DE102021202202A1 - Apparatus and method for minimizing damage to a sensor for a vehicle - Google Patents

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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 Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, einem Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist und zur Überwachung eines elektrischen Widerstands der Heizung bedienbar ist, und einer Steuereinheit, die zur Steuerung des Geräts bedienbar ist. Die Steuereinheit ist in der Lage, das Gerät zu steuern, um Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des die Vorrichtung umgebenden Gases eine Temperatur erreicht hat, die größer ist als eine Taupunkttemperatur.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 that includes a heater that is attached to one end of an elongate sensor element and is operable to generate heat to activate the sensor element, a device, formed together with the sensor element and operable to monitor an electrical resistance of the heater, and a control unit operable to control the device. The control unit is capable of controlling the device to generate heat until the temperature of the gas 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 durch eine Heizung (auch als „Hauptheizung“ bezeichnet) (z. B. eine elektrische Heizung) erzeugt, die sich im Sensor oder mit dem Sensor befindet, 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 (also referred to as a “main heater”) (such as an electric heater) located 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, 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 does not reach 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) angetrieben wird, kann das Sensorelement durch einen Thermischen Schock beschädigt (z. B. gerissen) 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 functional failure 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 Heizung, die betätigt werden kann, um die Wärme zur Aktivierung des Sensorelements zu erzeugen, und einem Gerät, die zusammen mit dem Sensorelement ausgestattet ist. Beispielsweise ist das Gerät bedienbar, um einen elektrischen Widerstand der Heizung zu überwachen.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 heater, which can be actuated to generate the heat to activate the sensor element, and a device that is equipped with the sensor element. For example, the device is operable to monitor electrical resistance of the heater.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die betrieben werden kann, um das Gerät zu steuern, um die Wärme zu erzeugen, bis die Temperatur des die Vorrichtung umgebenden Gases eine Temperatur erreicht, die beispielsweise größer ist als eine Taupunkttemperatur.The device further includes a control unit operable to control the device to generate the heat until the temperature of the gas surrounding the device reaches a temperature greater than a dew point temperature, for example.

Daher können die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Gerät (z. B. TMP-Leitung), die ursprünglich zur Überwachung des elektrischen Widerstands der Heizung ausgestattet ist, verwenden, um die Wärme zu erzeugen, wenn die umgebende Gastemperatur (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und innerhalb eines Sensorkörpers) nicht größer als die Taupunkttemperatur wird. Die erzeugte Wärme kann das Kondenswasser trocknen und auch die Erzeugung des Kondenswassers vermeiden. Daher können die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Beschädigung einschließlich physikalischer Schäden und/oder Funktionsversagen wie Korrosion des Sensorelements durch Trocknen des Kondenswassers durch die TMP-Leitung vermeiden.Therefore, the device and method according to the present invention can use the device (e.g. TMP line) originally equipped to monitor the electrical resistance of the heater to generate the heat when the ambient gas temperature (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and inside a sensor body) does not exceed the dew point temperature. The generated heat can dry the condensed water and also avoid the generation of the condensed water. Therefore, the device and the method according to the present invention can avoid the damage including physical damage and/or functional failure such as corrosion of the sensor element by drying the condensed water through the TMP pipe.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug offenbart, die eine Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, ein Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist und zur Überwachung eines elektrischen Widerstands der Heizung bedienbar ist, und eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung des Geräts bedienbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in der Lage ist, das Gerät zu steuern, um Wärme zu erzeugen, bis eine Temperatur des die Vorrichtung umgebenden Gases eine Temperatur erreicht hat, die größer ist als die Taupunkttemperatur.In accordance with one aspect of the present invention, an apparatus for minimizing damage to a sensor for a vehicle is disclosed that includes a heater that is attached to one end of an elongate sensor element and is operable to generate heat to activate the sensor element, an apparatus, formed together with the sensor element and operable to monitor an electrical resistance of the heater, and having a control unit operable to control the device, characterized in that the control unit is capable of controlling the device to heat generate until a temperature of the gas surrounding the device has reached a temperature that is greater than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen, wobei die Vorrichtung eine TMP-Leitung enthält.In some embodiments, wherein the device includes a TMP conduit.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um eine Spannung auf der TMP-Leitung zu liefern, um die Wärme zu erzeugen.In some embodiments, the controller is operable to provide a voltage on the TMP line to generate the heat.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um die Heizung zu steuern.In some embodiments, the controller is operable to control the heater.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um die Temperatur der Heizung unter Verwendung der TMP-Leitung zu überprüfen.In some embodiments, the controller is operable to check the temperature of the heater using the TMP line.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Heizung zur Erzeugung der Wärme und die TMP-Leitung zur Erzeugung der Wärme zu betreiben, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat, und die Heizung zu betreiben, um die Wärme zu erzeugen, und die TMP-Leitung zu betreiben, um die Wärme weiter zu erzeugen oder nicht, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.In some embodiments, the control unit is configured to operate the heater to generate the heat and the TMP line to generate the heat until the temperature of the gas has reached a temperature greater than the dew point temperature, and to operate the heater to generate the heat to generate, and operate the TMP line to further generate the heat or not not to generate the heat after the temperature of the gas reaches a temperature higher than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit bedienbar, um die Heizung und die TMP-Leitung abwechselnd oder parallel in einem vorgegebenen Zeitintervall anzutreiben, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat.In some embodiments, the controller is operable to drive the heater and the TMP line alternately or in parallel at a predetermined time interval until the temperature of the gas has reached a temperature greater than the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen beträgt das vorgegebene Zeitintervall 5 ms.In some embodiments, the predetermined time interval is 5 ms.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Minimierung einer Beschädigung eines Sensors einer Vorrichtung für ein Fahrzeug offenbart, das ein Erzeugen von Wärme mittels einer Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt ist, zur Aktivierung des Sensorelements, ein Überwachen eines elektrischen Widerstands der Heizung durch ein Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist, und ein Steuern des Geräts mittels einer Steuereinheit zur Erzeugung von Wärme, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur erreicht, die größer ist als eine Taupunkttemperatur.In accordance with another aspect of the present invention, a method for minimizing damage to a sensor of an apparatus for a vehicle is disclosed, comprising generating heat using a heater attached to an end of an elongate sensor element to activate the sensor element monitoring an electrical resistance of the heater by a device formed together with the sensor element and controlling the device by a control unit to generate heat until a gas temperature surrounding the device reaches a temperature greater than a dew point temperature .

