelements 110 vorliegen. Obwohl nicht gezeigt, kann das Sensorelement 110 zwei Leitungen enthalten. H+-Leitung (nicht abgebildet) kann an die Heizung + (Plus-) Seite (auch als „H+-Stromkreis“ bezeichnet) angeschlossen werden und H--Leitung (nicht abgebildet) kann an die Heizung - (Minus-) Seite angeschlossen werden (auch als „H--Stromkreis“ bezeichnet). Die H+-Leitung und die H--Leitung können Leitungsstrukturen sein (Platin in das Sensorelement 110 eingelegt).The sensor element 110 (also called a "sensor probe") is operable to receive a stimulus and respond to it in a distinctive manner. The sensor element 110 can be in the form of a ceramic sensor element 110 . Although not shown, the sensor element 110 may include two leads. H+ wire (not shown) can be connected to the heater + (positive) side (aka "H+ circuit") and H- lead (not shown) can be connected to the heater - (negative) side (also referred to as “H circuit”). The H+ line and the H- line can be line structures (platinum inlaid in the sensor element 110).

Der H+-Stromkreis ist mit einer Hochleistungspotentialseite verbunden (z. B. Heizungsausgang des Reglers). Der Strom fließt durch den H+-Stromkreis über den in 2 dargestellten Teil des ersten Bereichs (A) zum H-Stromkreis. Da der elektrische Widerstand eines Teils des ersten Bereichs (A) höher ist als der Rest des Elementbereichs, wird die Wärme im ersten Bereich (A) erzeugt. Die H-Schaltung ist eine Seite mit geringem Leistungspotential (z. B. eine Masse).The H+ circuit is connected to a high power potential side (e.g. heater output of the regulator). Current flows through the H+ circuit via the in 2 shown part of the first area (A) to the H circuit. Since the electrical resistance of part of the first area (A) is higher than the rest of the element area, the heat is generated in the first area (A). The H circuit is a low power potential side (e.g. a ground).

Die erste Heizung 121 ist betriebsfähig, um die Wärme zur Aktivierung des Sensorelements 110 zu erzeugen. Wie in 2 gezeigt, kann die erste Heizung 121 an einem Ende des Sensorelements 110 befestigt sein.The first heater 121 is operable to generate the heat for activating the sensor element 110 . As in 2 As shown, the first heater 121 may be attached to an end of the sensor element 110 .

Die erste Heizung 121 kann Anweisungen von der Steuereinheit 140 erhalten und die Wärme bis zu einer bestimmten hohen Temperatur (z. B. 800°C) gemäß den Anweisungen erzeugen.The first heater 121 can receive instructions from the control unit 140 and generate the heat up to a certain high temperature (e.g. 800°C) according to the instructions.

Die Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Zusatzheizung 122 (im Folgenden als „zweite Heizung“ bezeichnet). Die zweite Heizung 122 ist dazu ausgebildet, Wärme zu erzeugen. Wie in 2 gezeigt, kann die zweite Heizung 122 an einer anderen Position als der ersten Heizung 121 angeordnet sein.The device 100 according to an embodiment of the present invention further includes an auxiliary heater 122 (hereinafter referred to as “second heater”). The second heater 122 is designed to generate heat. As in 2 As shown, the second heater 122 may be disposed at a different position than the first heater 121.

Die zweite Heizung 122 kann Anweisungen von der Steuereinheit 140 erhalten und die Wärme gemäß den Anweisungen erzeugen.The second heater 122 can receive instructions from the control unit 140 and generate the heat according to the instructions.

In einigen Ausführungsformen wird die zweite Heizung 122 auf eine Schicht auf das Sensorelement 110 gedruckt. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Heizung 122 auf die Zirkonoxidschicht auf das Sensorelement 110 gedruckt. Es sei darauf hingewiesen, dass, um die zweite Heizung 122 mit dem gleichen Sensorelement 110 auszustatten, die zweite Heizung 122 auf die andere Schicht als die erste Heizung 121 gedruckt werden kann.In some embodiments, the second heater 122 is printed onto the sensor element 110 in a layer. In some embodiments, the second heater 122 is printed onto the zirconia layer on the sensor element 110 . It should be noted that in order to provide the second heater 122 with the same sensor element 110 , the second heater 122 may be printed on the different layer than the first heater 121 .

