WO2006034883A1 - Sensoreinheit zur bestimmung eines messgasparameters - Google Patents

Sensoreinheit zur bestimmung eines messgasparameters Download PDF

Info

Publication number
WO2006034883A1
WO2006034883A1 PCT/EP2005/052109 EP2005052109W WO2006034883A1 WO 2006034883 A1 WO2006034883 A1 WO 2006034883A1 EP 2005052109 W EP2005052109 W EP 2005052109W WO 2006034883 A1 WO2006034883 A1 WO 2006034883A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor unit
measuring
unit according
electrode
gas
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/052109
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Berndt Cramer
Detlef Heimann
Bernd Schumann
Jörg Ziegler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2006034883A1 publication Critical patent/WO2006034883A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells

Definitions

  • the invention relates to a sensor unit for determining a sample gas parameter according to the preamble of claim 1.
  • lambda sensors are used in various variants for metering the injections and Regehi the lambda value.
  • Corresponding lambda sensors have u. a. a planar sensor unit with a first and a second solid electrolyte film, between which a measuring gas space is formed. Upstream of the measuring gas space in the flow direction of the gas is a diffusion barrier. The measuring gas located outside the sensor unit can enter the measuring gas space via a measuring gas opening introduced into the first solid electrolyte film and via the diffusion barrier.
  • a so-called inner pump electrode and a so-called Nernst electrode is arranged in the measuring gas chamber.
  • the inner pumping electrode together with a so-called outer pumping electrode applied to an outer surface of the sensor unit and the region of the first electrolytic foil between the inner pumping electrode and the outer pumping electrode form a so-called electrochemical pumping cell.
  • the Nernst electrode interacts with a so-called reference electrode which is in contact with a reference gas and with the solid electrolyte arranged between the Nernst electrode and the reference electrode; these elements form a so-called electrochemical Nernst cell with which the oxygen partial pressure in the measurement gas space is determined.
  • the entire oxygen flowing through the diffusion barrier is pumped out through the pumping cell, since the amount of oxygen flowing through the diffusion barrier is a measure of the oxygen partial pressure of the measurement gas
  • oxidizable constituents of the sample gas for example hydrocarbons, H 2 or CO, diffuse through the diffusion barrier into the sample gas space h the pump cell pumped into the sample gas space oxygen.
  • the pumping current the oxygen demand in the exhaust gas can be deduced.
  • the determination of the oxygen partial pressure and demand presupposes that the measuring gas is in thermodynamic equilibrium. If this is not the case, ie if oxidizable and reducible gas components are present next to one another, the measurement result is falsified since the oxidizable and reducible gas components can have different diffusion constants and thus diffuse at different speeds through the diffusion barrier into the measurement gas space.
  • Fat exhaust gas contains, for example, the components H 2 , CO and hydrocarbons and is referred to as a so-called multicomponent gas.
  • the proportions of the various components may vary. Since the different components have different diffusion coefficients, the measurement result is falsified with different compositions of a rich exhaust gas.
  • Such non-equilibrium measurement gases or multi-component measurement gases occur in particular during the regeneration phase of diesel particle filters or in the grease gas, for example during the regeneration of a NO x storage catalytic converter.
  • From DE 100 13 882 Al is also known to provide a region of the diffusion barrier with a catalytically active material. Due to the catalytically active material is the Reaction of the oxidizable with the reducible components of the unbalanced measurement gas accelerated so that the sample gas is present after flowing through the region of the diffusion barrier with the catalytically active material in the thermodynamic equilibrium. Similarly, the catalytically active material effects a reaction of the components of the multicomponent measuring gas, whereby the multicomponent measuring gas is largely independent of the original composition in a defined composition, essentially H 2 and CO.
  • a disadvantage of previous probes is the dependence of the measuring signal on the pressure of the measuring gas, so that e.g. Pressure changes of the sample gas interfere with the measurement accuracy.
  • the object of the invention is, in contrast, to propose a sensor unit for determining a physical parameter of a measurement gas, in particular an oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine, with a first electrochemical, at least one solid electrolyte and a first electrode measuring cell for generating a first measurement signal, whereby the Measurement accuracy is further improved.
  • a sensor unit is characterized in that at least one second electrochemical, at least one solid electrolyte and a second electrode measuring cell is provided for generating a second measuring signal, in particular in the flow direction of the measuring gas in front of the second electrode, a second diffusion resistance element is arranged, the one to the first
  • Diffusion resistance element different diffusion resistance for the sample gas pressure or a different pressure dependence to the first diffusion resistance element having. This means that their limit currents are different pressure-dependent.
  • the disturbing influence due to the measuring gas pressure or due to pressure changes of the measuring gas can be advantageously determined.
  • the disturbing influence determined according to the invention can be minimized by the parameter of the measuring gas which is actually to be determined, so that the measuring accuracy of the measuring parameter is decisively improved.
  • the interference can be made available as a further, second parameter of the measuring gas for a very wide variety of uses.
  • the sensor unit is designed as a multifunction sensor unit for determining at least two physical parameters of the measurement gas.
  • the sensor unit is designed as a lambda probe for determining the lambda value and as a pressure sensor for determining a pressure, in particular the absolute pressure and / or pressure changes, of the measurement gas.
  • the possible use of the sensor unit is substantially increased.
  • a suitably designed multi-functional sensor unit reduces the design complexity compared to a plurality of individual sensor units.
  • a control unit for comparing at least the two different pressure-dependent measuring signals of the first measuring cell and the second measuring cell is provided.
  • Such an advantageous comparison of the two measurement signals ensures a particularly simple determination of the interference or the disturbance and / or the advantageous identification of the corresponding measurement errors.
  • the comparison according to the invention of the two measurement signals can be made, for example, with the aid of a difference formation and / or a ratio formation, etc. the two measurement signals are implemented.
  • At least one of the diffusion resistors or one of the diffusion barriers is designed such that a so-called Knudsendiffiusion is realized.
  • the other Diffiisionswiderstand or the other diffusion barrier is advantageously designed such that a so-called gas phase diffusion is realized.
  • the two diffusion resistances or diffusion barriers have different porosities and / or average pore portions and / or pore sizes. Accordingly differently realized diffusion resistances are particularly easy to produce.
  • correspondingly different pores are formed by means of different pore formers, e.g. variously milled carbon or the like.
  • Plastic, etc. preferably forms in the sintering process correspondingly advantageous pores of the respective diffusion resistors or diffusion resistance elements.
  • One or one of the diffusion resistances or diffusion resistance elements has a comparatively very fine porosity or pores whose diameter lies in the region of the free path length of the oxygen molecules. This means, for example, that the pores have diameters ranging between about 0.05 to 0.5 microns.
  • This diffusion resistance generates e.g. a diffusion current of the corresponding measuring cell. The diffusion flow is dependent or essentially proportional to the prevailing absolute pressure of the oxygen.
  • Diffusion resistance element has essentially a so-called Knudsendiffusion.
  • another or the second diffusion resistance or the second diffusion resistance element has pores with a diameter of e.g. in the range of about 0.5 to 20 microns, so that the so-called gas phase diffusion is realized.
  • the corresponding diffusion current does not essentially depend on the absolute pressure of the oxygen of the sample gas.
  • At least one third electrochemical, at least one solid electrolyte and a third electrode comprising measuring cell for generating a third measuring signal
  • a third diffusion resistor is arranged, which comprises a catalytically active material
  • a suitably trained Difrusionswiderstandselement with a catalytically active material causes a reaction of the oxidizable with the reducible components of the measuring gas in particular in an imbalance measuring gas.
  • the corresponding interference can be largely eliminated or the measurement accuracy of the sensor unit can be further improved.
  • a sensor for determining a measure of the thermodynamic equilibrium is realized.