In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung eine TMP-Leitung.In some embodiments, the device includes a TMP line.

In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt der Steuerung einen Schritt der Bereitstellung einer Spannung auf der TMP-Leitung, um die Wärme zu erzeugen.In some embodiments, the step of controlling includes a step of providing a voltage on the TMP line to generate the heat.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner einen Schritt der Steuerung der Heizung durch die Steuereinheit.In some embodiments, the method further comprises a step of controlling the heating by the control unit.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner einen Schritt zur Überprüfung der Temperatur der Heizung unter Verwendung der TMP-Leitung.In some embodiments, the method further includes a step of checking the temperature of the heater using the TMP line.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Betreiben der Heizung zur Erzeugung der Wärme und der TMP-Leitung zur Erzeugung der Wärme bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht hat, und ein Betreiben der Heizung zur Erzeugung der Wärme und ein Steuern der TMP-Leitung, um die Wärme weiter zu erzeugen oder die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat.In some embodiments, the method further includes operating the heater to generate the heat and the TMP line to generate the heat until the temperature of the gas has reached a temperature greater than the dew point temperature, and operating the heater to generate the heat and controlling the TMP line to keep generating the heat or not to generate the heat after the temperature of the gas has reached a temperature above the dew point temperature.

In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Betreibens der Heizung zur Erzeugung der Wärme und die TMP-Leitung den Schritt des Betreibens der Heizung und der TMP-Leitung abwechselnd oder parallel in einem vorgegebenen Zeitintervall, bis die Temperatur des Gases auf die Temperatur über der Taupunkttemperatur erreicht ist.In some embodiments, the step of operating the heater to generate heat and the TMP line includes the step of operating the heater and the TMP line alternately or in parallel at a predetermined time interval until the temperature of the gas reaches the temperature above the dew point temperature is.

In einigen Ausführungsformen beträgt das vorgegebene Zeitintervall 5ms.In some embodiments, the predetermined time interval is 5ms.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor für ein Fahrzeug offenbart, der ein längliches Sensorelement, eine Heizung, die an einem Ende des länglichen Sensorelements befestigt ist und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann, ein Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist und zur Überwachung eines elektrischen Widerstands der Heizung bedienbar ist, und eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung des Geräts bedienbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Gerät zu steuern, um Wärme zu erzeugen, bis eine den Sensor umgebende Gastemperatur eine Temperatur erreicht, 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 heater attached to one end of the elongate sensor element and operable to generate heat to activate the sensor element, an apparatus, formed together with the sensor element and operable to monitor an electrical resistance of the heater, and having a control unit operable to control the device, characterized in that the control unit is adapted to control the device to generate heat until a gas temperature surrounding the sensor reaches a temperature greater than a dew point temperature.

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 zeigt.
  • 2 ein Querschnittsdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 3 und 4 Schaltpläne während eines Vorheizbetriebs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 5 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 shows 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 and 4 12 are circuit diagrams during a preheat operation according to an embodiment of the present invention.
  • 5 a flowchart according to an embodiment of the present invention. is