Obwohl nicht gezeigt, kann die Vorrichtung 100 weiterhin ein Gerät130 (nicht gezeigt) umfassen. Das Gerät 130 ist betriebsfähig, um einen elektrischen Widerstand der ersten Heizung 121 zu überwachen. Es kann geschätzt werden, dass das Gerät 130 Anweisungen von der Steuereinheit 140 erhalten und den elektrischen Widerstand der ersten Heizung 121 überwachen kann.Although not shown, the device 100 may further include a device 130 (not shown). The device 130 is operable to monitor an electrical resistance of the first heater 121 . It it can be appreciated that the device 130 can receive instructions from the control unit 140 and monitor the electrical resistance of the first heater 121 .

Die Steuereinheit 140 kann mit einem eingebetteten System in der Automobilelektronik arbeiten, das eines oder mehrere elektrische Systeme oder Subsysteme im Fahrzeug steuert. In einigen Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 140 mindestens eine der ersten Heizungen 121 und die zweite Heizung 122. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 140 eine Steuereinheit (z.B. Sensorsteuereinheit) und die Steuereinheit steuert mindestens eine der ersten Heizungen 121 und die zweite Heizung 122. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 140 eine Vielzahl von Steuereinheiten, und eine Steuereinheit steuert die erste Heizung 121 und eine andere Steuereinheit steuert die zweite Heizung 122. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 140 eine Vielzahl von Steuermerkmalen, und ein Steuermerkmal steuert die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122.The controller 140 may operate with an embedded automotive electronics system that controls one or more electrical systems or subsystems in the vehicle. In some embodiments, the control unit 140 controls at least one of the first heater 121 and the second heater 122. In some other embodiments, the control unit 140 comprises a control unit (e.g. sensor control unit) and the control unit controls at least one of the first heater 121 and the second heater 122. In In some other embodiments, the controller 140 includes a plurality of controllers, and one controller controls the first heater 121 and another controller controls the second heater 122. In some other embodiments, the controller 140 includes a plurality of control features, and one control feature controls the first heater 121 and the second heater 122.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Sensorelement 110, die erste Heizung 121, die zweite Heizung 122 und das Gerät 130 mit der Steuereinheit 140 verbunden sind, wie in 1 dargestellt. Beispielsweise kann die Steuereinheit 140 den Sensorwert durch mindestens eines der Sensorelemente 110, die erste Heizung 121, die zweite Heizung 122 und das Gerät 130 messen.It should be noted that the sensor element 110, the first heater 121, the second heater 122 and the device 130 are connected to the control unit 140, as in FIG 1 shown. For example, the control unit 140 can measure the sensor value by at least one of the sensor elements 110 , the first heater 121 , the second heater 122 , and the device 130 .

Die Steuereinheit 140 ist betriebsfähig, um mindestens eine der ersten Heizungen 121 und die zweite Heizung 122 zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die Temperatur der ersten Heizung 121 zu überprüfen. Die Steuereinheit 140 ist bedienbar, um mindestens eine der ersten Heizungen 121 und die zweite Heizung 122 zu steuern.The control unit 140 is operable to control at least one of the first heater 121 and the second heater 122 . In some embodiments, the controller 140 is operable to check the temperature of the first heater 121 . The control unit 140 is operable to control at least one of the first heater 121 and the second heater 122 .