  • the first or the second measuring cell is designed as a third measuring cell according to the invention.
  • the design complexity is correspondingly advantageously reduced.
  • the first and / or the second measuring cell has at least one catalytic activity which is different from the third measuring cell.
  • the first and / or the second diffusion resistance or the first and / or second diffusion resistance element preferably has a different proportion and / or different catalytically active material in relation to the third diffusion resistance or diffusion resistance element.
  • the first and / or the second diffusion resistance element / diffusion resistance comprises virtually no catalytically active material.
  • control unit for comparing the third measuring signal with the first and / or second measuring signals of the first and second measuring cell is formed.
  • At least one of substantially independent operation of at least two, in particular substantially three measuring cells is provided.
  • Correspondingly independently generated measurement signals also allow the advantageous use of the separate measurement signals for a determination of the respective parameter of the measurement gas.
  • Flow cells connected in parallel with each other in terms of flow or in relation to the flow of the sample gas.
  • the parallel connection of the measuring cells realized with respect to the flow of the measuring gas allows a structurally particularly simple implementation of the invention or independent operation of the measuring cells.
  • the sensor unit preferably has a common measuring gas opening for at least two, in particular three measuring cells.
  • At least two, in particular three measuring cells are electrically connected to one another in parallel.
  • this measure especially the electrical connection of the individual measuring cells according to the invention is advantageously reduced.
  • at least two, in particular three measuring cells have a common counterelectrode.
  • At least one of, in particular a plurality of measuring cells is designed as a pump measuring cell.
  • this pump cell has, in addition to the first, second or third electrode, an advantageous pumping electrode, which is arranged in particular on the outer surface of the solid electrolyte.
  • the outer electrode is a common counterelectrode of at least two, in particular three, measuring cells.
  • the sensor unit has a Nernst cell, which is formed by at least one of the electrodes and a reference electrode.
  • the reference electrode is in particular exposed to a reference gas or is in direct contact with it.
  • a second and / or a third Nernst cell is provided, which is formed in particular by the second or the third electrode and the reference electrode.
  • a first measuring unit which comprises the first pumping cell and the first Nernst cell.
  • a second measuring unit is provided which comprises the second pumping cell and the second Nernst cell, and in particular a third measuring unit is provided which comprises the third pumping cell and the third Nernst cell.
  • the second measuring cell according to the invention can also be realized at the same time as the third measuring cell which has been mixed up at the top. This means that this measuring cell realizes both functionalities according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the probe according to the invention according to FIG. 1.
  • FIGS. 1 and 2 schematically show a lambda probe, in particular a broadband lambda probe (LSU: lambda probe universal).
  • the LSU has a first measuring cell 1 and a second measuring cell 2 and a Nernst cell 3.
  • the first measuring cell 1 comprises an outer pumping electrode 4, an inner pumping electrode 5 and a first diffusion barrier 6.
  • the second measuring cell 2 comprises an outer pumping electrode 7, an inner pumping electrode 8 and a diffusion barrier 9.
  • the Nernst cell 3 comprises a reference electrode 10 and the inner pumping electrode 5 and 8, respectively.
  • the reference electrode 10 is arranged in a reference channel 11, which is generally filled with ambient air.
  • the two outer pumping electrodes 4 and 7 are electrically conductively connected to a line 12.
  • the line 12 is symbolically listed as a cable or the like.
  • the electrically conductive connection 12 of the both outer pumping electrodes 4 and 7 by means of an applied on the probe trace.
  • the two measuring cells 1 and 2 have a common gas inlet hole 13, through which the measuring gas, in particular exhaust gas of a vehicle, flows to the two diffusion barriers 6 and 9, respectively.
  • the sample gas stream is divided in the gas inlet hole 13 such that a part flows through the diffusion barrier 6 to the inner pumping electrode 5 and another part through the diffusion barrier 9 to the inner pumping electrode 8. Consequently, the two measuring cells are connected in fluid communication with each other and can be operated or evaluated independently of each other in parallel. In addition, these are used by the electrical line 12 or connection of the two outer pumping electrodes 4 and 7 and the reference electrode 3 for both measuring cells 1 and 2 respectively.
  • the two diffusion barriers 6 and 9 have different pressure dependencies, so that different, different pressure-dependent pumping currents of the two measuring cells 1 and 2 are formed.
  • the different pressure dependence of the two diffusion barriers 6 and 9 is realized in particular in that different configurations of the porosities are provided.
  • a barrier 6, 9 has a very fine porosity and thereby shows almost only so-called Knudsendiffusion, while the other barrier 9, 6 has essentially only gas phase diffusion property.
  • the gas phase diffusion is achieved in particular by a comparatively coarse porosity and / or by channel formation.
  • a probe according to FIGS. 1 and 2 permits both the measurement of the oxygen concentration and the measurement of the total pressure of the measurement gas or exhaust gas.
  • the diffusion barriers 6, 9, electrodes 5, 8, 10 are actually not visible in the plan view and correspondingly shown only for the purpose of illustrating the position.
  • the diffusion barriers 6 and 9 have different pressure dependencies.
  • the diffusion barrier 6 is less pressure dependent and more on the gas phase diffusion side than the diffusion barrier 9, which is almost entirely on the Knudsen diffusion side.
  • the diffusion barrier 6 also has a certain pressure dependence due to a comparatively small Knudsen proportion, this dependence can be eliminated or eliminated in particular by measuring and a numerical approximation formula. From this, a pressure signal can always be generated.
  • the controller R2 compares the setpoint and actual value to the air reference or reference electrode 10 and preferably aligns the pumping current I2o so as to reduce the difference between the setpoint and the actual value.
  • the current H 0 is preferably applied by the regulator Rl between the inner pumping electrodes 5, 8, so that the difference between the setpoint and actual value of the electrode voltage of the pumping element 5 to the air reference disappears.
  • the current H 0 is advantageously not set by the outer pumping electrode 4, 7, but via the inner pumping electrode 8 to the outer pumping electrode 4, 7. This is done to avoid a second outer pumping electrode 4, 7. However, this does not change the state of the two electrodes that are regulated, even in this method.
  • the sensor thus shows the two pumping currents Il and 12.
  • the diffusion barriers 6, 9 can not always be produced by printing technology in the correctly dimensioned size or exactly the same size, the standardization of the sensor is necessary.
  • the fluctuations in the geometry can be about 5 - 20% due to printing technology. This is compensated by the normalization constant A mentioned above.
  • cells 1 and 2 are designed with diffusion barriers of different porosity, In general, the barriers and / or the pumping electrodes lying downstream in the flow direction of the gas can also be equipped or coated differently with catalysts.
  • A) combustible gas configuration incorporation of stronger oxidation catalysis by a catalyst in the barrier of cells 1 and 2 so that, for example, the higher catalysis cell generally has no combustible gas constituents in its interior because all flammable gas constituents such as NEB, Hydrocarbons, CO and H2 and others have previously been oxidized at or in the barrier 6, 9.
  • This cell with the catalytically higher active barrier 6, 9 preferably also has the catalytically active electrode as the pumping electrode.
  • the other barrier 6, 9 is less catalytically active in the other cell, and it also contains a pumping electrode with a noble metal of lower catalytic activity (for example a platinum-noble metal alloys with gold ...), so that this cell more Flammable substances can let into their interior and the there increasingly occurring combustible gases can be electrochemically detected by increased pumping in of oxygen.
  • a noble metal of lower catalytic activity for example a platinum-noble metal alloys with gold
  • a different pumping current in both cells 1, 2 also comes about as a function of the combustible gas components.
  • the function can also be used if the printing information required by the actual design is not the main focus.
  • the cell 1, 2 which pumps off more NO electrochemically, as the other cell 2, 1 5, in an advantageous manner, the NO decomposing alloy or catalytic layer on the barrier 6, 9 and / or electrode 5, 8, for example, a platinum rhodium alloy.
  • the other cell I 5 uses a noble metal alloy of lower NO decomposability and pumpability.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