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 Heizung 120, ein Gerät 130 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 ist ein Sensor, um Stickoxide oder Sauerstoff in Verbrennungsumgebungen wie dem Fahrzeug zu erkennen.A device 100 according to an embodiment of the present invention includes a heater 120, a device 130 and a control unit 140. In some embodiments, the device 100 also contain 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) can be an exhaust gas sensor such as a nitrogen oxide sensor (also referred to as a “NOx sensor”) or an oxygen sensor is a 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. Wie in 2 gezeigt, kann das Sensorelement 110 zwei Leitungen enthalten. Die H+-Leitung 111 kann an die Heizung 120 + (Plus) Seite angeschlossen werden (auch als „H+ Stromkreis“ bezeichnet) und H--Leitung 112 kann an die Heizung 120 - (Minus) Seite angeschlossen werden (auch als „H-Stromkreis“ bezeichnet). Die H+-Leitung 111 und die H--Leitung 112 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 . As in 2 As shown, the sensor element 110 may include two leads. The H+ line 111 can be connected to the heater 120 + (plus) side (also called "H+ circuit") and H-- line 112 can be connected to the heater 120 - (minus) side (also called "H- circuit"). The H+ line 111 and the H− line 112 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) größer 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 larger 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 Heizung 120 (auch als „Hauptheizung“ bezeichnet) ist betriebsfähig, um die Wärme zur Aktivierung des Sensorelements 110 zu erzeugen. Die Heizung 120 kann an einem Ende des Sensorelements 110 befestigt werden. Zum Beispiel kann, wie in 2 gezeigt, die Heizung 120 an einem Ende sowohl der H+-Leitung 111 als auch der H-Leitung 112 befestigt sein.The heater 120 (also referred to as the “main heater”) is operable to generate the heat to activate the sensor element 110 . The heater 120 can be attached to an end of the sensor element 110 . For example, as in 2 As shown, heater 120 may be attached to one end of both H+ line 111 and H line 112.

Die Heizung 120 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 heater 120 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.

Das Gerät 130 ist bedienbar, um einen elektrischen Widerstand der Heizung 120 zu überwachen. Wie in 2 dargestellt, kann das Gerät 130 zusammen mit dem Sensorelement 110 ausgestattet sein. Beispielsweise kann, wie in 2 gezeigt, das Gerät 130 zwischen der H+-Leitung 111 und der H--Leitung 112 angeordnet sein.The device 130 is operable to monitor an electrical resistance of the heater 120 . As in 2 shown, the device 130 can be equipped together with the sensor element 110 . For example, as in 2 shown, the device 130 may be placed between the H+ line 111 and the H- line 112.

Beispielsweise enthält das Gerät 130 eine TMP-Leitung oder ist die TMP-Leitung 130. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gerät 130 als zweite Heizung verwendet und ist zur Erzeugung der Wärme bedienbar. Das Gerät 130 kann Anweisungen von der Steuereinheit 140 empfangen und die Wärme gemäß den Anweisungen erzeugen.For example, the device 130 includes a TMP line or is the TMP line 130. In accordance with one embodiment of the present invention, the device 130 is used as a secondary heater and is operable to generate the heat. The device 130 can receive instructions from the control unit 140 and generate the heat according to the instructions.

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 Heizungen 120 und das Gerät 130. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 140 eine Steuereinheit (z.B. Sensorsteuereinheit) und die Steuereinheit steuert mindestens eine der Heizungen 120 und das Gerät 130. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 140 mehrere Steuereinheiten, und eine Steuereinheit steuert die Heizung 120 und eine weitere Steuereinheit steuert das Gerät 130. In einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 140 eine Vielzahl von Steuermerkmalen, und ein Steuermerkmal steuert die Heizung 120 und ein weiteres Steuermerkmal steuert das Gerät 130.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 controller 140 controls at least one of the heaters 120 and the device 130. In some other embodiments, the controller 140 includes a controller (e.g., sensor controller) and the controller controls at least one of the heaters 120 and the device 130. In some other embodiments, includes control unit 140 has multiple control units, and one control unit controls heater 120 and another control unit controls device 130. In some other embodiments, control unit 140 includes a plurality of control features, and one control feature controls heater 120 and another control feature controls device 130 .

Es sei darauf hingewiesen, dass das Sensorelement 110, die Heizung 120 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 Heizung 120 und das Gerät 130 messen.It should be noted that the sensor element 110, the heater 120 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 through at least one of the sensor elements 110 , the heater 120 , and the device 130 .

Die Steuereinheit 140 ist bedienbar, um mindestens eine der Heizungen 120 und das Gerät 130 zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die Temperatur der Heizung 120 zu überprüfen. Die Steuereinheit 140 ist bedienbar, um mindestens eine der Heizungen 120 und das Gerät 130 zu steuern.The controller 140 is operable to control at least one of the heaters 120 and the device 130 . In some embodiments, the controller 140 is operable to check the temperature of the heater 120 . The controller 140 is operable to control at least one of the heaters 120 and the device 130 .

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die Heizung 120 zur Erzeugung der Wärme zu steuern.In some embodiments, the controller 140 is operable to control the heater 120 to generate the heat.

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um das Gerät 130 zur Erzeugung der Wärme zu steuern, bis die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und eines Sensorkörpers) auf die Temperatur über der Taupunkttemperatur erreicht ist. Insbesondere ist die Steuereinheit 140 dazu ausgebildet, eine Spannung am Gerät 130, beispielsweise der TMP-Leitung 130, zur Erzeugung der Wärme anzulegen, bis die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und eines Sensorkörpers) eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat.In some embodiments, the controller 140 is operable to control the device 130 to generate the heat until the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and a sensor body) to the temperature above the dew point temperature is reached . In particular, the control unit 140 is designed to apply a voltage to the device 130, for example the TMP line 130, to generate the heat until the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and a sensor body) a temperature has reached above the dew point temperature.