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die erste Heizung 121 zur Erzeugung der Wärme zu steuern.In some embodiments, the controller 140 is operable to control the first heater 121 to generate the heat.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die zweite Heizung 122 zur Erzeugung der Wärme zu steuern, bis die Temperatur des Gases, das die Vorrichtung 100 umgibt (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und innerhalb eines Sensorkörpers) (im Folgenden als „umgebendes Gas“ bezeichnet) auf die Temperatur erreicht wird, die höher ist als die Taupunkttemperatur. Zum Beispiel ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um zu steuern, um eine Spannung an die Erde durch die zweite Heizung 122 zu liefern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des umgebenden Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur erreicht ist.In some embodiments, the control unit 140 is operable to control the second heater 122 to generate the heat until the temperature of the gas surrounding the device 100 (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and inside a sensor body) ( hereinafter referred to as "surrounding gas") is reached to the temperature higher than the dew point temperature. For example, the control unit 140 is operable to control to supply a voltage to the ground through the second heater 122 to generate the heat until the temperature of the surrounding gas is reached to the temperature higher than the dew point temperature.

Zum Beispiel ist die Steuereinheit 140 betriebsfähig, um die erste Heizung 121 zur Erzeugung der Wärme und die zweite Heizung 122 zur Erzeugung der Wärme anzutreiben, bis die Temperatur des umgebenden Gases auf die Temperatur über der Taupunkttemperatur erreicht ist (im Folgenden als „Vorheizmodus“ bezeichnet). Während des Vorheizmodus ist die Steuereinheit 140 betriebsfähig, um die Spannung von der zweiten Heizung 122, beispielsweise an die Masse bzw. Erdung, zu liefern, so dass die zweite Heizung 122 die Wärme erzeugen kann. For example, the control unit 140 is operable to drive the first heater 121 to generate the heat and the second heater 122 to generate the heat until the temperature of the surrounding gas is reached to the temperature above the dew point temperature (hereinafter referred to as “preheating mode”) ). During the preheat mode, the controller 140 is operable to provide the voltage from the second heater 122, for example to ground, so that the second heater 122 can generate the heat.

Die Steuereinheit 140 ist betriebsfähig, um die erste Heizung 121 zur Erzeugung der Wärme anzutreiben und die zweite Heizung 122 zu steuern, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem das Umgebungsgas die Temperatur erreicht hat, die höher als die Taupunkttemperatur ist (im Folgenden als „Normalmodus“ bezeichnet). Daher wird die zweite Heizung 122 normalerweise während des Vorheizbetriebs und nicht im Normalbetrieb betrieben. In einigen Ausführungsformen kann, wenn es benötigt wird, die zweite Heizung 122 die Wärme während des normalen Modus erzeugen.The control unit 140 is operable to drive the first heater 121 to generate the heat and control the second heater 122 not to generate the heat after the ambient gas reaches the temperature higher than the dew point temperature (hereinafter referred to as " referred to as “normal mode”). Therefore, the second heater 122 is normally operated during the preheating operation and not during the normal operation. In some embodiments, if needed, the second heater 122 can generate the heat during the normal mode.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122 abwechselnd oder im gleichen Zeitpunkt in einem vorgegebenen Zeitintervall anzutreiben, bis die Temperatur des umgebenden Gases auf die Temperatur höher als die Taupunkttemperatur (d. h. Vorheizmodus) erreicht ist. Beispielsweise beträgt das vorgegebene Zeitintervall 5 ms. Daher wird jede Heizung (d. h. die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122) während des Vorheizmodus alle 5 ms betrieben. [Tabelle 1: Beispiele für die Temperatur der ersten Heizung und der zweiten Heizung] Erste Heizung 121 Zweite Heizung 122 Vorheizmodus (vor dem Taupunkt) 25 bis 200°C 100°C Normalmodus (nach dem Taupunkt) 800 °C Ausschalten oder 100°C In some embodiments, the control unit 140 is operable to drive the first heater 121 and the second heater 122 alternately or at the same time in a predetermined time interval until the temperature of the surrounding gas to the temperature higher than the dew point temperature (ie, preheat mode) is reached. For example, the predetermined time interval is 5 ms. Therefore, each heater (ie, the first heater 121 and the second heater 122) is operated every 5 ms during the preheat mode. [Table 1: Examples of the temperature of the first heater and the second heater] First heater 121 Second heater 122 Preheat mode (before dew point) 25 to 200°C 100°C Normal mode (after dew point) 800ºC Switch off or 100°C