Es wird eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines physikalischen Parameters eines Messgases, insbesondere eines Sauerstoffgehaltes in einem Abgas einer Brennkraflrnaschine, mit einer ersten elektrochemischen, wenigstens einen Festelektrolyten und eine erste Elektrode (5) umfassenden Messzelle (1) zum Erzeugen eines ersten Messsignals, wobei vor der ersten Elektrode (5) ein erstes Diffusionswiderstandselement (6) angeordnet ist, vorgeschlagen, womit die Messgenauigkeit weiter verbessert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass wenigstens eine zweite elektrochemische, wenigstens einen Festelektrolyten und eine zweite Elektrode (8) umfassende Messzelle (2) zum Erzeugen eines zweiten Messsignals vorgesehen ist, wobei vor der zweiten Elektrode (8) ein zweites Diffusionswiderstandselement (9) angeordnet ist, das einen zum ersten Diffusionswiderstandselement (5) unterschiedlichen Diffusionswiderstand für den Messgasdruck aufweist.

Description

Sensoreinheit zur Bestimmung eines Messgasparameters
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Messgasparameters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik:
Beispielsweise im Abgastrakt von Fahrzeugen werden zur Dosierung der Einspritzungen und zum Regehi des Lambdawertes sogenannte Lambdasonden in unterschiedlichsten Varianten eingesetzt. Entsprechende Lambdasonden weisen u. a. eine planare Sensoreinheit mit einer ersten und einer zweiten Festelektrolytfolie auf, zwischen denen ein Messgasraum ausgebildet ist. Dem Messgasraum in Strömungsrichtung des Gases vorgeschaltet ist eine Diffusionsbarriere. Das außerhalb der Sensoreinheit befindliche Messgas kann über eine in die erste Festelektrolytfolie eingebrachte Messgasöffhung und über die Diffiisionsbarriere in den Messgasraum gelangen.
Im Messgasraum ist eine sogenannte Innenpumpelektrode und eine sogenannte Nernstelektrode angeordnet. Die Innenpumpelektrode bildet zusammen mit einer auf einer Außenfläche der Sensoreinheit aufgebrachten, sogenannten Außenpumpelektrode und dem zwischen der Innenpumpelektrode und der Außenpumpelektrode liegenden Bereich der ersten Elektrolytfolie eine sogenannte, elektrochemische Pumpzelle.
Die Nernstelektrode wirkt mit einer mit einem Referenzgas in Kontakt stehenden, sogenannten Referenzelektrode und mit dem zwischen der Nernstelektrode und der Referenzelektrode angeordneten Festelektrolyten zusammen, diese Elemente bilden eine sogenannte, elektrochemische Nernstzelle, mit der der Sauerstoffpartialdruck im Messgasraum bestimmt wird. Durch die Pumpzelle wird durch Anlegen einer Pumpspannung derart Sauerstoff in den oder aus dem Messgasraum gepumpt, dass im Messgasraum ein Sauerstoffbartialdruck von ungefähr 10" 7, was Lambda = 1 entspricht, vorliegt. Hierzu wird die Pumpspannung mittels einer Auswerteelektronik so geregelt, dass die an der Nernstzelle anliegende Nernstspannung einem Sollwert von beispielsweise 450 mV entspricht. Bei magerem Abgas wird aufgrund dieser Regelung der gesamte durch die Diffusionsbarriere strömende Sauerstoff durch die Pumpzelle abgepumpt. Da die Menge des durch die Diffusionsbarriere strömenden Sauerstoffs ein Maß für den Sauerstofrpartialdruck des Messgases ist, kann anhand des Pumpstroms auf den Sauerstoffpartialdruck im Messgas geschlossen werden. Bei fettem Abgas diffundieren oxidierbare Bestandteile des Messgases, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, H2 oder CO, durch die Diffusionsbarriere in den Messgasraum. Die oxidierbaren Bestandteile des Messgases reagieren mit dem durch die Pumpzelle in den Messgasraum gepumpten Sauerstoff. Wiederum kann aufgrund des Pumpstroms auf den Sauerstoffbedarf im Abgas geschlossen werden.
Die Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks und -bedarfs setzt voraus, dass das Messgas sich im thermodynamischen Gleichgewicht befindet. Ist dies nicht der Fall, liegen also oxidierbare und reduzierbare Gaskomponenten nebeneinander vor, so wird das Messergebnis verfälscht, da die oxidierbaren und die reduzierbaren Gaskomponenten unterschiedliche Diffusionskonstanten aufweisen können und somit unterschiedlich schnell durch die Diffusionsbarriere in den Messgasraum diffundieren.
Ein ähnlicher Effekt tritt bei fettem Abgas auf, bei dem nahezu keine reduzierbaren Komponenten vorliegen. Fettes Abgas enthält beispielsweise die Komponenten H2, CO und Kohlenwasserstoffe und wird als sogenanntes Mehrkomponentengas bezeichnet. Die Anteile der verschiedenen Komponenten können jedoch variieren. Da die verschiedenen Komponenten unterschiedliche Diffusionskoeffizienten aufweisen, wird das Messergebnis bei unterschiedlichen Zusammensetzungen eines fetten Abgases verfälscht. Derartige Ungleichgewichtsmessgase oder Mehrkomponentenmessgase treten insbesondere während der Regenerierphase von Dieselpartikelfiltern oder im Fettäbgas, beispielsweise während der Regenerierung eines NOx-Speicherkatalysators, auf.
Aus der DE 100 13 882 Al ist weiterhin bekannt, einen Bereich der Diffusionsbarriere mit einem katalytisch aktiven Material zu versehen. Durch das katalytisch aktive Material wird die Reaktion der oxidierbaren mit den reduzierbaren Komponenten des Ungleichgewichtsmessgases beschleunigt, so dass das Messgas nach Durchströmen des Bereichs der Diffusionsbarriere mit dem katalytisch aktiven Material im thermodynamischen Gleichgewicht vorliegt. In ähnlicher Weise bewirkt das katalytisch aktive Material eine Reaktion der Komponenten des Mehrkomponentenmessgases, wodurch das Mehrkomponentenmessgas weitgehend unabhängig von der ursprünglichen Zusammensetzung in einer definierten Zusammensetzung, im Wesentlichen H2 und CO, vorliegt.
Nachteilig bei bisherigen Sonden ist darüber hinaus die Abhängigkeit des Messsignals vom Druck des Messgases, so dass sich z.B. Druckänderungen des Messgases störend auf die Messgenauigkeit auswirken.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist, demgegenüber, eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines physikalischen Parameters eines Messgases, insbesondere eines Sauerstoffgehalts in einem Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einer ersten elektrochemischen, wenigstens einen Festelektrolyten und eine erste Elektrode umfassenden Messzelle zum Erzeugen eines ersten Messsignals, vorzuschlagen, womit die Messgenauigkeit weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Sensoreinheit der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Sensoreinheit dadurch aus, dass wenigstens eine zweite elektrochemische, wenigstens einen Festelektrolyten und eine zweite Elektrode umfassende Messzelle zum Erzeugen eines zweiten Messsignals vorgesehen ist, wobei insbesondere in Strömungsrichtung des Messgases vor der zweiten Elektrode ein zweites Diffusionswiderstandselement angeordnet ist, das einen zum ersten