Beispielsweise ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die Heizung 120 zur Erzeugung der Wärme und das Gerät 130, beispielsweise die TMP-Leitung 130, zur Erzeugung der Wärme anzutreiben, bis die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und innerhalb eines Sensorkörpers) eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat (im Folgenden als „Vorheizodus“ bezeichnet). Während des Vorheizbetriebs ist die Steuereinheit 140 betriebsfähig, um die Spannung an das Gerät 130, beispielsweise die TMP-Leitung 130, zu liefern, so dass die TMP-Leitung 130 als zweite Heizung verwendet werden kann. Zum Beispiel spielt die TMP-Leitung 130 in der ersten Hälfte von 5 ms eine Rolle bei der Überwachung des elektrischen Widerstands der Heizung 120, was eine ursprüngliche Funktion der TMP-Leitung 130 ist. In der zweiten Hälfte von 5ms kann die Funktion der TMP-Leitung 130 auf die zweite Heizung geändert werden.For example, the control unit 140 is operable to drive the heater 120 to generate the heat and the device 130, e.g. the TMP line 130, to generate the heat until the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, a insulator and inside a sensor body) has reached a temperature above the dew point temperature (hereinafter referred to as “preheating mode”). During the preheat operation, the control unit 140 is operable to supply the voltage to the device 130, for example the TMP line 130, so that the TMP line 130 can be used as a second heater. For example, in the first half of 5 ms, the TMP line 130 plays a role in monitoring the electrical resistance of the heater 120, which is a native function of the TMP line 130. FIG. In the second half of 5ms, the function of the TMP line 130 can be changed to the second heater.

Die Steuereinheit 140 ist dazu ausgebildet, die Heizung 120 zur Erzeugung der Wärme zu betreiben und das Gerät 130, beispielsweise die TMP-Leitung 130, nicht zu betreiben, um die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und eines Sensorkörpers) eine Temperatur erreicht hat, die oberhalb der Taupunkttemperatur liegt (im Folgenden als „Normalmodus“ bezeichnet). Daher wird die TMP-Leitung 130 als zweite Heizung normalerweise während des Vorheizbetriebs und nicht im Normalbetrieb angetrieben. Während des normalen Modus kann die TMP-Leitung 130 betrieben werden, um den elektrischen Widerstand der Heizung 120 zu überwachen. Der elektrische Widerstand wird für die Rückkopplungssteuerung der Heizung 120 Temperatur verwendet. Der elektrische Widerstand der Heizung 120 hat eine physikalische Beziehung zur Temperatur. In einigen Ausführungsformen kann das Gerät 130, wenn sie benötigt wird, beispielsweise die TMP-Leitung 130, die Wärme während des normalen Modus erzeugen.The control unit 140 is configured to operate the heater 120 to generate the heat and not operate the device 130 such as the TMP line 130 not to generate the heat after the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and a sensor body) has reached a temperature higher than the dew point temperature (hereinafter referred to as “normal mode”). Therefore, the TMP line 130 as a second heater is normally driven during the preheat operation and not during the normal operation. During the normal mode, the TMP line 130 can be operated to monitor the electrical resistance of the heater 120 . Electrical resistance is used for feedback control of heater 120 temperature. The electrical resistance of heater 120 has a physical relationship to temperature. In some embodiments, device 130 may generate heat during normal mode when needed, such as TMP line 130 .

In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 140 bedienbar, um die Heizung 120 und das Gerät 130, beispielsweise die TMP-Leitung 130, abwechselnd oder im gleichen Zeitpunkt in einem vorgegebenen Zeitintervall anzutreiben, bis die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und innerhalb eines Sensorkörpers) eine Temperatur erreicht, die größer als die Taupunkttemperatur ist (d. h. Vorheizmodus). Beispielsweise beträgt das vorgegebene Zeitintervall 5 ms. So wird jede Heizung (d. h. die Heizung 120 und die TMP-Leitung 130) während des Vorheizbetriebs alle 5 ms betrieben. [Tabelle 1: Beispiele für die Temperatur der Heizung und der TMP-Leitung] Heizung 120 TMP-Leitung 130 (als zweite Heizung) 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 heater 120 and the device 130, for example the TMP line 130, alternately or at the same time in a predetermined time interval until the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a Sensor element, an insulator and within a sensor body) reaches a temperature that is greater than the dew point temperature (ie preheat mode). For example, the predetermined time interval is 5 ms. Thus, each heater (ie, heater 120 and TMP line 130) is run every 5 ms during the preheat operation. [Table 1: Examples of the temperature of the heater and the TMP line] heater 120 TMP line 130 (as a second heater) 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 Heizung 120 als auch die TMP-Leitung 130 die Wärme erzeugen. Es kann geschätzt werden, dass die Heizung 120 und die TMP-Leitung 130 arbeiten können, um die Wärme abwechselnd oder im gleichen Zeitpunkt im vorgegebenen Zeitintervall zu erzeugen. Nach dem Erreichen der Temperatur, die größer ist als die Taupunkttemperatur, kann die Heizung 120 im normalen Modus die Wärme erzeugen und die TMP-Leitung 130 erzeugt die Wärme nicht. In einigen anderen Ausführungsformen kann die TMP-Leitung 130 während des normalen Modus die Wärme erzeugen. Während des normalen Modus kann die Temperatur der Heizung 120 bis zu ca. 800°C erreichen. Die Heizfunktion der TMP-Leitung 130 kann im Normalbetrieb ausgeschaltet oder deaktiviert sein. In einigen anderen Ausführungsformen kann während des Normalbetriebs die Heizfunktion der TMP-Leitung 130 die Wärme weiter erzeugen. Beispielsweise kann die TMP-Leitung 130 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 heater 120 and the TMP line 130 can generate the heat. It can be appreciated that the heater 120 and the TMP pipe 130 can operate to generate the heat alternately or at the same time in the predetermined time interval. In the normal mode, after reaching the temperature higher than the dew point temperature, the heater 120 can generate the heat and the TMP pipe 130 does not generate the heat. In some other embodiments, the TMP line 130 may generate the heat during the normal mode. During the normal mode, the temperature of the heater can reach 120 to about 800°C. The heating function of the TMP line 130 may be off or disabled during normal operation. In some other embodiments, the heating function of the TMP line 130 may continue to generate heat during normal operation. For example, the TMP line 130 can dry the condensed water, which is in a sensor protection cover, a sensor element, an insulator and in a sensor body.