Wie oben gezeigt, können während des Vorheizmodus sowohl die erste Heizung 121 als auch die zweite Heizung 122 die Wärme erzeugen. Es kann geschätzt werden, dass die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122 arbeiten können, um die Wärme abwechselnd oder im gleichen Zeitpunkt im vorgegebenen Zeitintervall zu erzeugen. Während des normalen Modus kann die erste Heizung 121 die Wärme erzeugen und die zweite Heizung 122 erzeugt die Wärme nicht. In einigen anderen Ausführungsformen kann während des normalen Betriebs die zweite Heizung 122 die Wärme erzeugen. Während des normalen Betriebs kann die Temperatur der ersten Heizung 121 etwa 800°C erreichen. Die Heizfunktion der zweiten Heizung 122 kann im Normalbetrieb ausgeschaltet oder deaktiviert sein. In einigen anderen Ausführungsformen kann während des normalen Modus die Heizfunktion der zweiten Heizung 122 weiterhin die Wärme erzeugen. Zum Beispiel kann die zweite Heizung 122 das Kondenswasser trocknen, das sich in einer Sensorschutzabdeckung, einem Sensorelement, einem Isolator und in einem Sensorkörper befindet.As shown above, during the preheat mode, both the first heater 121 and the second heater 122 can generate the heat. It can be appreciated that the first heater 121 and the second heater 122 can operate to generate the heat alternately or at the same time in the predetermined time interval. During the normal mode, the first heater 121 can generate the heat and the second heater 122 does not generate the heat. In some other embodiments, the second heater 122 may generate the heat during normal operation. During normal operation, the temperature of the first heater 121 can reach about 800°C. The heating function of the second heater 122 can be switched off or deactivated during normal operation. In some other embodiments, the heating function of the second heater 122 may continue to generate the heat during the normal mode. For example, the second heater 122 may dry the condensed water that is in a sensor protection cover, a sensor element, an insulator, and a sensor body.

Wie in 2 gezeigt, kann die H+-Leitung im Normalmodus die Spannung über die erste Heizung 121 an die Erdung liefern, so dass die erste Heizung 121 die Wärme erzeugen kann. Die H--Leitung kann als Masse bzw. Erdung verwendet werden. Da die erste Heizung 121 die Wärme erzeugen kann, kann ein erster Bereich (A) im Normalmodus beheizt werden. Da die Temperatur der ersten Heizung 121 im Normalmodus hoch ist (z. B. 800°C), kann ein zweiter Bereich (B) auch irgendwie durch Thermophorese aus dem ersten Bereich (A) erwärmt werden.As in 2 As shown, in the normal mode, the H+ line can supply the voltage through the first heater 121 to the ground, so that the first heater 121 can generate the heat. The H line can be used as a ground or ground. Since the first heater 121 can generate the heat, a first area (A) can be heated in the normal mode. Also, since the temperature of the first heater 121 is high (e.g., 800°C) in the normal mode, a second area (B) can be somehow heated by thermophoresis from the first area (A).

Da die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122 die Wärme abwechselnd oder im gleichen Zeitpunkt im vorgegebenen Zeitintervall erzeugen können, können sowohl der erste Bereich (A) als auch der zweite Bereich (B) während des Vorheizbetriebs erwärmt werden. Es kann festgehalten werden, dass der erste Bereich (A) durch die erste Heizung 121 und der zweite Bereich (B) durch die zweite Heizung 122 beheizt werden kann.Since the first heater 121 and the second heater 122 can generate the heat alternately or at the same time in the predetermined time interval, both the first area (A) and the second area (B) can be heated during the preheating operation. It can be noted that the first area (A) can be heated by the first heater 121 and the second area (B) can be heated by the second heater 122 .