Diffusionswiderstandselement unterschiedlichen Diffusionswiderstand für den Messgasdruck bzw. eine zum ersten Diffusionswiderstandselement unterschiedliche Druckabhängigkeit aufweist. Das bedeutet, dass deren Grenzströme unterschiedlich druckabhängig sind.
Mit Hilfe der beiden, unterschiedlich druckabhängigen Messzellen und der hiermit erzeugten unterschiedlich druckabhängigen Messsignale kann in vorteilhafter Weise der Störeinfluss aufgrund des Messgasdrucks bzw. aufgrund von Druckänderungen des Messgases bestimmt werden.
Einerseits kann der erfindungsgemäß bestimmte Störeinfluss vom eigentlich zu bestimmenden Parameter des Messgases eüminiert werden, so dass sich die Messgenauigkeit des Messparameters entscheidend verbessert. Andererseits kann der Störeinfluss je nach Anwendungsfall als weiterer, zweiter Parameter des Messgases für unterschiedlichste Verwendungen zur Verfügung gestellt werden.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoreinheit als Multifunktionssensoreinheit zur Bestimmung wenigstens zweier physikalischer Parameter des Messgases ausgebildet. Beispielsweise ist die Sensoreinheit als Lambdasonde zur Bestimmung des Lambdawerles und als Drucksensor zur Bestimmung eines Drucks, insbesondere des Absolutdrucks und/oder von Druckänderungen, des Messgases ausgebildet. Entsprechend dieser Ausfiihrungsvarianten der Erfindung wird die Einsatzmöglichkeit der Sensoreinheit wesentlich erhöht. Darüber hinaus verringert, bei vergleichbarer Funktionalität, eine entsprechend ausgebildete Multifunktionssensoreinheit den konstruktiven Aufwand gegenüber mehreren, einzelnen Sensoreinheiten.
Vorteilhafterweise ist eine Kontrolleinheit zum Vergleich wenigstens der beiden unterschiedlich druckabhängigen Messsignale der ersten Messzelle und der zweiten Messzelle vorgesehen. Ein derartig vorteilhafter Vergleich der beiden Messsignale gewährleistet eine besonders einfache Bestimmung des Störeinflusses bzw. der Störgröße und/oder die vorteilhafte Identifizierung der entsprechenden Messfehler. Der erfindungsgemäße Vergleich der beiden Messsignale kann beispielsweise mit Hilfe einer Differenzbildung und/oder einer Verhältnisbildung, u.s.w. der beiden Messsignale umgesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsfoπn der Erfindung ist wenigstens einer der Diffusionswiderstände bzw. einer der Diffusionsbarrieren derart ausgebildet, dass eine sogenannte Knudsendiffiusion verwirklicht wird. Insbesondere der andere Diffiisionswiderstand bzw. die andere Diffusionsbarriere ist in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass eine sogenannte Gasphasendiffusion verwirklicht wird.
Vorteilhafterweise weisen die beiden Diffusionswiderstände bzw. Diffusionsbarrieren unterschiedliche Porositäten und/oder mittlere Porenanteile und/oder Porengrößen auf. Entsprechend unterschiedlich realisierte Diffusionswiderstände sind besonders einfach herstellbar. Beispielsweise werden entsprechend unterschiedliche Poren mittels unterschiedlicher Porenbildner, wie z.B. verschieden gemahlenem Kohlenstoff oder dergleichen, erzeugt. Der Kohlenstoff bzw. der entsprechend eingesetzte Stoff, wie z.B.
Kunststoff, etc., bildet vorzugsweise beim Sinterprozess entsprechend vorteilhafte Poren der jeweiligen Diffusionswiderstände bzw. Diffusionswiderstandselemente aus.
Einer/eines der Diffusionswiderstände bzw. Diffusionswiderstandselemente weist eine vergleichsweise sehr feine Porosität bzw. Poren auf, deren Durchmesser im Bereich der freien Weglänge der Sauerstoffmoleküle liegen. Das bedeutet, dass beispielsweise die Poren Durchmesser besitzen, die im Bereich zwischen ca. 0,05 bis 0,5 Mikrometern liegen. Dieser Diffusionswiderstand generiert z.B. einen Diffusionsstrom der entsprechenden Messzelle. Der Diffusionsstrom ist abhängig bzw. im Wesentlichen proportional vom herrschenden Absolutdruck des Sauerstoffs. Ein entsprechender Diffusionswiderstand/
Diffusionswiderstandselement weist im Wesentlichen eine sogenannte Knudsendiffusion auf.
Demgegenüber weist ein anderer bzw. der zweite Diffusionswiderstand bzw. ein anderes bzw. das zweite Diffusionswiderstandselement Poren mit einem Durchmesser z.B. im Bereich von ca. 0,5 bis 20 Mikrometern auf, so dass die sogenannte Gasphasendiffusion realisiert wird. Der entsprechende Diffusionsstrom hängt im Wesentlichen nicht vom Absolutdruck des Sauerstoffs des Messgases ab.
In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist wenigstens eine dritte elektrochemische, wenigstens einen Festelektrolyten und eine dritte Elektrode umfassende Messzelle zum Erzeugen eines dritten Messsignals vorgesehen, wobei insbesondere in Strömungsrichtung des Messgases vor der dritten Elektrode ein dritter Diffusionswiderstand angeordnet ist, der ein katalytisch aktives Material umfasst. Ein entsprechend ausgebildetes Difrusionswiderstandselement mit einem katalytisch aktiven Material bewirkt insbesondere bei einem Ungleichgewichtsmessgas eine Reaktion der oxidierbaren mit den reduzierbaren Komponenten des Messgases. Hierdurch ist zumindest das zur dritten Elektrode strömende Messgas im thermodynamischen Gleichgewicht, so dass wenigstens an dieser Elektrode eine genaue Bestimmung des Sauerstofxpartialdrucks auch bei Ungleichgewichtsmessgasen bzw. Mehrkomponentenmessgasen möglich ist. Hiermit kann der entsprechende Störeinfluss weitestgehend beseitigt bzw. die Messgenauigkeit der Sensoreinheit weiter verbessert werden. Andererseits ist denkbar, dass auch ein Sensor zur Bestimmung eines Maßes für das thermodynamische Gleichgewicht verwirklicht wird. Denkbar ist darüber hinaus, dass die erste oder die zweite Messzelle als dritte Messzelle gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Hiermit wird der konstruktive Aufwand entsprechend vorteilhaft vermindert.