Wie in 2 gezeigt, kann die H+-Leitung 111 im Normalbetrieb die Spannung über die Heizung 120 an die Masse bzw. Erdung liefern, so dass die Heizung 120 die Wärme erzeugen kann. Die H-Leitung 112 kann als Masse bzw. Erdung verwendet werden. Darüber hinaus kann die TMP-Leitung 130 den elektrischen Widerstand der Heizung 120 überwachen. Da die Heizung 120 die Wärme erzeugen kann, kann ein erster Bereich (A) im Normalmodus beheizt werden. Da die Temperatur der Heizung 120 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, during normal operation, the H+ line 111 can supply the voltage through the heater 120 to ground, so that the heater 120 can generate the heat. The H line 112 can be used as a ground. In addition, the TMP line 130 can monitor the electrical resistance of the heater 120 . Since the heater 120 can generate the heat, a first area (A) can be heated in the normal mode. Also, since the temperature of the heater 120 is high (eg, 800° C.) in the normal mode, a second area (B) can be somehow heated by thermophoresis from the first area (A).

Zusätzlich kann die TMP-Leitung 130 die Spannung an die Erde liefern, so dass die TMP-Leitung 130 die Wärme erzeugen kann. Da die Heizung 120 und die TMP-Leitung 130 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 geschätzt werden, dass der erste Bereich (A) durch die Heizung 120 und der zweite Bereich (B) durch das Gerät 130, beispielsweise die TMP-Leitung 130, beheizt werden kann.In addition, the TMP line 130 can supply the voltage to the ground, so the TMP line 130 can generate the heat. Since the heater 120 and the TMP pipe 130 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 appreciated that the first area (A) can be heated by the heater 120 and the second area (B) can be heated by the device 130 , for example the TMP line 130 .

3 und 4 sind Schaltpläne während des Vorheizbetriebs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 and 4 12 are circuit diagrams during preheat operation according to an embodiment of the present invention.

Wie in den 3 und 4 gezeigt, werden während des Vorheizbetriebs die Heizung 120 und die TMP-Leitung 130 als zweite Heizung durch PWM (Pulse Width Modulation) in 5ms abwechselnd oder im gleichen Timing angetrieben. Der Anschluss der H+-Schaltung und der TMP-Leitung 130 an einen Batterie- oder Rh-Monitor kann elektronisch gesteuert werden.As in the 3 and 4 1, during the preheating operation, the heater 120 and the TMP line 130 as the second heater are driven by PWM (Pulse Width Modulation) in 5ms alternately or at the same timing. Connection of the H+ circuit and TMP line 130 to a battery or Rh monitor can be electronically controlled.

3 zeigt das Fahren der Heizung 120. Wie in 3 dargestellt, wird die Spannung von der Batterie über den H+-Stromkreis und die Heizung 120 an die Erde geliefert. 4 zeigt die Fahrt der TMP-Leitung 130 als zweite Heizung. Wie in 4 dargestellt, wird die Spannung von der Batterie über die TMP-Leitung 130 an die Erde geliefert. Eine solche Spannungszufuhr kann durch PWM durch die Anweisungen des Steuergeräts 140 gesteuert werden. 3 shows driving the heater 120. As in 3 As shown, the voltage is supplied from the battery through the H+ circuit and heater 120 to ground. 4 shows the journey of the TMP line 130 as a second heater. As in 4 As shown, the voltage is supplied from the battery via the TMP line 130 to ground. Such voltage supply may be controlled by PWM by the controller 140 instructions.

Als solche können die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung die TMP-Leitung 130 nutzen, die ursprünglich zur Überwachung des elektrischen Widerstands der Heizung 120 ausgerüstet ist, um die Wärme während des Vorheizmodus und des Normalbetriebs zu erzeugen. Die erzeugte Wärme kann das Kondenswasser trocknen. Zum Beispiel kann die erzeugte Wärme das im zweiten Bereich (B) kondensierte Wasser trocknen.As such, embodiments according to the present invention can utilize the TMP line 130 originally equipped to monitor the electrical resistance of the heater 120 to generate the heat during the preheat mode and normal operation. The heat generated can dry the condensed water. For example, the generated heat can dry the water condensed in the second area (B).