Daher kann die Vorrichtung 100 die Wärme aus verschiedenen Positionen während des Vorheizmodus erzeugen. Die von der zweiten Heizung 122 erzeugte Wärme kann das kondensierte Wasser an einer Position trocknen, die die von der ersten Heizung 121 erzeugte Wärme nicht erreicht, oder an umgebenden Bauteilen, wie einer Schutzabdeckung 160 oder einem Metallgehäuse 150. Daher kann die Vorrichtung 100 die Beschädigung (einschließlich physikalischer Beschädigung und/oder Funktionsversagen) wie Korrosion oder Riss des Sensorelements 110 vermeiden, indem das Kondenswasser durch die zweite Heizung 122 getrocknet wird.Therefore, the device 100 can generate the heat from different positions during the preheat mode. The heat generated by the second heater 122 can dry the condensed water at a position that the heat generated by the first heater 121 does not reach or on surrounding components such as a protective cover 160 or a metal case 150. Therefore, the device 100 can damage (including physical damage and/or functional failure) such as corrosion or cracking of the sensor element 110 by drying the condensed water by the second heater 122 .

3 ist ein Querschnittsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 12 is a cross-sectional diagram according to an embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Sensorelement 110, die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122.The device 100 according to an embodiment of the present invention comprises the sensor element 110, the first heater 121 and the second heater 122.

Die erste Heizung 121 kann sich an einem Ende des Sensorelements 110 befinden. Beispielsweise kann sich die erste Heizung 121 an einem vorderen Ende des Sensorelements 110 befinden. Die zweite Heizung 122 kann an einer anderen Stelle als der ersten Heizung 121 ausgerüstet sein, so dass die zweite Heizung 122 nicht mit der ersten Heizung 121 überlappt wird und somit die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122 jeweils unterschiedliche Bereiche in der Vorrichtung 100 beheizen können.The first heater 121 may be located at an end of the sensor element 110 . For example, the first heater 121 may be located at a front end of the sensor element 110 . The second heater 122 may be equipped at a different location than the first heater 121 so that the second heater 122 does not overlap with the first heater 121 and thus the first heater 121 and the second heater 122 heat different areas in the device 100, respectively be able.

Wie in 3 gezeigt, kann die zweite Heizung 122 auf eine Schicht des Sensorelements 122 gedruckt sein. Beispielsweise ist die zweite Heizung 122 auf die Zirkonoxidschicht auf dem Sensorelement 110 gedruckt.As in 3 As shown, the second heater 122 may be printed on a layer of the sensor element 122. FIG. For example, the second heater 122 is printed on the zirconia layer on the sensor element 110 .

In Anbetracht der Tatsache, dass die erste Heizung 121 einen Bereich des Sensorelements 110 erwärmen kann, in dem die erste Heizung 121 vorhanden ist, kann die Kondensation auf oder in der Nähe des Bereichs verhindert werden. Darüber hinaus kann die zweite Heizung 122 einen anderen Bereich des Sensorelements 110 beheizen, in dem die erste Heizung 121 nicht vorhanden ist, die Kondensation auf oder in der Nähe des anderen Bereichs kann ebenfalls verhindert werden.Considering that the first heater 121 can heat a portion of the sensor element 110 where the first heater 121 is present, condensation on or near the portion can be prevented. In addition, the second heater 122 can heat another area of the sensor element 110 where the first heater 121 does not exist, the condensation on or near the other area can also be prevented.

4 ist ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 Figure 12 is a flowchart according to an embodiment of the present invention.

Erstens kann die Steuereinheit 140 die erste Heizung 121 zur Erzeugung der Wärme (S110) steuern. In einigen Ausführungsformen kann die erste Heizung 121 an einem Ende des länglichen Sensorelements 110 ausgestattet sein.First, the control unit 140 can control the first heater 121 to generate the heat (S110). In some embodiments, the first heater 121 may be equipped at an end of the elongate sensor element 110 .