Vorteilhafterweise weist die erste und/oder die zweite Messzelle wenigstens eine zur dritten Messzelle unterschiedliche katalytische Aktivität auf. Vorzugsweise weist der erste und/oder der zweite Diffusionswiderstand bzw. das erste und/oder zweite Diffusionswiderstandselement einen in Bezug zum dritten Diffusionswiderstand bzw. Diffusionswiderstandselement unterschiedlichen Anteil und/oder unterschiedliches, katalytisch aktives Material auf. Beispielsweise umfasst das/der erste und/oder das/der zweite Diffusionswiderstandselement/Diffiαsionswiderstand nahezu kein katalytisch aktives Material.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Kontrolleinheit zum Vergleich des dritten Messsignals mit den ersten und/oder zweiten Messsignalen der ersten bzw. zweiten Messzelle ausgebildet.
Vorzugsweise ist wenigstens eine voneinander weitestgehend unabhängige Betriebsweise wenigstens zweier, insbesondere weitgehend dreier Messzellen vorgesehen. Hiermit wird gewährleistet, dass in vorteilhafter Weise voneinander unabhängige Messsignale genierbar sind, die zur separaten Auswertung der einzelnen Messsignale bzw. zum Vergleich dieser verwendet werden können. Entsprechend voneinander unabhängig generierte Messsignale ermöglichen zudem die vorteilhafte Verwendung der separaten Messsignale für eine Bestimmung des jeweiligen Parameters des Messgases.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung sind wenigstens zwei, insbesondere drei Messzellen strömungstechnisch bzw. in Bezug auf die Strömung des Messgases parallel miteinander verschaltet. Die bezüglich der Strömung des Messgases realisierte Parallelschaltung der Messzellen ermöglicht eine konstruktiv besonders einfache Realisierung der Erfindung bzw. unabhängige Betriebsweise der Messzellen. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit eine gemeinsame Messgasöffhung für wenigstens zwei, insbesondere drei Messzellen auf. Hiermit wird der konstruktive Aufwand zur Realisierung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit besonders vorteilhaft verringert.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei, insbesondere drei Messzellen elektrisch parallel miteinander verschaltet. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird vor allem die elektrotechnische Verschaltung der einzelnen Messzellen gemäß der Erfindung vorteilhaft vermindert. Vorzugsweise weisen wenigstens zwei, insbesondere drei Messzellen eine gemeinsame Gegenelektrode auf. Hierdurch wird sowohl der elektrotechnische Aufwand vermindert als auch die Auswertung der Messsignale vereinfacht.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine der, insbesondere mehrere Messzellen als Pumpmesszelle ausgebildet. Vorzugsweise weist diese Pumpzelle neben der ersten, zweiten oder dritten Elektrode eine vorteilhafte Pumpelektrode auf, die insbesondere auf der Außenfläche des Festelektrolyten angeordnet ist. Bevorzugt ist die äußere Elektrode eine gemeinsame Gegenelektrode wenigstens zweier, insbesondere dreier Messzellen.
Vorteilhafterweise weist die Sensoreinheit eine Nernstzelle auf, die von wenigstens einer der Elektroden und einer Referenzelektrode ausgebildet wird. Die Referenzelektrode ist insbesondere einem Referenzgas ausgesetzt bzw. steht mit diesem direkt in Kontakt. Vorteilhafterweise ist eine zweite und/oder eine dritte Nernstzelle vorgesehen, die insbesondere von der zweiten bzw. der dritten Elektrode und der Referenzelektrode gebildet wird.
In einer besonderen Variante der Erfindung ist eine erste Messeinheit vorgesehen, die die erste Pumpzelle und die erste Nernstzelle umfasst. Vorteilhafterweise ist eine zweite Messeinheit vorgesehen, die die zweite Pumpzelle und die zweite Nernstzelle umfasst, und insbesondere ist eine dritte Messeinheit vorgesehen, die die dritte Pumpzelle und die dritte Nernstzelle umfasst. Mit Hilfe dieser Ausführungsformen der Erfindung sind vorteilhafte, unabhängig voneinander arbeitende Messeinheiten realisierbar, die jeweils ein weitestgehend unabhängiges Messergebnis in vorteilhafter Weise erzeugen können.
Generell kann die zweite erfindungsgemäße Messzelle zugleich auch als die oben angerührte dritte Messzelle realisiert werden. Das heißt, dass diese Messzelle beide Funktionalitäten gemäß der Erfindung verwirklicht.
Ausruhrungsbeispiel.'
Ein Ausruhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Sonde und
Figur 2 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Sonde gemäß Figur 1.
In Figur 1 bzw. 2 ist schematisch eine Lambdasonde, insbesondere eine Breitbandlambdasonde (LSU: Lambda-Sonde Universal) dargestellt. Die LSU weist eine erste Messzelle 1 und eine zweite Messzelle 2 sowie eine Nernstzelle 3 auf.
Die erste Messzelle 1 umfasst eine äußere Pumpelektrode 4, eine innere Pumpelektrode 5 sowie eine erste Diffusionsbarriere 6. Die zweite Messzelle 2 umfasst eine äußere Pumpelektrode 7, eine innere Pumpelektrode 8 sowie eine Diffusionsbarriere 9. Die Nernstzelle 3 umfasst eine Referenzelektrode 10 und die innere Pumpelektrode 5 bzw. 8. Die Referenzelektrode 10 ist in einem Referenzkanal 11 angeordnet, der im Allgemeinen mit Umgebungsluft gefüllt ist.
Die beiden äußeren Pumpelektroden 4 und 7 sind elektrisch leitend mit einer Leitung 12 verbunden. Lediglich aus Gründen der Verständlichkeit ist die Leitung 12 symbolisch als Kabel oder dergleichen aufgeführt. Im Allgemeinen erfolgt die elektrisch leitende Verbindung 12 der beiden äußeren Pumpelektroden 4 bzw. 7 mittels einer auf der Sonde aufgebrachten Leiterbahn.
Die beiden Messzellen 1 und 2 weisen ein gemeinsames Gaszutrittsloch 13 auf, durch das das Messgas, insbesondere Abgas eines Fahrzeuges, zu den beiden Diffusionsbarrieren 6 bzw. 9 strömt. Der Messgasstrom teilt sich im Gaszutrittsloch 13 derart auf, dass ein Teil durch die Diffusionsbarriere 6 zur inneren Pumpelektrode 5 und ein anderer Teil durch die Diffusionsbarriere 9 zur inneren Pumpelektrode 8 strömt. Demzufolge sind die beiden Messzellen strömungstechnisch parallel miteinander verschaltet und können unabhängig voneinander parallel betrieben bzw. ausgewertet werden. Darüber hinaus werden durch die elektrische Leitung 12 bzw. Verbindung der beiden äußeren Pumpelektroden 4 bzw. 7 diese und die Referenzelektrode 3 für beide Messzellen 1 bzw. 2 verwendet.