Daher können die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung die Beschädigungen wie Korrosion vermeiden, indem das Kondenswasser durch die TMP-Leitung 130 auch während des Vorheizbetriebs getrocknet wird. Selbst wenn es eine Situation gibt, in der das Kondenswasser auf einer Tüllenseite (die gegenüberliegende Endseite des länglichen Sensorelements 110) eingedrungen ist, kann es durch Verdampfen mit der zweiten Heizung verhindert werden.Therefore, the embodiments according to the present invention can avoid the damages such as corrosion by drying the condensed water through the TMP pipe 130 even during the preheating operation. Even if there is a situation where the condensed water has entered on a spout side (the opposite end side of the elongated sensor element 110), it can be prevented by evaporating with the second heater.

Da außerdem die TMP-Leitung 130 als zweite Heizung verwendet wird, muss ein Design der Vorrichtung 100 oder des Sensorelements 110 nicht geändert werden, um das Kondenswasser zu trocknen. 5 ist ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.In addition, since the TMP pipe 130 is used as the second heater, a design of the device 100 or the sensor element 110 does not need to be changed in order to dry the condensed water. 5 is a flowchart according to an embodiment of the present invention.

Zunächst kann die Heizung 120 die Wärme erzeugen, um das Sensorelement 110 (S110) zu aktivieren. In einigen Ausführungsformen kann die Heizung 120 an einem Ende des länglichen Sensorelements 110 ausgestattet sein. In einigen Ausführungsformen kann das Sensorelement 110 aktiviert werden, sobald die Heizung 120 die Wärme erzeugt, um einen Reiz zu empfangen und auf ihn in einer unverwechselbaren Weise zu reagieren.First, the heater 120 can generate the heat to activate the sensor element 110 (S110). In some embodiments, the heater 120 may be equipped at an end of the elongate sensor element 110 . In some embodiments, once the heater 120 generates the heat, the sensing element 110 may be activated to receive a stimulus and respond to it in a distinctive manner.

Zum Beispiel wird PWM mit 100Hz betrieben, wie in S110 gezeigt. Während der ersten X ms (z. B. 5 ms) aller 10 ms wird die Heizung 120 bis zur Vorheiztemperatur (z. B. 100°C) gefahren.For example, PWM is operated at 100Hz as shown in S110. During the first X ms (e.g. 5 ms) of every 10 ms, the heater 120 is ramped up to the preheat temperature (e.g. 100°C).

Das Gerät 130, beispielsweise die TMP-Leitung 130, kann den elektrischen Widerstand der Heizung 120 (S120) überwachen, um die Rückmeldungssteuerung der Heizung 120 zu ermöglichen. Die TMP-Leitung 130 kann zusammen mit dem Sensorelement 110 ausgestattet werden.The device 130, such as the TMP line 130, may monitor the electrical resistance of the heater 120 (S120) to enable feedback control of the heater 120. The TMP line 130 can be equipped with the sensor element 110 together.

Zum Beispiel fährt PWM mit 100Hz. Nachdem die Xms (z. B. 5 ms) im Zyklus alle 10 ms abgelaufen ist, kann die Steuereinheit 140 die TMP-Leitung 130 steuern, um die Wärme (S130) zu erzeugen.For example, PWM drives at 100Hz. After the Xms (e.g., 5ms) elapses in the cycle every 10ms, the controller 140 may control the TMP line 130 to generate the heat (S130).

In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 140 die Temperatur der Heizung 120 überprüfen und die Heizung 120 kann von der Steuereinheit 140 auf die Zieltemperatur (beispielsweise 100°C) gesteuert werden.In some embodiments, the controller 140 can monitor the temperature of the heater 120 and the heater 120 can be controlled by the controller 140 to the target temperature (e.g., 100°C).

Wenn die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und eines Sensorkörpers) die Temperatur nicht erreicht, die größer ist als die Taupunkttemperatur, kann die Steuereinheit 140 sowohl die Heizung 120 als auch die TMP-Leitung 130 zur Erzeugung der Wärme ansteuern. In einigen Ausführungsformen können die Heizung 120 und die TMP-Leitung 130 die Wärme abwechselnd oder im gleichen Zeitpunkt im vorgegebenen Zeitintervall, beispielsweise 5 ms, erzeugen. Die TMP-Leitung 130 kann auch den elektrischen Widerstand der Heizung 120 überwachen.When the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and a sensor body) does not reach the temperature higher than the dew point temperature, the control unit 140 can switch both the heater 120 and the TMP line 130 to the Control generation of heat. In some embodiments, the heater 120 and the TMP line 130 can generate the heat alternately or at the same time in the predetermined time interval, for example 5 ms. The TMP line 130 can also monitor the electrical resistance of the heater 120 .