Die erste Heizung 121 kann die Wärme erzeugen, um ein Sensorelement 110 (S120) zu aktivieren. Sobald die erste Heizung 121 die Wärme erzeugt, kann das Sensorelement 110 aktiviert werden, um einen Reiz zu empfangen und auf unverwechselbare Weise darauf zu reagieren.The first heater 121 can generate the heat to activate a sensor element 110 (S120). Once the first heater 121 generates the heat, the sensing element 110 can be activated to receive a stimulus and respond in a distinctive manner.

Die Steuereinheit 140 kann die zweite Heizung 122 ansteuern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des umgebenden Gases auf eine Temperatur erreicht ist, die höher ist als die Taupunkttemperatur (S130). In einigen Ausführungsformen wird die zweite Heizung 122 auf eine Schicht auf das Sensorelement 110 gedruckt. Beispielsweise ist die zweite Heizung 122 auf die Zirkonoxidschicht auf dem Sensorelement 110 gedruckt.The control unit 140 may drive the second heater 122 to generate the heat until the temperature of the surrounding gas reaches a temperature higher than the dew point temperature (S130). In some embodiments, the second heater 122 is printed onto the sensor element 110 in a layer. For example, the second heater 122 is printed on the zirconia layer on the sensor element 110 .

In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 140 die Temperatur der ersten Heizung 121 überprüfen.In some embodiments, the controller 140 can check the temperature of the first heater 121 .

Die zweite Heizung 122 kann die Wärme erzeugen, bis die Temperatur des umgebenden Gases auf eine Temperatur über der Taupunkttemperatur (S140) erreicht ist.The second heater 122 may generate the heat until the temperature of the surrounding gas reaches a temperature higher than the dew point temperature (S140).

Wird die Temperatur des Umgebungsgases nicht auf eine Temperatur erreicht, die über der Taupunkttemperatur liegt, kann die Steuereinheit 140 sowohl die erste Heizung 121 als auch die zweite Heizung 122 steuern, um die Wärme zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen können die erste Heizung 121 und die zweite Heizung 122 die Wärme alternativ oder zeitgleich erzeugen.If the temperature of the ambient gas does not reach a temperature higher than the dew point temperature, the control unit 140 can control both the first heater 121 and the second heater 122 to generate the heat. In some embodiments, the first heater 121 and the second heater 122 may generate the heat alternatively or simultaneously.

Wird die Temperatur des Umgebenden Gases auf eine Temperatur erreicht, die höher als die Taupunkttemperatur ist, kann die Steuereinheit 140 die erste Heizung 121 zur Erzeugung der Wärme und die zweite Heizung 122 zur Nichterzeugung der Wärme steuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit 140 die Heizfunktion der zweiten Heizung 122 abschalten oder deaktivieren.When the temperature of the surrounding gas reaches a temperature higher than the dew point temperature, the control unit 140 can control the first heater 121 to generate the heat and the second heater 122 to not generate the heat. For example, the control unit 140 can switch off or deactivate the heating function of the second heater 122 .

In einigen anderen Ausführungsformen kann die zweite Heizung 122 eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt) umfassen. Die Steuereinheit 140 ist betriebsbereit, um die erste Heizung 121 zur Erzeugung der Wärme anzutreiben und die zweite Heizung 122 zur Erzeugung der Wärme zu steuern, nachdem die Temperatur des umgebenden Gases auf eine Temperatur über der Taupunkttemperatur erreicht wurde. Die in der zweiten Heizung 122 enthaltene Steuervorrichtung kann die zweite Heizung 122 ansteuern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des umgebenden Gases auf die Temperatur über der Taupunkttemperatur erreicht ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit 140 die in der zweiten Heizung 122 enthaltene Steuervorrichtung ansteuern.In some other embodiments, the second heater 122 may include a controller (not shown). The control unit 140 is operable to drive the first heater 121 to generate the heat and to control the second heater 122 to generate the heat after the temperature of the surrounding gas has been reached to a temperature above the dew point temperature. The control device included in the second heater 122 may drive the second heater 122 to generate the heat until the temperature of the surrounding gas reaches the temperature above the dew point temperature. For example, the control unit 140 can control the control device contained in the second heater 122 .