Diebeiden Diffusionsbarrieren 6 bzw. 9 weisen unterschiedliche Druckabhängigkeiten auf, so dass unterschiedliche, verschieden druckäbhängige Pumpströme der beiden Messzellen 1 und 2 ausgebildet werden. Die unterschiedliche Druckabhängigkeit der beiden Diffusionsbarrieren 6 und 9 wird insbesondere dadurch realisiert, dass unterschiedliche Ausbildungen der Porositäten vorgesehen sind. Beispielsweise weist eine Barriere 6, 9 eine sehr feine Porosität auf und zeigt hierdurch fast nur sogenannte Knudsendiffusion, während die andere Barriere 9, 6 im Wesentlichen nur Gasphasendiffusionseigenschaft besitzt. Die Gasphasendiffusion wird insbesondere durch eine vergleichsweise grobe Porosität und/oder durch Kanalausbildung erreicht.
Eine Sonde gemäß den Figuren 1 bzw. 2 ermöglicht sowohl die Messung der Sauerstoffkonzentration als auch die Messung des Gesamtdruckes des Messgases bzw. Abgases.
In Figur 2 sind die Diffusionsbarrieren 6, 9, Elektroden 5, 8, 10 in der Aufsicht eigentlich nicht sichtbar und nur zur Veranschaulichung der Position entsprechend aufgeführt.
Die Messzelle 1 weist einen Pumpstrom Il und die Messzelle 2 einen Pumpstrom 12 auf. Unter Atmosphärendruck werden Ho und 120 bestimmt. Hieraus ergibt sich eine Normierungskonstante A, wobei A = Il o/I2o ist.
Die Diffusionsbarrieren 6 und 9 weisen wie bereits oben erwähnt, unterschiedliche Druckabhängigkeiten auf. Zum Beispiel sei die Diffusionsbarriere 6 weniger druckabhängig und mehr auf der Gasphasendiffiisionsseite als die Diffusionsbarriere 9, die fast vollständig auf der Knudsendiffusionsseite sei.
Tritt im Messgas ein vom Atmosphärendruck unterschiedlicher Druck auf, so unterscheiden sich die beiden Pumpströme HD und I2D um einen Faktor voneinander. Da bei der
Knudsendiffusion der Pumpstrom 12 proportional dem Druck P ist, ergibt sich: P = I2D/I1D*A.
In dem Fall, dass die Diffusionsbarriere 6 durch einen vergleichsweise kleinen Knudsenanteil auch eine gewisse Druckabhängigkeit aufweist, kann diese Abhängigkeit insbesondere durch Messen und eine numerische Näherungsformel herausgerechnet bzw. eliminiert werden. Hieraus kann immer ein Drucksignal erzeugt werden.
Vorteilhafterweise vergleicht der Regler R2 den Soll- und Istwert zur Luftreferenz bzw. Referenzelektrode 10 und richtet den Pumpstrom I2o vorzugsweise so aus, um die Differenz zwischen Soll- und Istwert zu verringern. Der Strom H0 wird durch den Regler Rl vorzugsweise zwischen den inneren Pumpelektroden 5, 8 derart angelegt, so dass die Differenz zwischen Soll- und Istwert der Elektrodenspannung der Pumpeleklrode 5 zur Luftreferenz verschwindet. Hierbei wird vorteilhafterweise der Strom H0 nicht von der äußeren Pumpelektrode 4, 7, sondern über die innere Pumpelektrode 8 zur äußeren Pumpelektrode 4, 7 eingestellt. Dies geschieht, um eine zweite äußere Pumpelektrode 4, 7 zu vermeiden. Dies ändert jedoch nichts am Zustand der beiden Elektroden, die eingeregelt sind, auch bei diesem Verfahren. Der Sensor zeigt somit die zwei Pumpströme Il und 12. Da aber die Diffusionsbarrieren 6, 9 nicht immer drucktechnisch in der richtig bemessenen Größe bzw. exakt gleich groß hergestellt werden können, ist die Normierung des Sensors nötig. Die Schwankungen in der Geometrie können drucktechnisch bedingt ca. 5 - 20% betragen. Dies wird durch die o.g. Normierungskonstante A aufgefangen.
Grundsätzlich kann neben der linearen bzw. rechteckigen/rechtwinkligen Anordnung bzw. Ausbildung der Elektroden, Gasöffnungen, Diffusionsbarrieren, etc. auch runde, halbkreisförmige, ovale, polygonförmige oder vergleichbare Ausbildungen der entsprechenden Elemente realisiert werden.
Da die Zellen 1 und 2 mit Diffusionsbarrieren unterschiedlicher Porosität ausgelegt sind, können generell auch die Barrieren und/oder die in Strömungsrichtung des Gases dahinter liegenden Pumpelektroden mit Katalysatoren unterschiedlich ausgestattet bzw. beschichtet werden.
Es können mehrere Konfigurationen angelegt werden, zum Beispiel:
A) Konfiguration für brennbare Gase: Einbau der stärkeren Oxidationskatalyse durch einen Katalysator in der Barriere von Zelle 1 und 2, so dass zum Beispiel die Zelle mit der höheren Katalyse im Allgemeinen keine brennbaren Gasanteile in ihrem Inneren aufweist, weil alle brennbaren Gasbestandteile wie NEB, Kohlenwasserstoffe, CO und H2 und andere vorher an oder in der Barriere 6, 9 oxidiert worden sind. Diese Zelle mit der katalytisch höher aktiven Barriere 6, 9 weist vorzugsweise auch die katalytisch aktivere Elektrode als Pumpelektrode auf.
Passend hierzu wird in der anderen Zelle die andere Barriere 6, 9 dazu weniger katalytisch aktiv ausgeführt und sie enthält auch eine Pumpelektrode mit einem Edelmetall niedrigerer katalytischer Aktivität (zum Beispiel eine Platin-Edelmetalllegierungen mit Gold...), so dass diese Zelle auch mehr brennbare Stoffe in ihr Inneres hinein lassen kann und die dort vermehrt eintretenden brennbaren Gase elektrochemisch durch vermehrtes Einpumpen von Sauerstoff detektiert werden können.
Somit kommt in vorteilhafter Weise ein unterschiedlicher Pumpstrom in beiden Zellen 1, 2 auch als Funktion der brennbaren Gasbestandteile zustande. Die Funktion kann auch genutzt werden, wenn die durch das eigentliche Design gewünschte Druckinformation nicht im Vordergrund steht.
B) Konfiguration für oxidierende Gase: Es werden die Barriere 6, 9 und Pumpelektrode 5, 8 einer Zelle 1, 2 so ausgelegt, dass bei einer Zelle die eine Barriere 6, 9 und auch deren innenliegende Pumpeleklrode 5, 8 mehr das NO zersetzt und so ein höherer Sauerstofrpumpstrom zustande kommt in dieser Zelle 1, 2 als in der anderen Zelle 1, 2, die zum Beispiel kein das NO zersetzenden Elektroden- und Katalysatorwerkstoff enthält. Dort wird das NO weder in der Barriere 6, 9, noch auf der Pumpelektrode 5, 8 zersetzt, weil dort die Barriere 6, 9 dazu weniger katalytisch aktiv ist und auch eine Pumpelektrode 5, 8 niedriger katalytischer Aktivität für die NO-Zersetzung verwendet wird. (Zum Beispiel eine Pt-Edehnetalllegierungen mit Gold...).
Die Zelle 1, 2, die mehr NO elektrochemisch abpumpt, als die andere Zelle 2, 15 weist in vorteilhafter Weise eine das NO zersetzenden Legierung oder Katalyseschicht auf der Barriere 6, 9 und/oder Elektrode 5, 8 auf, beispielsweise eine Platin-Rhodium-Legierung. Die andere Zelle I52 verwendet eine Edelmetalllegierung geringerer NO-Zersetzungs- und Pumpfähigkeit.