Wird die Temperatur des umgebenden Gases (einschließlich der Innenseite einer Sensorschutzabdeckung, eines Sensorelements, eines Isolators und eines Sensorkörpers) auf eine Temperatur erreicht, die über der Taupunkttemperatur liegt, kann die Steuereinheit 140 die Heizung 120 ansteuern, um die Wärme bis zur Betriebstemperatur (z. B. 800°C) (S140) zu erzeugen. und die TMP-Leitung 130 zu steuern, um die Wärme nicht zu erzeugen oder die Wärme kontinuierlich zu erzeugen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 140 die Heizfunktion der TMP-Leitung 130 abschalten oder deaktivieren. Die TMP-Leitung 130 kann den elektrischen Widerstand der Heizung 120 überwachen.When the temperature of the surrounding gas (including the inside of a sensor protective cover, a sensor element, an insulator and a sensor body) reaches a temperature above the dew point temperature, the control unit 140 can control the heater 120 to heat up to the operating temperature (e.g 800°C) (S140). and to control the TMP line 130 not to generate the heat or to generate the heat continuously. For example, the controller 140 may turn off or disable the heating function of the TMP line 130 . The TMP line 130 can monitor the electrical resistance of the heater 120 .

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
Gerätdevice
110110
Sensorelementsensor element
111111
H+ LeitungH+ line
112112
H- LeitungH line
120120
Heizelementheating element
130130
Gerätdevice
140140
Steuereinheitcontrol unit
AA
Erster Bereich (Hauptheizungsbereich)First area (main heating area)
BB
Zweiter Bereich (Zweiter Heizbereich)Second area (Second heating area)

Claims (16)

Vorrichtung zur Minimierung der Beschädigung eines Sensors für ein Fahrzeug, bestehend aus: einer Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements befestigt und zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorelements betrieben werden kann; einem Gerät, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist und zur Überwachung eines elektrischen Widerstands der Heizung bedienbar ist; und einer Steuereinheit, die zur Steuerung des Geräts bedienbar ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, um das Gerät zu steuern, um 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 heater attachable to one end of an elongate sensor element and operable to generate heat to activate the sensor element; a device formed with the sensor element and operable to monitor an electrical resistance of the heater; and a control unit operable to control the device, characterized in that the control unit is operable to control the device to generate heat until a gas temperature surrounding the device reaches a temperature that is greater as a dew point temperature. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gerät eine TMP-Leitung umfasst.device after claim 1 , wherein the device comprises a TMP line. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit zum Steuern der Zufuhr einer Spannung an die TMP-Leitung zur Erzeugung der Wärme betreibbar ist.device after claim 2 wherein the controller is operable to control the application of a voltage to the TMP line to generate the heat. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die Steuereinheit zur Ansteuerung der Heizung betreibbar ist.Device according to one of claims 2 and 3 , wherein the control unit can be operated to control the heating. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinheit zur Überprüfung der Temperatur der Heizung unter Verwendung der TMP-Leitung betreibbar ist.Device according to one of claims 2 until 4 wherein the control unit is operable to check the temperature of the heater using the TMP line. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuereinheit dazu betreibbar ist, um die Heizung zur Erzeugung der Wärme und die TMP-Leitung zur Erzeugung der Wärme zu betreiben, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht, und um die Heizung zu betreiben, um die Wärme zu erzeugen und die TMP-Leitung zu steuern, um die Wärme weiter zu erzeugen oder 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 heater to generate the heat and the TMP line to generate the heat until the temperature of the gas reaches a temperature above the dew point temperature and to operate the heater to generate the heat generate and control the TMP line to keep generating the heat or not to generate the heat after the temperature of the gas has reached a temperature higher than the dew point temperature. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Steuereinheit betreibbar ist, um die Heizung und die TMP-Leitung abwechselnd oder parallel in einem vorgegebenen Zeitintervall zu betreiben, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur größer als die Taupunkttemperatur erreicht.Device according to one of claims 2 until 6 wherein the control unit is operable to operate the heater and the TMP line alternately or in parallel at a predetermined time interval until the temperature of the gas reaches a temperature greater than the dew point temperature. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das vorgegebene Zeitintervall 5 ms beträgt.device after claim 7 , where the specified time interval is 5 ms. Verfahren zur Minimierung der Beschädigung eines Sensors einer Vorrichtung für ein Fahrzeug, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen von Wärme mittels einer Heizung, die an einem Ende eines länglichen Sensorelements angebracht ist, um das Sensorelement zu aktivieren, Überwachen eines elektrischen Widerstands der Heizung mittels eines Geräts, das zusammen mit dem Sensorelement ausgebildet ist, und Steuern des geräts mittels einer Steuereinheit zur Erzeugung von Wärme, bis eine Gastemperatur, die die Vorrichtung umgibt, eine Temperatur erreicht, die größer ist als eine Taupunkttemperatur.A method for minimizing damage to a sensor of a device for a vehicle, comprising the steps of: generating heat using a heater attached to one end of an elongate sensor element to activate the sensor element, monitoring an electrical resistance of the heater using a device formed with the sensor element, and controlling the device by a control unit to generate heat until a gas temperature surrounding the device reaches a temperature greater than a dew point temperature. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Gerät eine TMP-Leitung umfasst.procedure after claim 9 , wherein the device comprises a TMP line. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Steuerns ein Zuführen einer Spannung an die TMP-Leitung umfasst, um die Wärme zu erzeugen.procedure after claim 10 , wherein the step of controlling includes applying a voltage to the TMP line to generate the heat. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, ferner mit dem Schritt des Steuerns der Heizung mittels der Steuereinheit.Procedure according to one of Claims 10 and 11 , further comprising the step of controlling the heating by means of the control unit. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner mit einem Überprüfen der Temperatur der Heizung unter Verwendung der TMP-Leitung.Procedure according to one of Claims 10 until 12 , further checking the temperature of the heater using the TMP line. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner mit einem Betreiben der Heizung zur Erzeugung der Wärme und der TMP-Leitung zur Erzeugung der Wärme, bis die Temperatur des eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht, und einem Betreiben der Heizung zur Erzeugung der Wärme und Steuerung der TMP-Leitung, um die Wärme weiter zu erzeugen oder die Wärme nicht zu erzeugen, nachdem die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat.Procedure according to one of Claims 10 until 13 , further operating the heater to generate the heat and the TMP line to generate the heat until the temperature of the reaches a temperature above the dew point temperature, and operating the heater to generate the heat and controlling the TMP line to generate the To continue to generate heat or not to generate the heat after the temperature of the gas has reached a temperature above the dew point temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Schritt des Betreibens der Heizung zur Erzeugung der Wärme und der TMP-Leitung einen Schritt des Betreibens der Heizung und der TMP-Leitung abwechselnd oder parallel in einem vorgegebenen Zeitintervall umfasst, bis die Temperatur des Gases eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur erreicht hat.Procedure according to one of Claims 10 until 14 , wherein the step of operating the heater to generate the heat and the TMP line comprises a step of operating the heater and the TMP line alternately or in parallel at a predetermined time interval until the temperature of the gas has reached a temperature above the dew point temperature. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das vorgegebene Zeitintervall 5ms beträgt.procedure after claim 15 , where the specified time interval is 5ms.
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523301A1 (en) 1995-06-27 1997-01-09 Siemens Ag Heater for high temp. metal oxide sensor - has current flowing through platinum heating wires at 600-1000 deg. C, and measures voltage drop across platinum measurement wires
DE19957991A1 (en) 1999-12-02 2001-06-07 Daimler Chrysler Ag Arrangement of a heating layer for a high temperature gas sensor
EP1239282A2 (en) 2001-03-09 2002-09-11 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor and method of heating the same
DE102004034295A1 (en) 2004-07-06 2006-02-02 Aceos Gmbh Flat gas sensor consists of a carrier substrate with thin layers for the heating element, a solid electrolyte and electrodes
JP2006284223A (en) 2005-03-31 2006-10-19 Ngk Insulators Ltd STRUCTURE OF ELECTRODE PART FOR NOx MEASURING, ITS FORMING METHOD AND NOx SENSOR ELEMENT
EP2105729A1 (en) 2008-03-28 2009-09-30 Ngk Insulator, Ltd. Gas sensor, NOx sensor and method of manufacturing gas sensor
JP2009294006A (en) 2008-06-04 2009-12-17 Bosch Corp Heater control unit for controlling heater of vehicular sensor and heater control method
DE112008002874T5 (en) 2007-10-31 2010-12-09 Caterpillar Inc., Peoria Multi-layer gas sensor with two heating zones
DE102016215507A1 (en) 2015-08-21 2017-02-23 Ngk Insulators, Ltd. CERAMIC HEATING ELEMENT, SENSOR ELEMENT AND GAS SENSOR
EP3217169A1 (en) 2016-03-09 2017-09-13 NGK Insulators, Ltd. Method of inspecting gas sensor and method of manufacturing gas sensor
DE102018204062A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Ngk Insulators, Ltd. SENSOR ELEMENT