In einigen anderen Ausführungsformen kann sich die zweite Heizung 122 kontinuierlich erwärmen, bis das kondensierte Wasser innerhalb der Sensorschutzabdeckung, des Sensorelements, des Isolators und innerhalb eines Sensorkörpers getrocknet ist.In some other embodiments, the second heater 122 may continuously heat until the condensed water dries inside the sensor protective cover, the sensor element, the insulator, and inside a sensor body.

Während die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben wurde, wird es von den Fachmannen verstanden, dass darin verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung im Sinne der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Dies ist jedoch lediglich eine exemplarische Ausführungsform, und der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Äquivalente im Lichte der oben genannten Ausführungsformen möglich sind.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims. However, this is merely an exemplary embodiment and those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalents are possible in light of the above embodiments.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Vorrichtungcontraption
110110
Sensorelementsensor element
121121
erste Heizungfirst heater
122122
zweite Heizungsecond heater
130130
Gerätdevice
140140
Steuereinheitcontrol unit
150150
Metallgehäusemetal body
160160
innere Schutzhülleinner protective cover
AA
erster Bereichfirst area
BB
zweiter Bereichsecond area

Claims (16)

Vorrichtung zur Minimierung der Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug, bestehend aus: einer ersten Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, und einer Steuereinheit, die zur Steuerung der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Vorrichtung ferner eine zweite Heizung umfasst, die an einer anderen Position als die erste Heizung angeordnet ist und zur Erzeugung der Wärme betätigt werden kann, und die Steuereinheit ferner dazu betrieben werden kann, um die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur erreicht, die größer ist als eine Taupunkttemperatur.Apparatus for minimizing damage to a sensor for a vehicle, comprising: a first heater affixed to one end of an elongate sensor element and operable to generate heat to activate the sensor element; and a control unit operable to control the first heater operable to generate the heat, characterized in that : the apparatus further comprises a second heater located at a different position than the first heater and operable to generate the heat, and the control unit is further operable to to control the second heater to generate the heat until a gas temperature surrounding the device reaches a temperature greater than a dew point temperature. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Heizung auf eine Schicht des Sensorelements gedruckt ist.device after claim 1 , wherein the second heater is printed on a layer of the sensor element. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Heizung auf die Zirkonoxidschicht des Sensorelements gedruckt ist.device after claim 2 , wherein the second heater is printed on the zirconium oxide layer of the sensor element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Spannungszufuhr an die zweite Heizung zu einer Masse zu steuern, um die Wärme zu erzeugen.Device according to one of claims 2 and 3 , wherein the control unit is adapted to control a voltage supply to the second heater to a ground to generate the heat. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinheit zur Überprüfung der Temperatur der ersten Heizung betrieben werden kann.Device according to one of claims 2 until 4 , wherein the control unit is operable to check the temperature of the first heater. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuereinheit betrieben werden kann, um die erste Heizung zur Erzeugung der Wärme und die zweite Heizung zur Erzeugung der Wärme zu betreiben, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht, und um die erste Heizung zu betreiben, um die Wärme zu erzeugen und die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.Device according to one of claims 2 until 5 wherein the control unit is operable to operate the first heater to generate the heat and the second heater to generate the heat until the temperature of the gas reaches a temperature above the dew point temperature and to operate the first heater to generate the heat to generate and control the second heater not to generate the heat after the temperature of the gas has reached a temperature higher than the dew point temperature. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Heizung eine Steuervorrichtung enthält, und wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die erste Heizung zur Erzeugung der Wärme zu betreiben und die zweite Heizung zur Erzeugung der Wärme zu steuern, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat, und wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die zweite Heizung zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.device after claim 6 , wherein the second heater contains a control device, and wherein the control unit is designed to operate the first heater to generate the heat and to control the second heater to generate the heat after the temperature of the gas has reached a temperature above the dew point temperature, and wherein the control unit is configured to control the second heater to generate the heat until the temperature of the gas has reached a temperature greater than the dew point temperature. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner mit einem Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet und zur Überwachung eines elektrischen Widerstands der ersten Heizung und der zweiten Heizung betrieben werden kann.Device according to one of claims 2 until 7 , further comprising a device co-embodied with the sensor element and operable to monitor an electrical resistance of the first heater and the second heater. Verfahren zur Minimierung der Beschädigung eines Sensors eines Geräts für ein Fahrzeug, das folgende Schritte umfasst: Steuern einer ersten Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt ist, um Wärme zu erzeugen; Erzeugen der Wärme durch die erste Heizung zur Aktivierung des Sensorelements; Steuern einer zweiten Heizung, die an einer anderen Position als die erste Heizung angeordnet ist, um Wärme zu erzeugen, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur erreicht, die größer ist als eine Taupunkttemperatur; und Erzeugen von Wärme mit der zweiten Heizung, bis die Temperatur des die Vorrichtung umgebenden Gases eine Temperatur erreicht, die größer ist als die Taupunkttemperatur.A method of minimizing damage to a sensor of a device for a vehicle, comprising the steps of: controlling a first heater attached to one end of an elongate sensor element to generate heat; generating the heat by the first heater to activate the sensor element; controlling a second heater located at a different position than the first heater to generate heat until a gas temperature, surrounding the device reaches a temperature greater than a dew point temperature; and generating heat with the second heater until the temperature of the gas surrounding the device reaches a temperature greater than the dew point temperature. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zweite Heizung auf einer Schicht des Sensorelements gedruckt ist.procedure after claim 9 , wherein the second heater is printed on a layer of the sensor element. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zweite Heizung auf die Zirkonoxidschicht des Sensorelements gedruckt ist.procedure after claim 10 , wherein the second heater is printed on the zirconium oxide layer of the sensor element. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, ferner mit dem Schritt des Anlegens einer Spannung an der zweiten Heizung zur Masse, um die Wärme zu erzeugen.Procedure according to one of Claims 10 and 11 , further comprising the step of applying a voltage across the second heater to ground to generate the heat. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner mit dem Schritt: Überprüfen der Temperatur der ersten Heizung.Procedure according to one of Claims 10 until 12 , further comprising the step of checking the temperature of the first heater. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner mit den Schritten: Betreiben der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme und der zweiten Heizung zur Erzeugung der Wärme, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht, und Betreiben der ersten Heizung, um die Wärme zu erzeugen, und Steuern der zweiten Heizung, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.Procedure according to one of Claims 10 until 13 , further comprising the steps of: operating the first heater to generate the heat and the second heater to generate the heat until the temperature of the gas reaches a temperature above the dew point temperature, and operating the first heater to generate the heat, and controlling the second heater, so as not to generate the heat after the temperature of the gas reaches a temperature higher than the dew point temperature. Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit den Schritten: Betreiben der ersten Heizung zur Erzeugung der Wärme und Steuern der zweiten Heizung zur Erzeugung der Wärme, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat, und Steuern der zweiten Heizung, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.procedure after Claim 14 , further comprising the steps of: after the temperature of the gas has reached a temperature above the dew point temperature, operating the first heater to generate the heat and controlling the second heater to generate the heat, and controlling the second heater to generate the heat until the temperature of the gas has reached a temperature higher than the dew point temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, ferner mit dem Schritt des Überwachens durch ein zusammen mit dem Sensorelement ausgebildetes Gerät eines elektrischen Widerstands der ersten Heizung und der zweiten Heizung.Procedure according to one of Claims 10 until 15 , further comprising the step of monitoring, by a device formed together with the sensor element, an electrical resistance of the first heater and the second heater.
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