Claims

Ansprüche:
1. Sensoreinheit zur Bestimmung eines physikalischen Parameters eines Messgases, insbesondere eines Sauerstoffgehaltes in einem Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einer ersten elektrochemischen, wenigstens einen Festelektrolyten und eine erste Elektrode (5) umfassenden Messzelle (1) zum Erzeugen eines ersten Messsignals, wobei vor der ersten Elektrode (5) ein erstes Diffusionswiderstandselement (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zweite elektrochemische, wenigstens einen Festelektrolyten und eine zweite Elektrode (8) umfassende Messzelle (2) zum Erzeugen eines zweiten Messsignals vorgesehen ist, wobei vor der zweiten Elektrode (8) ein zweites Diffusionswiderstandselement (9) angeordnet ist, das einen zum ersten Diffusionswiderstandselement (5) unterschiedlichen Diffusionswiderstand für den Messgasdruck aufweist.
2. Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit als Multifunktions-Sensoreinheit zur Bestimmung wenigstens zweier physikalischer Parameter des Messgases ausgebildet ist.
3. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit als Lambda-Sonde zur Bestimmung des Lambda-Wertes und als Drucksensor zur Bestimmung des Drucks des Messgases ausgebildet ist.
4. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrolleinheit zum Vergleich wenigstens der beiden unterschiedlich druckabhängigen Messsignale der ersten Messzelle (1) und der zweiten Messzelle (2) vorgesehen ist.
5. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Diffusionswiderstandselemente (6, 9) unterschiedliche mittlere Porenanteile und/oder mittlere Porengrößen aufweisen.
6. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Diffiisionswiderstandselemente (6, 9) zur Knudsendiffusion ausgebildet ist.
7. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Diffusionswiderstandselemente (6, 9) Poren mit einem Durchmesser von ca. 0,05 bis 0,5 Mikrometern aufweist.
8. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Diffusionswiderstandselemente (6, 9) zur Gasphasendiffusion ausgebildet ist.
9. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Diffusionswiderstandselemente (6, 9) Poren mit einem Durchmesser von ca. 0,5 bis 20 Mikrometern aufweist.
10. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine dritte elektrochemische, wenigstens einen Festelektrolyten und eine dritte Elektrode umfassende Messzelle zum Erzeugen eines dritten Messsignals vorgesehen ist, wobei vor der dritten Elektrode ein drittes Diffusionswiderstandselement angeordnet ist, das ein katalytisch aktives Material umfasst.
11. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Messzelle (1, 2) wenigstens eine zur dritten Messzelle unterschiedliche katalytische Aktivität aufweist.
12. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Messzellen (1, 2) in Bezug auf die Strömung des Messgases parallel verschaltet sind.
13. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit eine gemeinsame Messgasöfihung (13) für wenigstens zwei Messzellen (1, 2) aufweist.
14. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Messzellen (1, 2) elektrisch parallel verschaltet sind.
15. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Messzellen (1, 2) eine gemeinsame Gegenelektrode (4, 7) aufweisen.
16. Sensoreinheit nach einem der vorgenannten Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Messzellen (1, 2) als Pumpmesszelle (1, 2) ausgebildet ist.
PCT/EP2005/052109 2004-09-30 2005-05-10 Sensoreinheit zur bestimmung eines messgasparameters WO2006034883A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004047602.0 2004-09-30
DE200410047602 DE102004047602A1 (de) 2004-09-30 2004-09-30 Sensoreinheit zur Bestimmung eines Messgasparameters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006034883A1 true WO2006034883A1 (de) 2006-04-06