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523301A1 (en) 1995-06-27 1997-01-09 Siemens Ag Heater for high temp. metal oxide sensor - has current flowing through platinum heating wires at 600-1000 deg. C, and measures voltage drop across platinum measurement wires
DE19957991A1 (en) 1999-12-02 2001-06-07 Daimler Chrysler Ag Arrangement of a heating layer for a high temperature gas sensor
EP1239282A2 (en) 2001-03-09 2002-09-11 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor and method of heating the same
DE102004034295A1 (en) 2004-07-06 2006-02-02 Aceos Gmbh Flat gas sensor consists of a carrier substrate with thin layers for the heating element, a solid electrolyte and electrodes
JP2006284223A (en) 2005-03-31 2006-10-19 Ngk Insulators Ltd STRUCTURE OF ELECTRODE PART FOR NOx MEASURING, ITS FORMING METHOD AND NOx SENSOR ELEMENT
DE112008002874T5 (en) 2007-10-31 2010-12-09 Caterpillar Inc., Peoria Multi-layer gas sensor with two heating zones
EP2105729A1 (en) 2008-03-28 2009-09-30 Ngk Insulator, Ltd. Gas sensor, NOx sensor and method of manufacturing gas sensor
JP2009294006A (en) 2008-06-04 2009-12-17 Bosch Corp Heater control unit for controlling heater of vehicular sensor and heater control method
DE102016215507A1 (en) 2015-08-21 2017-02-23 Ngk Insulators, Ltd. CERAMIC HEATING ELEMENT, SENSOR ELEMENT AND GAS SENSOR
EP3217169A1 (en) 2016-03-09 2017-09-13 NGK Insulators, Ltd. Method of inspecting gas sensor and method of manufacturing gas sensor
DE102018204062A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Ngk Insulators, Ltd. SENSOR ELEMENT

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