Family

ID=34970061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/052109 WO2006034883A1 (de) 2004-09-30 2005-05-10 Sensoreinheit zur bestimmung eines messgasparameters

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004047602A1 (de)
WO (1) WO2006034883A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016003452B4 (de) * 2016-03-23 2023-05-11 Dräger Safety AG & Co. KGaA Elektrochemischer Gassensor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4905652A (en) * 1985-10-18 1990-03-06 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Device for measuring a component of a gaseous mixture
US5653858A (en) * 1993-12-03 1997-08-05 Robert Bosch Gmbh Limit current sensor for determining the lambda value in gas mixtures
JPH1123520A (ja) * 1997-07-01 1999-01-29 Toyota Motor Corp 酸素センサ
US5866799A (en) * 1994-04-21 1999-02-02 Ngk Insulators, Ltd. Method of measuring a gas component and sensing device for measuring the gas component
EP1139096A2 (de) * 2000-03-29 2001-10-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gassensor und Gassensoreinheit
DE10013882A1 (de) * 2000-03-21 2001-10-04 Bosch Gmbh Robert Sensorelement mit Vorkatalyse
DE10117189A1 (de) * 2001-04-05 2002-10-31 Heraeus Electro Nite Int Sensoranordnung zur Indikation und/oder Bestimmung der Konzentration von gasförmigen Bestandteilen in einem Messgasgemisch und Verfahren
EP1324027A2 (de) * 2001-12-12 2003-07-02 Denso Corporation Gassensorelement

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4905652A (en) * 1985-10-18 1990-03-06 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Device for measuring a component of a gaseous mixture
US5653858A (en) * 1993-12-03 1997-08-05 Robert Bosch Gmbh Limit current sensor for determining the lambda value in gas mixtures
US5866799A (en) * 1994-04-21 1999-02-02 Ngk Insulators, Ltd. Method of measuring a gas component and sensing device for measuring the gas component
JPH1123520A (ja) * 1997-07-01 1999-01-29 Toyota Motor Corp 酸素センサ
DE10013882A1 (de) * 2000-03-21 2001-10-04 Bosch Gmbh Robert Sensorelement mit Vorkatalyse
EP1139096A2 (de) * 2000-03-29 2001-10-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gassensor und Gassensoreinheit
DE10117189A1 (de) * 2001-04-05 2002-10-31 Heraeus Electro Nite Int Sensoranordnung zur Indikation und/oder Bestimmung der Konzentration von gasförmigen Bestandteilen in einem Messgasgemisch und Verfahren
EP1324027A2 (de) * 2001-12-12 2003-07-02 Denso Corporation Gassensorelement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 04 30 April 1999 (1999-04-30) *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004047602A1 (de) 2006-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69521451T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen von einem Gaskomponenten
DE69622121T2 (de) Verfahren un Vorrichtung zum Messen von einem vorbestimmten Gaskomponenten eines Messgases
DE69713698T2 (de) Gasfühler
DE69629640T2 (de) NOx-Sensor und Messverfahren dazu
DE102004008233B4 (de) Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Gassensorelements
DE102004045161B4 (de) Gaskonzentrations-Messvorrichtung
DE3445754A1 (de) Verfahren zur messung des luft/kraftstoffverhaeltnisses in einem abgas und luft/kraftstoffverhaeltnis-detektor dafuer
DE102008040175A1 (de) Lambdasonde mit erhöhter statischer Genauigkeit
WO2007031365A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der gaskomponenten im abgas eines verbrennungsmotors
EP1196681A1 (de) Verfahren zur definierten fett-/magersteuerung eines verbrennungsgemisches
WO2006034883A1 (de) Sensoreinheit zur bestimmung eines messgasparameters
DE102004048318A1 (de) Sensorelement und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Gasgemisch
EP0731911B1 (de) Sauerstoffmessfühler
WO2008025631A1 (de) Schaltungsanordnung zum betreiben einer führungssonde
DE19907946C2 (de) Schaltung für einen NOx-Meßaufnehmer
EP2411796A1 (de) Verfahren zum betreiben eines sensorelements und sensorelement
DE10308395A1 (de) Sensorelement eines Gassensors
DE19937016A1 (de) Sensorelement und Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in Gasgemischen
DE102009029415A1 (de) Sensorelement mit mehrteiliger Diffusionsbarriere
EP2411795A1 (de) Verfahren zum betreiben einer lambda-sonde
DE10232355B4 (de) Elektrochemischer Messfühler zur Messung der Konzentration von Stickoxiden
DE102005056522A1 (de) Sensorelement zur Bestimmung von Gaskomponenten in Gasgemischen und Verfahren zur Herstellung desselben
EP2411794A2 (de) Verfahren zum betreiben eines sensorelements und sensorelement
DE102016217039A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Gassensors zur Ermittlung eines Kohlenstoffdioxidgehalts im Abgas einer Brennkraftmaschine
DE19923044A1 (de) Verfahren zur definierten Fett-/Magersteuerung eines Verbrennungsgemisches mittels eines elektrochemischen Gassensors

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase